羅軍 皮志勇 羅皓文 嚴文潔(湖北省荊門供電公司,湖北荊門 448000)

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GIS組合電器電氣聯鎖回路及邏輯分析

羅軍 皮志勇 羅皓文 嚴文潔
(湖北省荊門供電公司,湖北荊門 448000)

【摘 要】由于GIS設備具有占地小、設備運行穩(wěn)定等優(yōu)點被廣泛采用。變電站GIS設備采用廠家自帶的電氣聯鎖和微機五防共同實現防誤操作邏輯,不像常規(guī)AIS設備配置獨立的五防掛鎖,節(jié)約了電網投資,減少維護量,但GIS存在的電氣閉鎖安全隱患,必須引起我們的重視和廣泛關注。本文分析了GIS電氣聯鎖現狀,重點對GIS設備電氣聯鎖回路、邏輯的安全隱患進行分析,并提出的解決方案。對于今后新投GIS設備電氣聯鎖提供了新的思路和參考,為GIS組合電器安全穩(wěn)定運行提供了技術措施。

【關鍵詞】GIS 電氣聯鎖 安全隱患

1 概述

GIS組合電器GIS(Gas Insltated Substation)組合電器(以下稱GIS)由斷路器、隔離刀閘、接地刀閘、互感器、避雷器、母線、出線套管等組合而成，將上述高壓電器和絕緣件封閉在金屬筒內部充入一定壓力的SF6氣體作為絕緣和滅弧介質。具有占地面積小、元件全部密封不受環(huán)境干擾、運行可靠性高、運行方便、檢修周期長、維護工作量小、安裝迅速、運行費用低、無電磁干擾等優(yōu)點，特別適合在用地緊張的城市變電站、企業(yè)變電站、山區(qū)和污穢嚴重的地區(qū)使用。GIS設備主要采用廠家自帶的電氣五防閉鎖和微機五防共同實現防誤操作邏輯，不像常規(guī)AIS設備配置獨立的五防設備，節(jié)約了電網投資，但GIS存在電氣聯鎖回路和邏輯單一等安全隱患，必須引起我們足夠重視和廣泛關注。

2 GIS電氣聯鎖原理及要求

電氣聯鎖的基本原理是在GIS設備電動操作控制回路中，依據正確的操作規(guī)則串入斷路器、隔離刀閘、接地刀閘等輔助接點進行相互閉鎖。當違反操作規(guī)則時，則由相應設備的輔助接點切斷該操作設備的控制回路正電源，禁止操作，從而達到防誤操作的目的。與常規(guī)站不同，GIS設備的開關、刀閘、地刀均采用帶電氣閉鎖功能的電動操作機構，所以聯鎖回路比較多，一般在廠家提供的圖冊里會有相應的間隔聯鎖回路原理圖。在GIS中，本間隔閉鎖回路對被控制對象的所有操作起作用，即“閉鎖操作回路”；在跨設備的聯鎖回路中，基本都是“閉鎖合閘回路”。

GIS以“間隔”為單位配置匯控柜，本間隔的閉鎖回路是出廠前就已經接好了的，是將間隔內的斷路器、隔離刀閘、接地刀閘及其它接點通過串接或者并接的方式實現閉鎖邏輯或者實現部分邏輯；跨間隔聯鎖回路是在安裝現場用控制電纜接線的，將相關間隔的斷路器和刀閘輔助接點進行串接或并接方式，被閉鎖對象利用重動繼電器接點串入相應回路實現聯鎖邏輯或者實現部分邏輯。

《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》(修訂版)》[國家電網生〔2012〕352號]文件第4.2.5條、第4.2.6條明確要求“成套SF6組合電器(GISPASSHGIS)、成套高壓開關柜五防功能應齊全、性能良好，出線側應裝設具有自檢功能的帶電顯示裝置，并與線路側接地刀閘實行聯鎖；配電裝置有倒送電源時，間隔網門應裝有帶電顯示裝置的強制閉鎖。”、“同一變壓器三側的成套S F 6組合電器(GISPASSHGIS)隔離開關和接地刀閘之間應有電氣聯鎖。”GIS電氣聯鎖的實現方式，決定了聯鎖功能固有的優(yōu)點和缺點，但也存在的一部分電氣閉鎖安全隱患應該引起我們足夠重視和廣泛關注。

3 電氣聯鎖回路及邏輯分析

3.1 聯鎖/解鎖回路

部分GIS間隔內的設備控制回路經聯鎖繼電器接點閉鎖。當聯鎖開關置“聯鎖”位置時，繼電器斷電返回，如圖1所示，控制回路經M1、N1電氣聯鎖回路閉鎖，當聯鎖繼電器置“解鎖”位置時，繼電器回路接通勵磁，動作后接點短接M1、N1聯鎖回路，間隔內的設備控制回路不經聯鎖回路閉鎖。若繼電器接點粘連，存在帶電合地刀的惡性事故風險。

解決方案:拆除解鎖/聯鎖繼電器啟動回路，使解鎖繼電器處于離線狀態(tài)，GIS設備無論“遠控”操作還是“近控”操作都經電氣聯鎖回路。若GIS設備檢修若需通過解鎖繼電器進行“解鎖”，再恢復啟動回路，檢修完畢后再拆除。如圖1所示，也可將“解鎖/聯鎖”繼電器增設一塊壓板，該壓板正常運行時不投入，必須使用該繼電器時，投入壓板后再操作。

3.2 就地操作回路

部分GIS間隔控制回路就地控制開關公共端直接接于回路的正電源，若運檢人員工作中誤碰或接點絕緣下降，可能造成帶電合地刀、帶負荷拉刀閘等惡性故事的發(fā)生。

解決方案:在匯控柜就地控制回路中加裝電碼鎖，操作時通過電腦鑰匙進行解鎖，如圖2所示。解鎖后，電碼鎖接通，運行人員可通過控制開關就地進行操作GIS設備。

3.3 電源空開回路

部分GIS間隔刀閘、接地刀閘控制回路電源未分設直流空開，正常運行時刀閘、接地刀閘控制回路長期帶電，運行中存在誤碰方式開關或繼電器，造成運行設備誤動風險。合閘電機回路僅采用分合閘繼電器接點切斷回路，若繼電器接點絕緣下降可能造成合閘電機誤動。

解決方案:根據GIS間隔內的設備配置情況，分設操作電源空開，保證GIS各設備的控制回路完全獨立，當斷開某單一設備控制電源時，不影響其它設備的正常運行，如圖3所示。正常運行時斷開刀閘、接地刀閘控制電源，防止誤碰運行設備而造成誤動。

3.4 重要聯鎖回路接點

部分GIS間隔重要電氣聯鎖接點采用單接點，如聯鎖回路中斷路器、隔離刀閘、接地刀閘等位置接點、遠控/近控重動繼電器接點，檢無壓邏輯的電壓繼電器接點。若這類重要聯鎖回路的接點因絕緣下降或接點切換不到位，將造成錯誤的聯鎖信息，不能有效的閉鎖GIS設備的控制回路，存在誤操作風險。

解決方案:將重要電氣聯鎖回路的單接點改為雙接點串聯，如圖4所示。減少單接點因損壞或異常造成錯誤的聯鎖邏輯，采用雙接點后，增加了接點斷弧能力，可有效延長接點的壽命，從而保證聯鎖信息的正確性。

3.5 線路側地刀邏輯

線路側接地刀閘檢無壓邏輯采用線路PT低電壓繼電器接點。一般變電站線路PT按單相式配置，一旦PT二次電壓回路斷線或者其它異常原因導致電壓消失，GIS電氣聯鎖邏輯將自動開放允許對線路側接地刀閘的合閘，并且GIS設備具有全密封性能，無法方便的像其它常規(guī)站驗電甚至無法驗電，將極有可能造成帶電合地刀的惡性事故發(fā)生。

解決方案:為防止線路PT二次回路斷線，檢無壓邏輯接點返回，線路PT二次回路采用帶輔助接點(開接點)，串聯在聯鎖回路，如圖5所示。當空開掉閘后，斷開聯鎖回路。

3.6 母線側地刀邏輯

操作母線側接地刀閘時，必須保證母線與帶電設備完全隔離，若因漏停某饋線開關后實際該母線帶電加之輔助觸點狀態(tài)有誤，將導致該母線側地刀電氣閉鎖邏輯開放，而GIS母線根本無法實現驗電等常規(guī)程序，將導致帶電合地刀的惡性誤操作事故

解決方案:將GIS母線側接地刀閘電氣聯鎖邏輯判據由判別所有母線側隔離刀閘(含母聯和分段開關)均在分位，改為判別所有母線側出線隔離刀閘(含母聯和分段開關，不含PT間隔刀閘)均在分位，并加入母線PT電壓檢測邏輯，二者通過“與”門關系實現該地刀的電氣閉鎖邏輯，若某回路仍然帶電，PT電壓判別為有壓，將自動閉鎖該地刀開放操作回路，從而避免了惡性誤操作事故的發(fā)生。

3.7 主變側地刀聯鎖邏輯

通常廠家設計主變側地刀聯鎖邏輯時，采用主變側刀閘分位加變壓器無壓邏輯，“與”門關系實現該地刀的電氣閉鎖邏輯，但變壓器間隔沒有配置主變側PT，此處的無壓判別根本與主變各側的母線

PT電壓無關。現場將無法取無壓閉鎖接點，甚至某些施工單位將該接點短接，這樣該電氣聯鎖就變成了“單一邏輯”判別，當主變側刀閘接點粘連或絕緣下降時，主變側地刀將無電氣聯鎖。

解決方案:在主變高側套管處加裝高壓帶電顯示裝置，并將輔助接點串接在該刀閘聯鎖控制回路中，組成“與門”，實現該刀閘的電氣聯鎖技術邏輯，如圖6所示。

3.8 雙母接線倒母操作聯鎖邏輯

對于雙母接線的GIS設備靠母線側刀閘(1G、2G)日常操作時，只有在斷路器在分閘位置時才允許操作，而在倒母操作時，只有在斷路器在合閘時才允許操作，這樣一來母線側刀閘，在日常操作與倒母操作時的電氣聯鎖邏輯存在矛盾。

解決方案:因倒母操作時必須是在兩條母線并列運行狀態(tài)時才能進行，即母聯間隔斷路器及刀閘必須在合位。對于雙母接線的GIS設備可利用這一特征來實現雙母接線方式的電氣聯鎖邏輯。

日常操作I母(II母)側刀閘電氣聯鎖邏輯:II母(I母)側刀閘分、斷路器分、線路側刀閘分、本間隔相關地刀分、母線接地刀閘分等，之間通過“與”門關系實現該地刀的電氣閉鎖邏輯。

倒母操作I母(II母)側刀閘電氣聯鎖邏輯:II母(I母)側刀閘合、斷路器合、本間隔相關地刀分、母聯開關及刀閘合等，之間通過“與”門關系實現該地刀的電氣閉鎖邏輯。

4 建議列入反措條款

(1)GIS組合電器匯控柜內斷路器、隔離刀閘、接地刀閘控制回路電源空開應獨立配置，回路間不應有任何電氣連接，當某一設備的控制電源退出時不得影響其它設備的正常運行。(2)GIS組合電器的隔離刀閘、接地刀閘“就地控制”開關不得直接接操作正電源，需接入五防電碼鎖。(3)GIS匯控柜宜不設“解鎖/聯鎖”方式開關，隔離刀閘、接地刀閘無論“遠控”還是“近控”須經電氣聯鎖回路。(4)在GIS組合電器的電氣聯鎖回路中，用于啟動聯鎖繼電器的接點或閉鎖控制回路的接點宜采用雙接點串聯，防止接點粘連造成電網事故。(5)母線側地刀的電氣聯鎖邏輯由判別所有母線側出線隔離刀閘(含母聯、分段開關)均在分位，并加入母線PT電壓檢測邏輯，二者通過“與”門關系實現該地刀的電氣閉鎖邏輯。(6)線路側地刀的電氣聯鎖由線路側刀閘分位與線路無壓檢測邏輯，二者通過“與”門關系實現該地刀的電氣閉鎖邏輯，線路無壓檢測需有防二次回路斷線的措施。(7)變壓器側地刀的電氣聯鎖由高壓側靠變壓器刀閘分位與主變無壓檢測邏輯“與”門關系實現該地刀的電氣閉鎖邏輯。現場設備不滿足條件的，需加裝帶電顯示裝置，并將接點與高壓側靠變壓器刀閘分位二者通過“與”門關系實現該地刀的電氣閉鎖邏輯，現場不得短接無壓檢測邏輯接點。(8)GIS設備的隔離刀閘、接地刀閘的電氣聯鎖判據不得采用“單一邏輯”，必須經兩個以上邏輯閉鎖。

5 結語

本文對GIS組合電器電氣聯鎖回路和邏輯進行了分析，并提出了解決方案，作者按照上述分析，對荊門地區(qū)4座配置GIS設備的變電站進行了排查，并進行了整改，取得了一定的效果。為此，提出了將GIS電氣聯鎖列入反措項目的建議。希望能對于今后新投GIS設備電氣聯鎖提供了新的思路和參考，為GIS組合電器安全穩(wěn)定運行提供了技術措施。

作者簡介:羅軍(1965—),男,湖北荊門人,工程師,高級技師,大專,畢業(yè)于荊門大學,主要從事變電檢修管理工作。皮志勇(1975—),男,湖北荊門人,高級工程師,高級技師,本科,畢業(yè)于三峽大學,主要從事變電管理工作。