超高壓電網500 kV 線路接地刀閘防誤閉鎖原理及典型問題分析

嚴太山 ，房雪雷 ，李 炎 ，朱 濤 ，宋仁杰 ，洪文慧

（1.國網安徽省電力有限公司合肥供電公司，安徽 合肥 230000;2.國網安徽省電力有限公司培訓中心，安徽 合肥 230000;3.國網安徽省電力有限公司超高壓分公司，安徽 合肥 230000;4.國網安徽省電力有限公司安慶供電公司，安徽 安慶 246000;5.國網安徽省電力有限公司宣城供電公司，安徽 宣城 242000）

為防止倒閘操作中操作人員不熟悉現場設備、操作風險預控不到位、誤入帶電間隔等原因造成誤操作，在超高壓電網中，依托智能監(jiān)控、信息傳輸及可視化技術，廣泛采用了具備全站防誤閉鎖邏輯可視化功能的監(jiān)控一體化“五防”系統[1-2]。但由于設備老舊、防誤閉鎖回路不完整等因素，造成站內部分設備防誤功能不完整、不可靠等問題[3-4]，尤其是對于超高壓變電站中500 kV 線路接地閘刀，如何根據其防誤隱患缺陷，制定有效措施及規(guī)范運維驗收管理，是目前超高壓變電站安全生產現場重點關注的問題。

1 500 kV 系統接線

如圖1 主接線圖所示，500 kV 系統采用3/2 接線方式，共有主變2 臺，500 kV 斷路器10 臺，出線4 回，其中線路3 間隔配置有融冰刀閘，每回線路出線側均有三相電壓互感器及避雷器。

圖1 500 kV 系統主接線圖

2 500 kV 線路接地刀閘邏輯閉鎖

對于500 kV 線路接地刀閘來說，其邏輯閉鎖除了與該地刀直接電氣相連的刀閘相關外，還須滿足線路無壓的判定條件。對于敞開式的常規(guī)變電站，在線路電壓互感器端子箱內，一般有保護電壓、測量電壓、故障錄波器二次電壓空氣開關；對于智能變電站，在邊開關的智能組件柜內也配置有滿足相應功能需要的保護及測量二次電壓空氣開關。若在線路正常運行狀態(tài)下，電壓互感器二次電壓空氣開關斷開，則測控及監(jiān)控后臺采集的線路電壓為零，而實際線路二次線電壓為正常值100 V（二次值）。因此，對于線路無壓判別的與門條件中時，必須加入二次空開為合位的位置條件，防止在線路有壓時，誤判為線路無壓，造成帶電合線路接地倒閘的誤操作風險。

根據線路有無配置三相電壓繼電器，500 kV 線路接地刀閘防誤操作邏輯閉鎖中的無壓判別條件也存在差異。

2.1 未配置電壓繼電器的線路接地刀閘防誤邏輯

對于常規(guī)變電站，線路電壓互感器二次電壓空氣開關的分合位置是通過輔助接點將位置信號以電纜開入至測控，測控裝置通過MMS 網傳輸至監(jiān)控后臺，實現二次電壓空氣開關位置的實時采集。

由于線路側未配置電壓繼電器，線路無壓的判斷只能由測控裝置通過電壓遙測值的大小實現判別。最典型的判別方式為測控將實時采集的二次電壓與設定無壓的門檻值（通常取65%額定電壓）比較，并將比較結果轉化為虛遙信傳輸至監(jiān)控后臺，作為監(jiān)控后臺判定線路無壓的依據。對于新一代監(jiān)控“五防”系統，根據測控裝置上傳的二次電壓數據，可直接通過預設的內部程序判斷線路是否滿足無壓條件，并將判定結果納入后臺“五防”邏輯規(guī)則運算中。

因此，未配置電壓繼電器的線路接地刀閘防誤操作邏輯閉鎖條件，與其電氣直接相連的刀閘在分閘位置、電壓互感器二次空開合位、線路無壓，以500 kV 線路1 間隔504367 接地刀閘為例，其邏輯規(guī)則如圖2 所示。

圖2 504367 接地刀閘邏輯閉鎖規(guī)則

2.2 帶電壓繼電器的線路接地刀閘防誤邏輯

500 kV 線路電壓繼電器一般配置在空開下端口，如圖3 所示，圖中3ZKK 為電壓互感器二次空開，1YJ、2YJ、3YJ 為線路三相電壓繼電器。當空開3ZKK 斷開，電壓繼電器失壓，測控采集二次電壓值為0 V。因此，只有在3ZKK 處于合位狀態(tài)，電壓繼電器采集電壓才是有效電壓數據，在線路接地刀閘操作邏輯閉鎖條件中必須加入二次空開狀態(tài)來判別線路無壓。

圖3 500 kV 線路電壓繼電器接線原理圖

以圖1 中500 kV 線路4 間隔505167 接地刀閘為例，其邏輯規(guī)則如圖4 所示。

圖4 505167 接地刀閘邏輯閉鎖規(guī)則

3 500 kV 線路接地刀閘電氣閉鎖

在500 kV 線路接地刀閘電氣閉鎖方面，智能變電站由于線路配置有帶電顯示器，無須再單獨裝設線路電壓繼電器。因此，智能變電站線路接地刀閘控制回路中的電氣閉鎖實現方式與傳統敞開式變電站也存在不同之處。

3.1 敞開式變電站接地刀閘電氣閉鎖回路

對于不帶電壓繼電器的線路，線路接地刀閘控制回路中的電氣閉鎖部分，一般由直接電氣相連的兩把刀閘常閉輔助接點串聯構成。以接線圖中500 kV線路1 間隔504367 接地刀閘為例，當50431 和50422刀閘處于分閘位置，且刀閘對應三相輔助接點發(fā)生相應變位，504367 接地刀閘才能通過電氣閉鎖控制。其電氣閉鎖回路如圖5 所示。其中，50431DSa 代表50431 刀閘A 相輔助接點，50431DSb 代表50431刀閘B 相輔助接點，50431DSc 代表50431 刀閘C相輔助接點，50422DSa 代表50422 刀閘A 相輔助接點，50422DSb 代表50422 刀閘B 相輔助接點，50422DSc 代表50422 刀閘C 相輔助接點。

圖5 504367 接地刀閘電氣閉鎖回路

若線路電壓互感器端子箱內帶有三相電壓繼電器，在接地刀閘電氣閉鎖回路中還應加入電壓繼電器的常閉輔助接點，其意義在于，只有當線路三相無壓，三相電壓繼電器對應的常閉輔助接點閉合，與其直接電氣相連的兩把刀閘處于分閘位置，3 個條件均滿足時，該接地刀閘方能允許操作。以接線圖中500 kV 線路3 間隔504167 接地刀閘為例，電氣閉鎖回路如圖6 所示。

圖6 504167 接地刀閘電氣閉鎖回路

3.2 智能變電站接地刀閘電氣閉鎖回路

智能變電站中，在GIS 出線套管根部通過電容分壓原理將電壓信號接入帶電顯示器，帶電顯示器根據采集電壓值大小判斷線路是否無壓。在智能變電站接地刀閘電氣閉鎖回路中，除了直接電氣相連的兩把刀閘常閉輔助接點外，還接有帶電顯示器輔助接點。以接線圖中500 kV 線路4 間隔505167 接地刀閘為例，電氣閉鎖回路如圖7 所示，其中KVD1為三相無壓繼電器輔助接點，KVD2 為三相平衡且線路有壓繼電器輔助接點。

圖7 505167 接地刀閘電氣閉鎖回路

4 500 kV 線路接地刀閘防誤閉鎖典型問題

4.1 邏輯閉鎖回路中未接入二次空開位置判別

在運行年限較長的傳統變電站中，電壓互感器二次電壓空開未接輔助接點，造成測控裝置僅根據電壓遙測值大小判斷線路是否無壓，而無法判斷遙測值是否受二次電壓空開斷開的影響，對線路無壓的判別不夠全面。對于此類問題，要結合線路停電期間加裝電壓二次空開輔助接點，并將位置信號通過電纜開入至測控，實現二次空開狀態(tài)的實時采集。

4.2 接地刀閘控制回路電氣閉鎖中關聯刀閘輔助觸點接觸不良

接地刀閘電氣閉鎖回路須要串接相關聯的刀閘三相輔助接點，由于串聯接點數量多、電纜敷設長度較長，再加上變電站運行環(huán)境、設備運行年限等因素影響，易出現輔助接點接觸不良、端子排端子松動等問題，導致電氣閉鎖回路出現斷開點。遇到此類問題，應使用萬用表測量端子電壓，逐步縮小故障范圍來確定故障點，通過緊固接線端子、更換備用電纜、調整輔助接點端子等方法，消除電氣閉鎖回路故障。

4.3 測控裝置無壓信號采用硬接點開入

在軟件版本較老的測控裝置中，無法通過二次電壓遙測值轉化為虛遙信，為滿足線路接地刀閘邏輯閉鎖中線路無壓判別要求，在測控裝置直接采取硬接點強電開入，使線路無壓信號開放。此方法局限于測控裝置功能，造成無壓判別方式不合理，應盡快升級軟件版本或更換新一代測控裝置，采取有效的無壓判別方式，完善線路接地刀閘邏輯閉鎖功能。

4.4 電壓繼電器功能失效或帶電顯示器采集電壓不穩(wěn)定

電壓繼電器由于元件損壞故障導致功能失效，帶電顯示器由于連接電纜或接頭等問題導致采集電壓不穩(wěn)定，無法滿足線路無壓判別功能。在發(fā)現電壓繼電器功能失效或帶電顯示器采集電壓不穩(wěn)定時，須排查確定異常原因并及時處置，電壓繼電器功能失效時須更換電壓繼電器。

5 結束語

為防止惡性誤操作事故，變電站現場必須加強防誤閉鎖裝置的隱患排查和整改措施落實。對新建、改擴建設備的防誤閉鎖裝置，應經過站控層閉鎖、測控邏輯閉鎖、現場電氣聯鎖三層驗收合格后，方可具備投運條件。對于存在線路接地刀閘防誤隱患的在運變電站，在現場安全管理工作中，運維人員應重點關注“五防”系統的巡視，定期對防誤閉鎖規(guī)則條件進行復查，對處于異常狀態(tài)的閉鎖條件及時消缺處理，保障倒閘操作效率，規(guī)避誤操作風險。