耿玉順

摘 要：文章通過對500 kV變電站中的500 kV系統(tǒng)、220 kV系統(tǒng)進行分析和研究，探討了500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘故障在電網(wǎng)運行中發(fā)生的主要原因以及可能產(chǎn)生的影響和危害，進一步提出了500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘故障的相關(guān)處理方法。

關(guān)鍵詞：500 kV變電站；斷路器閉鎖分合閘；事故處理

中圖分類號：TM561 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）30-0087-03

1 斷路器閉鎖分合閘概述

1.1 術(shù)語及定義

斷路器閉鎖分合閘故障是指處于帶電合閘狀態(tài)的斷路器，由于絕緣介質(zhì)壓力降低、操作機構(gòu)異常、控制回路故障等造成無法正常分合閘。斷路器閉鎖分合閘故障將導(dǎo)致電網(wǎng)短路故障無法快速切除，嚴重威脅電網(wǎng)安全。

1.2 發(fā)生原因

在電網(wǎng)的實際運行中，500 kV變電站內(nèi)斷路器閉鎖分合閘故障出現(xiàn)的原因是很多的。其中，斷路器內(nèi)絕緣介質(zhì)壓力降低是500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘的主要原因。另外，諸如控制電源失效、合閘儲能電機功能的缺失以及分合閘控制回路原件損壞等二次回路問題也會導(dǎo)致500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘故障的發(fā)生。

1.3 影 響

500 kV變電站內(nèi)500 kV設(shè)備多采用的3/2接線。若電網(wǎng)發(fā)生故障且500 kV斷路器出現(xiàn)閉鎖分合閘時，開關(guān)不能正常動作來切除故障電流，此時斷路器的失靈保護會啟動，跳開所在串相鄰斷路器或母線上的所有斷路器，這樣不僅擴大了事故范圍，還容易引發(fā)電網(wǎng)斷面過載等電網(wǎng)極限運行狀態(tài)。

500 kV變電站內(nèi)220 kV設(shè)備一般采用雙母雙分段接線。若220 kV線路故障且出線斷路器發(fā)生閉鎖分合閘時，該斷路器不能正常跳閘，斷路器失靈保護啟動會跳開母聯(lián)斷路器和該母線上的所有斷路器，使該段母線失壓。若母聯(lián)斷路器發(fā)生閉鎖分合閘，則會導(dǎo)致兩段母線失壓，從而引發(fā)大面積停電事故。

因此，對于500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘的研究對于電網(wǎng)安全以及故障的排除具有重要的參考價值和借鑒意義。同時，變電站值班員應(yīng)按照調(diào)令盡快采取行動，對故障區(qū)域進行隔離，并及時恢復(fù)非故障區(qū)域設(shè)備供電，保證電網(wǎng)連續(xù)安全穩(wěn)定運行。

2 500 kV變電站的常用接線方式

500 kV、220 kV是500 kV變電站內(nèi)最為常見的兩個電壓等級系統(tǒng)，其接線方式也各不相同。

2.1 500 kV系統(tǒng)

500 kV系統(tǒng)比較常見的接線方式是一臺半斷路器接線（即3/2接線），如圖1所示，一臺半斷路器接線中有兩條主母線，在兩主母線之間串接三臺斷路器組成一個完整串，每串中兩臺斷路器之間引出一回線路或變壓器，使每一元件占有3/2臺斷路器；而在兩母線間有2臺斷路器1個元件的稱為不完整串。此種接線方式運行調(diào)度靈活，能夠保證電路的多環(huán)路供電。在實際應(yīng)用中，由于多環(huán)路供電的優(yōu)點，具有很高的可靠性，若由于500 kV斷路器閉鎖分合閘故障導(dǎo)致母線故障或單個斷路器故障退出運行，都不會導(dǎo)致出線停電。對于完整串，即使是雙母線都故障，也可保證出線與系統(tǒng)最低限度的連接。

2.2 220 kV系統(tǒng)

500 kV變電站200kV系統(tǒng)主要采用雙母雙分段或雙母帶旁路的接線方式，如圖2、圖3所示。

在圖2中，雙母雙分段的連接方式能夠較少故障發(fā)生的影響范圍，在任一段母線發(fā)生短路故障時，可將停電范圍限制到全廠或全站的1/4或1/3，因此能保證供電系統(tǒng)的可靠性。但是雙母雙分段接線方式的電氣設(shè)備二次接線比較復(fù)雜。圖3中的雙母帶旁路接線方式是在雙母接線上的改進連接方式，該連接方式不僅能夠減少停電范圍，而且能夠使檢修電路繼續(xù)供電。不過由于其旁路的影響，其倒換操作繁瑣，保護和自動化系統(tǒng)復(fù)雜，相關(guān)的費用較高。

3 500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘故障處理方法

因在實際運行中斷路器閉鎖分合閘故障主要為閉鎖分閘，故此處以斷路器閉鎖分閘為例。根據(jù)《南方電網(wǎng)220 kV及以上斷路器閉鎖分閘故障處置原則（試行）》，斷路器閉鎖分閘故障時，運行值班人員應(yīng)在3 min內(nèi)向值班調(diào)度員匯報有關(guān)情況，同時進行必要檢查和故障分析。若故障是由斷路器絕緣介質(zhì)壓力降低等影響斷路器安全運行原因?qū)е聲r，值班調(diào)度員接到運行人員報告后，應(yīng)不待就地檢查故障原因，根據(jù)系統(tǒng)運行情況調(diào)整運行方式，盡快采取隔離措施。若故障是由操作機構(gòu)異常、控制回路故障等其他原因?qū)е聲r，現(xiàn)場應(yīng)盡快采取措施恢復(fù)斷路器正常，若采取措施后仍不能恢復(fù)正常時，應(yīng)向調(diào)度申請隔離。由于500 kV變電站中各電壓等級設(shè)備的接線方式均不相同，所以，應(yīng)該根據(jù)不同情況進行具體分析。

3.1 500 kV系統(tǒng)

由于500 kV系統(tǒng)主要采用的是3/2接線方式，斷路器閉鎖分閘分為中開關(guān)和邊開關(guān)兩種情況，本文分別以圖1中的5012和5013開關(guān)為例進行研究。

3.1.1 中開關(guān)閉鎖分閘

當(dāng)系統(tǒng)故障且中開關(guān)5012開關(guān)閉鎖分閘時，應(yīng)退出5012斷路器的操作電源，斷開5011、5013開關(guān)以及甲一線、乙一線對側(cè)的開關(guān)，再無壓拉開5012開關(guān)兩側(cè)刀閘使故障開關(guān)5012隔離。此過程中，運行人員應(yīng)該注意系統(tǒng)潮流變化，并及時匯報調(diào)度。若5012開關(guān)連接的設(shè)備因故不能停電，則應(yīng)按照如下方案隔離故障：

①500 kV區(qū)域只有兩個完整串運行。

如圖1所示，假設(shè)第三串設(shè)備處于檢修狀態(tài)。此種運行方式下，若5012開關(guān)閉鎖分閘而且出線不能停電時，應(yīng)退出兩個完整串內(nèi)所有開關(guān)的操作電源，即退出5011、5012、5013、5021、5022、5023開關(guān)的操作電源，然后再遠方操作拉開5012開關(guān)兩側(cè)刀閘，故障開關(guān)5012隔離后迅速恢復(fù)兩個完整串內(nèi)5011、5013、5021、5022、5023開關(guān)的操作電源。

②500 kV區(qū)域有三個及以上的完整串運行。

如圖1所示，此種運行方式下，若5012開關(guān)閉鎖分閘而且出線不能停電時，應(yīng)退出5011、5012、5013開關(guān)的操作電源，再遠方操作拉開5012開關(guān)兩側(cè)刀閘，故障開關(guān)隔離后迅速恢復(fù)5011、5013開關(guān)的操作電源。

3.1.2 邊開關(guān)閉鎖分閘

當(dāng)系統(tǒng)故障且邊開關(guān)5013閉鎖分閘時，應(yīng)斷開5012、5023、5033開關(guān)，再無壓拉開故障開關(guān)5013兩側(cè)刀閘，將故障開關(guān)5013隔離。若5013開關(guān)連接的設(shè)備因故不能停電，則可參照3.1.1中的①和②所列規(guī)則進行故障隔離，此處不再贅述。

此外，在處理斷路器閉鎖分合閘時應(yīng)該注意用電的安全。在操作的時候應(yīng)該注意“五防”要求，嚴格按照五防解鎖程序進行，遵守防誤解鎖程序且防誤閉鎖裝置解鎖之后才能進行故障斷路器的隔離。由于涉及的斷路器操作比較多，而且相關(guān)操作需要的周期比較長，還應(yīng)該注意該種方法的操作環(huán)境，避免不良天氣下操作，保證人身安全。此外，由于系統(tǒng)故障時存在安全隱患，刀閘的操作要遠方遙控進行。并且在整個線路的維修和后期的檢修中，應(yīng)該盡可能的減小電路中電流，避免操作不當(dāng)，造成安全事故。

3.2 220 kV系統(tǒng)

根據(jù)《南方電網(wǎng)220 kV及以上斷路器閉鎖分閘故障處置原則（試行）》，220 kV系統(tǒng)雙母線接線方式下，斷路器閉鎖分閘主要分為出線斷路器、旁路斷路器和母聯(lián)斷路器三種情況。

3.2.1 出線斷路器閉鎖分閘

雙母線接線方式下出線斷路器閉鎖分閘，故障隔離處置原則與220 kV系統(tǒng)是否具備帶路條件而不同。

①不具備旁母代路條件。

以圖2為例，假設(shè)AB1線、#1聯(lián)變掛1母，AB2線掛2母，220 kV系統(tǒng)和環(huán)運行。當(dāng)251開關(guān)發(fā)生閉鎖分閘時，應(yīng)將#1聯(lián)變253開關(guān)間隔熱倒至2母運行，然后斷開1M、2M母聯(lián)25M開關(guān)和1M、3M分段250開關(guān)，從而將故障的251開關(guān)隔離。若#1聯(lián)變253開關(guān)設(shè)備存在缺陷的，應(yīng)采取冷倒操作方式，即先斷開253開關(guān)，再拉開2531刀閘，然后再合上2532刀閘。

②具備旁母代路條件。

以圖3為例，假設(shè)AB1線、#1聯(lián)變掛1母，AB2線掛2母，旁路開關(guān)26K掛1母熱備用，220 kV系統(tǒng)和環(huán)運行。當(dāng)251 開關(guān)發(fā)生閉鎖分閘時，應(yīng)將旁路開關(guān)26K與故障斷路器251并聯(lián)后，采用拉開無阻抗環(huán)路電流的方法將故障斷路器251隔離。此處應(yīng)注意，若主變間隔開關(guān)閉鎖分閘，只有當(dāng)主變兩側(cè)都具備帶路條件時才能用旁路斷路器代主變運行。

3.2.2 旁路斷路器閉鎖分閘

雙母接線方式下旁路斷路器閉鎖分閘隔離處置原則可參照3.2.1出線斷路器閉鎖分閘的處置原則。

3.2.3 母聯(lián)斷路器閉鎖分閘

若母聯(lián)斷路器閉鎖分閘故障是由操作機構(gòu)異常、控制回路故障等其他原因?qū)е聲r，值班員應(yīng)向調(diào)度申請將母聯(lián)斷路器設(shè)置為死開關(guān)，并按現(xiàn)場規(guī)程要求調(diào)整母差保護，然后再根據(jù)調(diào)令采取隔離措施。

在事故處理時應(yīng)注意，當(dāng)母聯(lián)的隔離開關(guān)具備拉開空載母線條件時，應(yīng)選擇母聯(lián)斷路器兩側(cè)的一條母線，將其所帶的所有元件逐一倒至另一條母線后，再拉開母聯(lián)斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)將其隔離。對于設(shè)備運行維護單位已確認設(shè)備存在缺陷或母聯(lián)斷路器非全相故障的，應(yīng)采取冷倒操作方式。當(dāng)隔離開關(guān)不具備拉開空載母線條件時，應(yīng)將母聯(lián)斷路器兩側(cè)母線停電后，再無壓拉開故障斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)將其隔離。

4 結(jié) 語

500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘處理方法的探究，在電力安全以及電力供應(yīng)上有著重要意義，也將推動我國電力系統(tǒng)的發(fā)展和完善。綜合研究表明，500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘處理方法中，500 kV系統(tǒng)主要采用相鄰斷路器轉(zhuǎn)熱備用的隔離方法，這種方法能夠減少在操作過程中的風(fēng)險；220 kV系統(tǒng)根據(jù)接線方式的不同，在雙母線雙分段接線線路和雙母線帶旁路接線線路中分別采用母聯(lián)斷路器串代和旁代來完成隔離，但是這種處理方法應(yīng)該注意旁路斷路器應(yīng)該和被帶線路的斷路器在同一母線上，注意保護配合和重合閘配制。

因此，在500 kV變電站斷路器閉鎖分合閘處理方法的研究，應(yīng)該結(jié)合實際對方法進行不斷的檢驗和完善，防止由于斷路器閉鎖分合閘導(dǎo)致的安全事故。

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