550kV電力系統（H-GIS）開關防誤操作系統失效模式及對策分析

葛爽 季興文

（國華徐州發電有限公司，江蘇徐州 221166）

550kV電力系統（H-GIS）開關防誤操作系統失效模式及對策分析

葛爽 季興文

（國華徐州發電有限公司，江蘇徐州 221166）

對神華國華徐州發電有限公司500kV 采用的混合式氣體絕緣封閉組合電器Hybrid Gas Insulated Switchgear（以下簡稱H—GIS）的防誤操作系統的失效模式和相關對策進行了分析，根據設備機械裝置、操作電路、聯鎖回路特點，指出H—GIS裝置防誤操作系統存在的缺點和提高其可靠性的措施，有效防止電力系統誤操作事故的發生，對目前大量使用此（H—GIS）設備的電力企業有較高的參考價值和推廣意義。

全封閉組合電器 防誤操作 隱患分析 防范措施

混合式氣體絕緣封閉組合電器Hybrid Gas Insulated Switchgear（以下簡稱H—GIS） 具有較高的安全可靠性，在我國220 kV及以上電壓等級的升壓站中得到越來越廣泛的應用。它與傳統分散元件式開關裝置相比有很多新的特點，如果使用不當，會造成帶負荷拉合刀開關等惡性事故。針對H—GIS的特點，正確設計和使用防誤操作系統，才能減少誤操作。

國華徐州發電有限公司一期工程500kV升壓站，采用沈陽高壓開關廠引進日本日立公司技術制造的ZF6－220戶外型全封閉SF6組合電器，結合電廠氣候特點，采用了室外升壓站形式，一次主接線如圖1所示。斷路器為分相氣動操作，隔離開關、接地刀閘操作機構為三相聯動電動操作，接地刀閘只能就地操作，斷路器、隔離開關可以遠方、就地操作。

1 操作條件

邊斷路器5011分閘操作與隔離開關、接地刀閘無聯鎖；合閘操作條件：

50111、50112刀閘在合位。I母線側隔離開關50111操作條件：斷路器5011、接地刀閘501117、501127和I母線接地刀閘5117分閘。隔離開關50121操作條件：斷路器5011、接地刀閘501217、501227和線路側接地刀閘501167分閘。線路側隔離開關50116操作條件：斷路器5011、5012、兩側接地刀閘501167和5011617分閘。接地刀閘501117、501127操作條件：隔離開關50111、50112分閘。

1.1 失效模式

在正常聯鎖情況下，任意操作升壓站內的斷路器、隔離開關和接地刀閘一般不會發生誤操作。但在特殊情況下，存在防誤系統失效可能，如表1所示。

a）操作的不唯一性。每個間隔的隔離開關、接地刀閘共用一個控制電源，沒有確定操作某一元件的措施，這樣極易造成誤操作。如圖1所示的50136間隔，合上50136隔離開關所屬的控制電源后，在該間隔的隔離開關50136和接地刀閘501367、50131617都分閘的情況下，用遠方控制開關或就地合閘按鈕就可將間隔內的任意一個隔離開關、接地刀閘合閘。例如在1號機組停機后，1號主變轉為檢修狀態時，需要合上5013617接地刀閘，如果誤合了501367接地刀閘，將造成帶電合接地刀閘的惡性誤操作。

b）聯鎖回路的接線相當復雜，有更多的輔助開關和接線端子，如機械鎖的輔助開關等，如果元件的可靠性不高，會大大降低控制回路的可靠性。

c）當聯鎖回路存在缺陷或控制回路存在直流接地、絕緣受損和寄生電路等不正常情況時，合上控制電源后會使隔離開關或接地刀閘誤動，這是該套防誤系統存在的最大隱患。

1.2 隔離開關、接地刀閘的機械鎖

H—GIS的隔離開關、接地刀閘都配有可鎖定機構的機械鎖，機械鎖的轉軸在隔離開關、接地刀閘分合操作時作圓周轉動，操作完后機械鎖卡位曲柄能將轉軸卡住，可用編碼掛鎖鎖住鎖片將機械鎖鎖定，用一一對應的解鎖鑰匙才能打開，在防止隔離開關、接地刀閘誤動時用機械鎖將操作機構鎖定。

2 提高防誤操作系統可靠性對策

表1

圖1

2.1 制定合理的操作規則

由于誤分合隔離開關、接地刀閘的后果是很嚴重的，同時也是電力系統頻發的事故，所以雖然H—GIS裝置的電氣聯鎖已很完善，但仍必須嚴格執行“安全操作規程”，制定合理的操作規則，避免人為的、設備缺陷造成的事故發生。為防止走錯間隔和遠方操作人員誤分、誤合刀開關，正常操作時采取了遠方操作隔離開關、在升壓站進行分、合控制電源等其它操作模式，防止走錯間隔誤操作隔離開關的事故發生；在不能電動操作隔離開關和接地刀閘時，由操作人、監護人向單元長、值長匯報情況后，在核對所有聯鎖條件已滿足、相關的隔離開關和接地刀閘都分合到位的情況下，方可使用手動操作，若情況不緊急，不宜使用手動操作。

2.2 合理使用隔離開關、接地刀閘的機械鎖

2.2.1 防止操作的不唯一性

由于操作的不唯一性，作為電氣聯鎖的有效補充，在運行時將H—GIS裝置全部接地刀閘通過機械鎖鎖定，只在分合操作接地刀閘時才將相應的接地刀閘機械鎖置解鎖位，杜絕了運行時接地刀閘誤合的惡性事故。在有可能發生事故時通過機械鎖的輔助作用，保證了操作的唯一性，從而防止了合上控制電源后隔離開關誤分、誤合，彌補了防誤操作系統本身存在的缺陷。

2.2.2 防止分合不到位

H—GIS裝置通過在均勻電場中充入SF6來大大提高絕緣強度。若隔離開關、接地刀閘分閘不到位，就會影響電場的均勻性，從而大大降低耐壓強度；若隔離開關合不到位，就會引起一次觸頭發熱熔化等異常現象發生。因此對其到位檢查要求非常嚴格。本廠在2013 年5月13日11：58'曾出現過國山5612線停電操作時，50231閘刀分閘操作不到位的情況，閘刀至中間位時機構停止不動，后經檢修人員人工手動搖至合閘狀態，重新分閘。

H—GIS裝置隔離開關和接地刀閘的一次觸頭不可見、無專門的精確到位指示，雖然隔離開關、接地刀閘的操作回路中都有合到位、分到位、停電動機回路，但在傳動機構脫銷、卡澀變形等情況下，電氣聯鎖回路就不能正確反映隔離開關、接地刀閘的到位情況。這時可通過觀察機械鎖轉軸來判斷隔離開關、接地刀閘的到位情況，在隔離開關、接地刀閘分合操作后檢查分合閘指示牌、傳動聯桿、機械鎖指示，間接地觀察隔離開關、接地刀閘的分合閘到位情況，防止隔離開關、接地刀閘分合閘不到位。

2.2.3 防止走錯間隔

用不通用的掛鎖給機械鎖上鎖，每個鎖每把鑰匙都印上雙編號，解鎖鑰匙在控制室定點放置，在操作隔離開關、接地刀閘時拿上一一對應的解鎖鑰匙才能進行解鎖操作，有效地防止了走錯間隔。

2.3 提高電氣聯鎖回路可靠性

由于H—GIS裝置隔離開關與接地刀閘之間無機械閉鎖，電氣聯鎖幾乎承擔了全部的防誤功能，所以必須采取措施提高輔助開關、接線端子的可靠性，才能提高整個控制回路的可靠性。主要措施有：

a）在H—GIS安裝后進行完整的電氣聯鎖試驗，避免在運行了很長一段時間后才發現電氣聯鎖接線有誤的情況發生。

b）定期檢查斷路器機構箱內的壓縮空氣微漏裝置是否正常，保證斷路器機構箱門關好，使內部的輔助開關接點、接線保持干燥潔凈。

c）當相對濕度達80%時，啟動匯控柜、機構箱內的加熱裝置驅潮，每年雨季來臨前進行試驗，檢查加熱裝置是否良好，保證柜門關閉嚴密，使匯控柜和機構箱保持干燥潔凈。

d）保持升壓站內干燥清潔，在周圍的地面上鋪上草皮，防止起塵。

每個間隔的匯控柜內配有共用的控制電源和信號電源，兩電源是分開的，正常運行時將信號電源投入，作為斷路器、隔離開關和接地刀閘的位置指示、聯鎖解除報警、SF6和壓縮空氣壓力低報警，方便監視設備狀態；控制電源專供隔離開關、接地刀閘分合閘用，在操作之前合上控制電源，操作完畢后切開控制電源，這樣就有效地防止了正常運行時由于直流接地、絕緣受損等原因引起的隔離開關、接地刀閘誤動。

3 結語

H—GIS裝置與傳統分散元件開關裝置相比，具有結構緊湊、外殼全接地、斷口距離小且不直觀、隔離開關與接地刀閘之間無機械閉鎖、電氣聯鎖接線復雜、隔離開關和接地刀閘分合到位要求嚴格等特點，通過制定嚴格合理的操作規則，合理使用機械掛鎖、合理投退控制電源，就能有效地防止誤操作事件的發生。

［1］羅學琛.SF6氣體絕緣全封閉組合電器（H—GIS）［M］.北京：中國電力出版社，1999年版.

［2］DL 408—1991，電氣安全工作規程：發電廠和變電所電氣部分.

葛爽（1967—），男，漢，山東萊州人，現供職國華徐州發電有限公司，電氣工程師，本科，江蘇省電力安全技術專家庫成員，從事發電廠電氣技術研究及管理工作。