陳健強(qiáng)

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東 東莞 523000）

220kV GIS倒負(fù)荷操作方式比較

陳健強(qiáng)

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)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(jìn)行熱倒母線過(guò)程中發(fā)生的事故案例，指出GIS倒母線過(guò)程中存在的隱患；對(duì)熱倒母和冷倒母方式從操作量、操作時(shí)間、影響范圍、操作風(fēng)險(xiǎn)等多方面進(jìn)行分析對(duì)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(yùn)行提供專業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

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(xiàng)工作，它是改變電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的一系列操作，包括對(duì)一、二次設(shè)備，繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的壓板以及拆除或裝設(shè)臨時(shí)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(dāng)一母線故障后，能迅速切至另一條母線恢復(fù)供電”、“調(diào)度、擴(kuò)建、檢修方便”等優(yōu)點(diǎn)[2]，而且變電站由于運(yùn)行方式的改變涉及到的倒母線操作是非常頻繁而復(fù)雜的，作為變電站倒閘操作中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，倒母線操作關(guān)系著人身、設(shè)備及電網(wǎng)的安全，稍有不注意就可能釀成錯(cuò)誤，造成誤操作事故，使設(shè)備損壞，對(duì)用戶造成大面積停電事故，嚴(yán)重時(shí)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(yùn)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(kāi)關(guān)在熱備用情況下，先拉一組母線側(cè)刀閘，再合另一組母線側(cè)刀閘，但通常需按先后順序拉線路側(cè)刀閘，再拉一組母線側(cè)刀閘；再按先后順序合一組母線側(cè)刀閘和線路側(cè)刀閘，即停電切換。僅進(jìn)行熱備用間隔設(shè)備的倒母線操作時(shí)，應(yīng)先將該間隔操作到冷備用狀態(tài)，然后再操作到另一組母線熱備用。熱倒母線操作是指母聯(lián)開(kāi)關(guān)在運(yùn)行狀態(tài)下，采用等電位操作原則，先合一組母線側(cè)刀閘，再拉另一組母線側(cè)刀閘，保證在不停電的情況下實(shí)現(xiàn)倒母線，即帶電切換[3]。運(yùn)行設(shè)備熱倒母線操作時(shí)，母線隔離開(kāi)關(guān)必須按“先合后拉”的原則進(jìn)行。這樣的操作前必須將母聯(lián)斷路器設(shè)置為死開(kāi)關(guān)，同時(shí)將母差保護(hù)屏中的母線并列運(yùn)行壓板投入。

1 事故案例分析

1.1 事故案例簡(jiǎn)介

圖1為東莞供電局500kV橫瀝變電站事件前運(yùn)行方式，開(kāi)關(guān)紅色狀態(tài)表示合閘位置，綠色表示分閘位置。事前運(yùn)行方式為500kV博橫甲乙線、穗橫甲乙線、橫東甲乙線經(jīng)#1B、#2B、#3B主變向220kV 1M、2M、5M、6M母線供電，#4B主變熱備用狀態(tài)，220kV母線并列運(yùn)行。運(yùn)行人員根據(jù)停電批復(fù)單進(jìn)行“220kV 5M母線由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修，負(fù)荷轉(zhuǎn)6M母線運(yùn)行”的熱倒母線操作任務(wù)，拉開(kāi)#3B主變220kV 5M母線側(cè)22035刀閘時(shí)，220kV 5M、6M母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)5M、6M母線上除母聯(lián)2056外的所有開(kāi)關(guān)，造成220kV 5M和6M失壓。隨后#1B、#2B、#3B主變重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，跳#1B主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)，#2B主變?nèi)齻?cè)5開(kāi)關(guān)，#3B主變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)（2203開(kāi)關(guān)已由母差跳開(kāi)）造成220kV 1M、2M母線失壓，35kV 1M、2M、3M母線，#1、#3、#0站用變失壓。

經(jīng)過(guò)停電檢修和試驗(yàn)檢查后，判斷22036刀閘合不到位，但是分合閘指示儀、連桿、機(jī)構(gòu)仍然可以到合閘位置，造成22036刀閘已在合閘的假象，而拉開(kāi)22035刀閘時(shí)，導(dǎo)致刀閘帶母線電流分閘，引起設(shè)備故障。

1.2 事故案例原因分析及臨時(shí)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(fù)荷拉刀閘事故。同時(shí)，該起事故也揭露了運(yùn)行過(guò)程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

首先，事故中區(qū)外故障造成主變重瓦斯保護(hù)動(dòng)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(qū)外故障造成瓦斯保護(hù)動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)該起主變區(qū)外故障，該供電局開(kāi)展了反措，將管轄范圍內(nèi)的500kV主變重瓦斯保護(hù)均增加1s的延時(shí)。

其次，GIS刀閘觸頭在封閉箱內(nèi)，操作時(shí)只能通過(guò)機(jī)構(gòu)箱分合位指示、機(jī)構(gòu)連桿位置等方法間接判斷分合狀態(tài)，無(wú)法直接觀察觸頭接觸到位情況。分合閘指示儀、連桿、機(jī)構(gòu)到合閘位置，但22036刀閘實(shí)際上并沒(méi)有合閘到位。對(duì)此，該供電局研究了GIS刀閘分合到位狀態(tài)的直接觀測(cè)途徑，多方面判斷刀閘實(shí)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(diǎn)，從而選擇合適的倒母線方式，這也是本文研究的重點(diǎn)。

圖1 500kV橫瀝變電站事件前運(yùn)行方式

2 熱倒母與冷倒母方式比較

2.1 操作時(shí)間比較

針對(duì)常見(jiàn)的220kV線路倒母線操作，本文統(tǒng)計(jì)了220kV線路間隔操作時(shí)間，見(jiàn)表 1，可以看出采用冷倒母方式，220kV線路間隔操作平均耗時(shí)約為1.11h；采用熱倒母方式，220kV線路間隔操作平均耗時(shí)約為0.28h。操作時(shí)間相差較大，主要原因是采用冷倒母方式時(shí)需要線路停電，就涉及到調(diào)整運(yùn)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(shè)備包括開(kāi)關(guān)、母線刀閘、線路刀閘，其中更需要調(diào)度下發(fā)逐項(xiàng)操作指令，有一定的耗時(shí)；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(yùn)行，若對(duì)該線路進(jìn)行1M運(yùn)行倒至2M運(yùn)行，冷倒母操作順序?yàn)椋簲嚅_(kāi)斷路器DL，拉開(kāi)刀閘4G、1G，合上2G、4G，合上DL；熱倒母操作順序?yàn)椋汉仙夏嘎?lián)斷路器QF，合上2G，拉開(kāi)1G，斷開(kāi)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(shè)備也有一定耗時(shí)。

表1 220kV線路間隔操作時(shí)間統(tǒng)計(jì)

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(fēng)險(xiǎn)包括線路側(cè)刀閘合閘不到位和母線側(cè)刀閘合閘不到位情況。線路側(cè)刀閘合閘不到位將引起帶負(fù)荷拉刀閘，按繼電保護(hù)的保護(hù)范圍將跳開(kāi)線路兩側(cè)開(kāi)關(guān)，不影響母線的正常運(yùn)行；母線側(cè)刀閘合閘不到位將引起帶負(fù)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(fēng)險(xiǎn)是母線刀閘合閘不到位，拉開(kāi)刀閘時(shí)造成帶負(fù)荷拉刀閘，按繼電保護(hù)的保護(hù)范圍將判斷為母線故障，跳開(kāi)兩段母線各側(cè)開(kāi)關(guān)，穿越性故障甚至?xí)斐芍髯兊耐＿\(yùn)，如案例中故障造成的跳閘。

可見(jiàn)，熱倒母方式相比冷倒母方式，若發(fā)生故障時(shí)影響的范圍較大，造成的后果也較嚴(yán)重。

2.3 操作風(fēng)險(xiǎn)對(duì)比

220kV設(shè)備一般為敞開(kāi)式或全封閉式組合設(shè)備（GIS），由于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致繼電器、電機(jī)無(wú)法正常工作等，往往會(huì)出現(xiàn)刀閘不能電動(dòng)分合情況，需要現(xiàn)場(chǎng)就地操作，冷倒母方式下需要增加操作線路側(cè)刀閘，敞開(kāi)式刀閘存在支持絕緣子斷裂造成刀閘跌落風(fēng)險(xiǎn)，增加刀閘操作在一定程度上增加了人身風(fēng)險(xiǎn)；而GIS刀閘設(shè)備，存在刀閘分合不到位同時(shí)值班員無(wú)法正確判斷風(fēng)險(xiǎn)，增加刀閘操作一定程度上增加了設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)。

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(shí)間、影響范圍、操作風(fēng)險(xiǎn)等多方面，進(jìn)行分析對(duì)比如下：

1）從倒母線操作量和操作時(shí)間分析，冷倒母方式需要操作的設(shè)備較多，操作時(shí)間相對(duì)也較長(zhǎng)，因此熱倒母方式有明顯優(yōu)點(diǎn)。

2）從供電可靠性方面分析，由于冷倒母方式需要分合開(kāi)關(guān)，將造成線路停電，涉及的變電站運(yùn)行方式的調(diào)整也較為復(fù)雜。

3）從發(fā)生故障對(duì)電網(wǎng)影響分析，冷倒母最嚴(yán)重情況下造成一段母線或線路的停電，熱倒母最嚴(yán)重情況下造成兩段母線甚至主變的停運(yùn)，因此冷倒母的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)小。

4）從人身風(fēng)險(xiǎn)分析，冷倒母操作的設(shè)備較多，尤其是運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的刀閘將增加設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)和運(yùn)行人員就地操作風(fēng)險(xiǎn)，因此熱倒母方式相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較小。

通過(guò)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(yōu)勢(shì)是較為明顯的。若能采取有效方法避免出現(xiàn)刀閘分合閘不到位，或者能及時(shí)發(fā)現(xiàn)刀閘分合閘不到位，熱倒母方式理應(yīng)可以繼續(xù)采用。東莞供電局在以上事故案例發(fā)生后，針對(duì)GIS設(shè)備實(shí)行了多項(xiàng)降低倒母線操作風(fēng)險(xiǎn)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(kāi)關(guān)（接地開(kāi)關(guān)）分合狀態(tài)檢查作業(yè)表單》等，從母聯(lián)開(kāi)關(guān)電流變化、母差小差電流變化、監(jiān)控系統(tǒng)位置指示等 7個(gè)方面進(jìn)行設(shè)備操作位置檢查，見(jiàn)表 3，通過(guò)檢查倒母前后電流變化情況能有效判斷刀閘實(shí)際分合位置，結(jié)合該措施能有效降低倒母線操作風(fēng)險(xiǎn)，從事件后續(xù)的熱倒母線操作質(zhì)量來(lái)看，也取得不錯(cuò)效果。

表3 GIS刀閘、地刀合位檢查指引

4 結(jié)論

本文介紹了變電站常見(jiàn)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(guò)程中發(fā)生的帶負(fù)荷拉刀閘事故，指出事故原因、潛在運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)及整改措施；對(duì)熱倒母和冷倒母方式從操作量、操作時(shí)間、影響范圍、操作風(fēng)險(xiǎn)等多方面進(jìn)行分析對(duì)比，總結(jié)倒母線操作過(guò)程中的注意事項(xiàng)，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(yùn)行提供專業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

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

[2]吳斌,張瑩.倒母線操作要點(diǎn)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(xiǎn)點(diǎn)分析與預(yù)防[J].農(nóng)村電氣化,2006(12):27-28.

陳健強(qiáng)（1985-），男，廣東省東莞市人，碩士，工程師，主要研究領(lǐng)域?yàn)樽冸娺\(yùn)行技術(shù)。