隔離開關操作順序探討

2015-11-07 08:26:17經驗人馬文成馬存良孫潤花

中國科技信息 2015年23期

經驗人：馬文成馬存良孫潤花

隔離開關操作順序探討

經驗人：馬文成馬存良孫潤花

變電站隔離開關操作順序的合理性對發生誤操作事故時停電范圍、事故性質有著直接的影響，在實際倒閘操作中，遇到主接線不同、運行方式變化、防誤閉鎖裝置缺陷、機構操作機械閉鎖的不合理性，造成隔離開關操作順序不能按相關技術規定嚴格執行，給安全管理工作埋下了隱患。文中通過分析問題并提出采取相應措施，提高了隔離開關操作的安全性和可靠性。

國家電網公司電力安全工作規程（變電部分） 5.3.6.1條規定：停電拉閘操作應按照斷路器（開關）一負荷側隔離開關（刀閘）一電源側隔離開關（刀閘）的順序依次進行。送電合閘操作應按與上述相反的順序進行，禁止帶負荷拉合隔離開關。該條文釋義為：先拉負荷側隔離開關的目的是若斷路器實際未斷開，先拉負荷側隔離開關，造成帶負荷拉閘所引起的故障點在斷路器的負荷側，這樣可由斷路器保護動作切除故障，把事故影響縮小在最小范圍。反之，先拉母線側隔離開關，電弧所引起的故障點是在母線側范圍，將導致母線停電，擴大事故范圍，另外，負荷側隔離開關損壞后的檢修，比母線側隔離開關損壞后的檢修影響停電范圍要小。即故障時，保護動作快、停電范圍小、事故性質輕，一般應視母線為電源側，只有當母線初充電時，才可做負荷側。但實際執行中對于雙側電源線路隔離開關，主變中、低壓側隔離開關，母聯隔離開關等在不同的主接線、運行方式及相關保護配置下，在隔離開關操作前，其兩側同為電源側時，其操作順序也會發生相應變化。由于操作人員技能水平的差異，以及對復雜運行方式下隔離開關操作順序理解上的偏差，運維管理部門沒有針對隔離開關操作順序制定相關的執行細則，變電站防誤閉鎖裝置缺陷以及設備固定的機械閉鎖操作順序等原因，使上述技術規定不能很好的貫徹執行，給安全管理工作埋下了隱患，針對此問題，下面以某110kV降壓變電站主接線為例，通過分析存在的問題并提出改進措施。

存在的問題

運行方式及操作任務變化時操作順序的不確定性

如圖1所示：1111與1112同為電源線；1號、2號主變并列運行；35kVⅠ、Ⅱ母，10kVⅠ、Ⅱ母并列運行。正常時，1111電源線與1112電源線環網運行，此時，1111線路停電操作內容中，首先，按規定要確定電源側和負荷側，該方式中，1111電源線停電時1111丙隔離開關線路側及1111甲隔離開關母線側同為電源側，即1111丙與1111甲隔離開關操作順序為不確定性。同理，主變中、低壓側及母聯回路的合環與解環操作均存在隔離開關操作順序的不確定性。在實際執行中由于人員理解上的偏差，在無相關執行細則情況下，操作人員填寫操作票時憑主觀判斷隨意填寫操作票，當發生爭議時因無相關執行細則而各執一詞，當發生誤操作時因操作順序的不合理造成事故范圍擴大等嚴重后果。

防誤閉鎖裝置操作邏輯固化的單一性不符合方式變化的要求

電氣設備防誤閉鎖裝置隨設備同時投入運行，由于變電站改擴建等原因使主接線方式發生變化，而防誤操作閉鎖裝置因閉鎖邏輯的固化，以及其閉鎖邏輯沒有考慮運行方式的變化而做出相應變化，在后續的電氣防誤操作閉鎖管理工作中沒有重視此問題，變電站防誤閉鎖系統沒有進行相應升級改造，造成操作閉鎖邏輯固定單一，不能隨運行方式的變化而執行相應的操作順序，被動的操作順序造成隔離開關操作順序的不合理性。

機械閉鎖操作順序不滿足操作任務變化的需要

對于10kV開關柜等室內設備，其在出廠時已將隔離開關的操作順序實行機械閉鎖，只有按照機械閉鎖操作順序才能進行操作，機械閉鎖操作順序一般按線路用開關柜設計，即先拉線路側隔離開關，后拉母線側隔離開關，送電時順序相反。該型開關柜用于主變低壓側時，因主接線、運行方式及操作任務的不同，其隔離開關操作順序也會發生相應變化，但開關柜的機械閉鎖操作順序固定、單一方向性不能隨之相應變化，發生誤操作事故時會擴大停電范圍，造成嚴重后果。

采取的措施

按實際運行方式及操作任務的變化確定操作順序

雙側電源線路隔離開關操作順序

隔離開關拉合環路電流的規定：電壓在10kV及以下，且環路均衡電流不超過70A，并考慮回路阻抗及斷口間壓差，按照“等弧長”原則計算得出拉合的允許電壓差，否則，會因拉合隔離開關引起的電弧形成相間短路故障，此規定在實際執行中因系統潮流變化、變壓器參數不同等原因造成可操作性不強。圖1中，1111電源線與1112電源線環網運行，當1111電源線路或斷路器停電時，首先應考慮1111、1112線路保護，110kV母線保護動作情況，一般110kV線路都裝設縱差、距離、零序等保護，110kV母線裝設母差保護（或不裝母差保護），而電流互感器一般裝設在斷路器與線路側隔離開關間。若先拉1111甲隔離開關時發生帶負荷誤操作，此時，110kV母差保護快速動作（不裝母差保護時1111與1112線路距離或零序保護動作），將110kV母線停電，造成全站停電事故，停電范圍大、事故性質嚴重。先拉1111丙隔離開關時，若斷路器實際未斷開而發生帶負荷拉隔離開關的誤操作，此時，1111線路保護（縱差、距離或零序）動作，將線路兩側斷路器斷開，從而切除故障，此時，110kV母線不會停電，在處理故障時，只需將1111丙隔離開關轉檢修，停電范圍小。因此，雙側電源線路的隔離開關，當線路或斷路器停電時，應先拉線路側隔離開關，后拉母線側隔離開關，送電時應按與上述相反的順序進行。

圖1中，1111電源線與1112電源線環網運行，當110kV母線停電，若先拉1111丙隔離開關時發生帶負荷拉隔離開關誤操作，此時保護動作情況如上，會造成1111線路停電， 1111丙隔離開關檢修時1111線路也同時轉檢修狀態，如果在此過程中1111線路兩側保護或斷路器拒動時，越級后會造成本側及對側110kV母線停電事故，擴大了停電范圍。當先拉1111甲隔離開關時發生誤操作事故，此時，110kV母差保護動作（不裝母差保護時1111與1112線路距離或零序保護動作）將110kV母線停電，停電范圍仍為110kV母線范圍內，1111甲隔離開關檢修在110kV母線停電范圍內，1111線路不會停電，這樣，相對110kV母線計劃停電任務來說，即使誤操作，造成停電范圍不會擴大，相對事故性質較輕。因此，多電源環路運行的母線停電時，應先拉母線側隔離開關，后拉線路側隔離開關，送電時，應按上述相反的順序進行。

主變低（或中）壓側隔離開關操作順序

操作前1號主變與2號主變并列運行。當1號主變需要停電，2號主變帶10kV母線運行，先拉101甲隔離開關時若101斷路器實際未斷開，此時，101甲隔離開關拉開的是2臺主變間的環路電流，其環路電流可能會因2臺主變的參數不同而變的很大，即帶負荷拉101甲隔離開關造成1號與2號主變低后備保護動作，延時依次跳開10kV母聯100斷路器和主變101斷路器，造成10kVⅠ母停電，即擴大了停電范圍，101甲隔離開關檢修時10kVⅠ母也需轉檢修，主變低后備保護一般延時較長（約1.2S左右），在此期間，帶負荷拉隔離開關引起的電弧會發展成相間短路故障，故障電流對兩臺主變的沖擊也很大，嚴重時可能會引起變壓器繞組變形等損壞變壓器；若先拉101丙隔離開關時發生帶負荷拉隔離開關誤操作事故，此時，101丙隔離開關在1號主變差動保護范圍內，1號主變差動保護無時限動作迅速斷開主變三側斷路器，切除故障，在此過程中，故障電流存在時間短，對兩臺主變擾動小，且101丙隔離開關檢修時10kVⅠ母無需停電，相對1號主變計劃停電來說，停電范圍小，影響較小。因此，并列運行的兩臺主變，當一臺停電時，應先拉主變側隔離開關，后拉母線側隔離開關。送電時，應按與上述相反的順序進行。

圖1 某變電站主接線圖

圖1中1號主變與2號主變并列運行，當101斷路器需要停電，2號主變帶10kV母線運行時，先拉101丙隔離開關時發生誤操作事故，此時，1號主變差動保護動作，1號主變三側斷路器跳閘，造成1號主變停電，101丙隔離開關檢修時，1號主變受累停電，即擴大了停電范圍。當先拉101甲隔離開關時發生誤操作事故，此時，1號主變低后備保護動作，依次斷開100斷路器、101斷路器，造成10kVⅠ母停電，1號主變中壓側帶35kV母線繼續運行，相對來說，停電范圍小，事故性質較輕。圖1中，若1號、2號主變為二圈變壓器，當1號主變停電時，先拉101丙隔離開關時發生誤操作，此時，1號主變差動保護動作，迅速斷開1號主變兩側斷路器，1號主變停電，10kVⅠ母繼續運行，相對停電范圍小，當先拉101甲隔離開關時發生誤操作，1號主變低后備保護動作依次延時跳開100斷路器、101斷路器，造成10kVⅠ母停電，相對停電范圍擴大，事故性質嚴重，因此，并列運行的兩臺三圈主變，當低（或中）壓側斷路器停電時，應先拉母線側隔離開關，后拉主變側隔離開關；并列運行的兩臺二圈主變，當一臺主變或低壓側斷路器停電時，應先拉主變側隔離開關，后拉母線側隔離開關。

母聯隔離開關操作順序

圖1中，10kV母聯100斷路器運行，1號、2號主變并列運行，當母聯100斷路器停電檢修時，先拉100-Ⅰ隔離開關時若發生帶負荷誤操作，此時，可能因較大的環路電流引起觸頭間拉弧形成相間短路故障，故障電流使1號、2號主變低后備保護動作延時依次斷開100斷路器、101斷路器，造成10kVⅠ母停電，10kVⅡ母繼續運行；同理，先拉100-Ⅱ隔離開關時發生帶負荷誤操作，會造成10kVⅡ母停電，10kVⅠ母繼續運行；因此，對于母聯隔離開關環路運行時，拉合順序應按照不同母線所帶負荷性質確定，即帶有不重要負荷或相應負荷較輕的線路所在母線側母聯隔離開關先拉，帶有重要負荷或負荷較重的線路所在母線側隔離開關后拉，這樣即使發生誤操作，相對停電性質較輕，損失較小，同理，對于變電站各側母線分段隔離開關，雙母線母聯隔離開關均適應此條。

因此，不同的運行方式、操作任務及保護配置情況下，為確保操作順序的合理性，拉合隔離開關的順序也不盡相同，同理，不同的操作順序下若發生誤操作事故，造成的后果也不盡相同，所以，對于雙側電源隔離開關、變壓器隔離開關、母聯隔離開關的操作順序，操作前不能明顯的區分電源側和負荷側時，每個變電站應以現場實時運行方式、相關保護配置及負荷性質等來確定其操作順序，并經設備運行管理部門批準執行，杜絕因人而異。

對防誤操作閉鎖裝置進行改造升級

如上所述當運行方式變化時，隔離開關操作順序也相應發生變化，此時，應對固定、單一的閉鎖邏輯進行改造，即設定不同的運行方式下隔離開關的防誤閉鎖操作順序也發生相應變化，通過選擇實現。例如，當選擇1111線路停電操作任務時，其隔離開關的操作閉鎖邏輯自動切換至先拉1111丙、后拉1111甲，當選擇110kV母線停電時，自動選擇先拉1111甲、后拉1111丙。通過對防誤操作閉鎖裝置改造升級實現隔離開關的操作順序與操作任務關聯，自動選擇，靈活實現。

開關柜型隔離開關的操作機構機械閉鎖裝置進行技術改造

對操作順序需相應變化的主變開關柜型隔離開關的機械閉鎖裝置進行相應的技術改造，使其能在各種變化的操作順序下均能順利操作。

加強對開關柜型隔離開關的選型管理

在變電站新建及改擴建工程中，對機構帶有機械閉鎖操作順序的開關柜型隔離開關的選型應按照實際用途選擇，當用于主變側時，應根據需要選擇無機械閉鎖或機械閉鎖能靈活切換的開關柜，其防誤操作由微機防誤閉鎖裝置按照實際操作順序的變化來實現閉鎖。因此，加強開關柜型隔離開關的選型管理，在設備招投標及訂貨時應特別提出相關要求，從源頭上杜絕因設備選型不當造成后續工作的被動。