220kV GIS倒負荷操作方式比較

陳健強

（廣東電網有限責任公司東莞供電局，廣東 東莞 523000）

220kV GIS倒負荷操作方式比較

陳健強

（廣東電網有限責任公司東莞供電局，廣東 東莞 523000）

本文介紹了變電站倒母線方式，分析了一起變電站220kV GIS進行熱倒母線過程中發生的事故案例，指出GIS倒母線過程中存在的隱患；對熱倒母和冷倒母方式從操作量、操作時間、影響范圍、操作風險等多方面進行分析對比，提出可行有效的措施確保倒母線操作的順利完成，為變電運行提供專業經驗。

GIS；封閉式組合電器；倒母線

倒閘操作是變電站非常重要的一項工作，它是改變電氣設備運行狀態的一系列操作，包括對一、二次設備，繼電保護及自動裝置的壓板以及拆除或裝設臨時接地線等操作[1]。

220kV及以上變電站的220kV部分大都采用雙母線的接線方式，雙母線接線具有“可輪流檢修母線而不使供電中斷”、“當一母線故障后，能迅速切至另一條母線恢復供電”、“調度、擴建、檢修方便”等優點[2]，而且變電站由于運行方式的改變涉及到的倒母線操作是非常頻繁而復雜的，作為變電站倒閘操作中的重點和難點，倒母線操作關系著人身、設備及電網的安全，稍有不注意就可能釀成錯誤，造成誤操作事故，使設備損壞，對用戶造成大面積停電事故，嚴重時可能危及人身安全。

倒母線是指在雙母線接線方式下，將一段母線上的部分或全部線路、變壓器倒至另一段母線上運行的操作。倒母線分為冷倒母線和熱倒母線兩種形式。冷倒母線操作是指出線開關在熱備用情況下，先拉一組母線側刀閘，再合另一組母線側刀閘，但通常需按先后順序拉線路側刀閘，再拉一組母線側刀閘；再按先后順序合一組母線側刀閘和線路側刀閘，即停電切換。僅進行熱備用間隔設備的倒母線操作時，應先將該間隔操作到冷備用狀態，然后再操作到另一組母線熱備用。熱倒母線操作是指母聯開關在運行狀態下，采用等電位操作原則，先合一組母線側刀閘，再拉另一組母線側刀閘，保證在不停電的情況下實現倒母線，即帶電切換[3]。運行設備熱倒母線操作時，母線隔離開關必須按“先合后拉”的原則進行。這樣的操作前必須將母聯斷路器設置為死開關，同時將母差保護屏中的母線并列運行壓板投入。

1 事故案例分析

1.1 事故案例簡介

圖1為東莞供電局500kV橫瀝變電站事件前運行方式，開關紅色狀態表示合閘位置，綠色表示分閘位置。事前運行方式為500kV博橫甲乙線、穗橫甲乙線、橫東甲乙線經#1B、#2B、#3B主變向220kV 1M、2M、5M、6M母線供電，#4B主變熱備用狀態，220kV母線并列運行。運行人員根據停電批復單進行“220kV 5M母線由運行轉檢修，負荷轉6M母線運行”的熱倒母線操作任務，拉開#3B主變220kV 5M母線側22035刀閘時，220kV 5M、6M母線差動保護動作，跳開5M、6M母線上除母聯2056外的所有開關，造成220kV 5M和6M失壓。隨后#1B、#2B、#3B主變重瓦斯保護動作，跳#1B主變三側開關，#2B主變三側5開關，#3B主變三側開關（2203開關已由母差跳開）造成220kV 1M、2M母線失壓，35kV 1M、2M、3M母線，#1、#3、#0站用變失壓。

經過停電檢修和試驗檢查后，判斷22036刀閘合不到位，但是分合閘指示儀、連桿、機構仍然可以到合閘位置，造成22036刀閘已在合閘的假象，而拉開22035刀閘時，導致刀閘帶母線電流分閘，引起設備故障。

1.2 事故案例原因分析及臨時措施

事故案例中，倒母線操作采用熱倒母方式，由于刀閘合閘不到位，造成帶負荷拉刀閘事故。同時，該起事故也揭露了運行過程中潛在的風險。

首先，事故中區外故障造成主變重瓦斯保護動作跳閘。2013年橫瀝站#1B、#2B、#3B主變已完成瓦斯繼電器的反措（將瓦斯繼電器的油流整定值由1.0m/s改為1.5m/s，將浮球式改為擋板式），但仍存在區外故障造成瓦斯保護動作風險。針對該起主變區外故障，該供電局開展了反措，將管轄范圍內的500kV主變重瓦斯保護均增加1s的延時。

其次，GIS刀閘觸頭在封閉箱內，操作時只能通過機構箱分合位指示、機構連桿位置等方法間接判斷分合狀態，無法直接觀察觸頭接觸到位情況。分合閘指示儀、連桿、機構到合閘位置，但22036刀閘實際上并沒有合閘到位。對此，該供電局研究了GIS刀閘分合到位狀態的直接觀測途徑，多方面判斷刀閘實際位置。

最后，倒母線采用熱倒母還是冷倒母方式，需要綜合比較各方面特點，從而選擇合適的倒母線方式，這也是本文研究的重點。

圖1 500kV橫瀝變電站事件前運行方式

2 熱倒母與冷倒母方式比較

2.1 操作時間比較

針對常見的220kV線路倒母線操作，本文統計了220kV線路間隔操作時間，見表 1，可以看出采用冷倒母方式，220kV線路間隔操作平均耗時約為1.11h；采用熱倒母方式，220kV線路間隔操作平均耗時約為0.28h。操作時間相差較大，主要原因是采用冷倒母方式時需要線路停電，就涉及到調整運行方式，包括110kV及以下部分的操作；冷倒母操作涉及的一次設備包括開關、母線刀閘、線路刀閘，其中更需要調度下發逐項操作指令，有一定的耗時；而熱倒母操作只操作母線刀閘，如圖2所示，220kV線掛1M母線運行，若對該線路進行1M運行倒至2M運行，冷倒母操作順序為：斷開斷路器DL，拉開刀閘4G、1G，合上2G、4G，合上DL；熱倒母操作順序為：合上母聯斷路器QF，合上2G，拉開1G，斷開QF。冷倒母相比熱倒母，每次操作需要分合DL和4G，需要增加操作的設備也有一定耗時。

表1 220kV線路間隔操作時間統計

圖2 220kV線路間隔倒母線前后示意圖

2.2 故障范圍比較

1）冷倒母方式下可能的操作風險包括線路側刀閘合閘不到位和母線側刀閘合閘不到位情況。線路側刀閘合閘不到位將引起帶負荷拉刀閘，按繼電保護的保護范圍將跳開線路兩側開關，不影響母線的正常運行；母線側刀閘合閘不到位將引起帶負荷拉刀閘，造成一段母線跳閘失壓。

2）熱倒母方式下可能的操作風險是母線刀閘合閘不到位，拉開刀閘時造成帶負荷拉刀閘，按繼電保護的保護范圍將判斷為母線故障，跳開兩段母線各側開關，穿越性故障甚至會造成主變的停運，如案例中故障造成的跳閘。

可見，熱倒母方式相比冷倒母方式，若發生故障時影響的范圍較大，造成的后果也較嚴重。

2.3 操作風險對比

220kV設備一般為敞開式或全封閉式組合設備（GIS），由于運行時間較長導致繼電器、電機無法正常工作等，往往會出現刀閘不能電動分合情況，需要現場就地操作，冷倒母方式下需要增加操作線路側刀閘，敞開式刀閘存在支持絕緣子斷裂造成刀閘跌落風險，增加刀閘操作在一定程度上增加了人身風險；而GIS刀閘設備，存在刀閘分合不到位同時值班員無法正確判斷風險，增加刀閘操作一定程度上增加了設備風險。

3 倒母線方式選擇

倒母線方式的選擇，綜合考慮操作量、操作時間、影響范圍、操作風險等多方面，進行分析對比如下：

1）從倒母線操作量和操作時間分析，冷倒母方式需要操作的設備較多，操作時間相對也較長，因此熱倒母方式有明顯優點。

2）從供電可靠性方面分析，由于冷倒母方式需要分合開關，將造成線路停電，涉及的變電站運行方式的調整也較為復雜。

3）從發生故障對電網影響分析，冷倒母最嚴重情況下造成一段母線或線路的停電，熱倒母最嚴重情況下造成兩段母線甚至主變的停運，因此冷倒母的電網風險相對小。

4）從人身風險分析，冷倒母操作的設備較多，尤其是運行時間長的刀閘將增加設備風險和運行人員就地操作風險，因此熱倒母方式相對風險較小。

通過以上分析，除了刀閘合閘不到位造成的故障影響范圍較大以外，熱倒母方式各方面的優勢是較為明顯的。若能采取有效方法避免出現刀閘分合閘不到位，或者能及時發現刀閘分合閘不到位，熱倒母方式理應可以繼續采用。東莞供電局在以上事故案例發生后，針對GIS設備實行了多項降低倒母線操作風險的措施，包括《GIS刀閘、地刀分合位置檢查指引》、《組合電器隔離開關（接地開關）分合狀態檢查作業表單》等，從母聯開關電流變化、母差小差電流變化、監控系統位置指示等 7個方面進行設備操作位置檢查，見表 3，通過檢查倒母前后電流變化情況能有效判斷刀閘實際分合位置，結合該措施能有效降低倒母線操作風險，從事件后續的熱倒母線操作質量來看，也取得不錯效果。

表3 GIS刀閘、地刀合位檢查指引

4 結論

本文介紹了變電站常見的熱倒母和冷倒母線方式，分析了一起變電站220kV GIS倒母線操作過程中發生的帶負荷拉刀閘事故，指出事故原因、潛在運行風險及整改措施；對熱倒母和冷倒母方式從操作量、操作時間、影響范圍、操作風險等多方面進行分析對比，總結倒母線操作過程中的注意事項，提出可行有效的措施確保倒母線操作的順利完成，并為變電運行提供專業經驗。

[1]李建春.倒母線操作的技術原則[J].大眾用電,2011(7):53-56.

[2]吳斌,張瑩.倒母線操作要點解析[C]//第四屆電力安全論壇論文集,2010:464-471.

[3]倪金梅.倒母線操作的危險點分析與預防[J].農村電氣化,2006(12):27-28.

陳健強（1985-），男，廣東省東莞市人，碩士，工程師，主要研究領域為變電運行技術。