500 kV 變電站斷路器閉鎖分合閘故障處理方法探究

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(jìn)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(yùn)行中發(fā)生的主要原因以及可能產(chǎn)生的影響和危害，進(jìn)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(hào)：TM561 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jī)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(yán)重威脅電網(wǎng)安全。

1.2 發(fā)生原因

在電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)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(chǔ)能電機(jī)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(huì)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(shí)，開關(guān)不能正常動(dòng)作來切除故障電流，此時(shí)斷路器的失靈保護(hù)會(huì)啟動(dòng)，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(kuò)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(yùn)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(shí)，該斷路器不能正常跳閘，斷路器失靈保護(hù)啟動(dòng)會(huì)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(huì)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(jià)值和借鑒意義。同時(shí)，變電站值班員應(yīng)按照調(diào)令盡快采取行動(dòng)，對故障區(qū)域進(jìn)行隔離，并及時(shí)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(yùn)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(gè)電壓等級(jí)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(tái)半斷路器接線（即3/2接線），如圖1所示，一臺(tái)半斷路器接線中有兩條主母線，在兩主母線之間串接三臺(tái)斷路器組成一個(gè)完整串，每串中兩臺(tái)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(tái)斷路器；而在兩母線間有2臺(tái)斷路器1個(gè)元件的稱為不完整串。此種接線方式運(yùn)行調(diào)度靈活，能夠保證電路的多環(huán)路供電。在實(shí)際應(yīng)用中，由于多環(huán)路供電的優(yōu)點(diǎn)，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(gè)斷路器故障退出運(yùn)行，都不會(huì)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(shí)，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(jìn)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(hù)和自動(dòng)化系統(tǒng)復(fù)雜，相關(guān)的費(fèi)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(shí)際運(yùn)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(shí)，運(yùn)行值班人員應(yīng)在3 min內(nèi)向值班調(diào)度員匯報(bào)有關(guān)情況，同時(shí)進(jìn)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(yùn)行原因?qū)е聲r(shí)，值班調(diào)度員接到運(yùn)行人員報(bào)告后，應(yīng)不待就地檢查故障原因，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況調(diào)整運(yùn)行方式，盡快采取隔離措施。若故障是由操作機(jī)構(gòu)異常、控制回路故障等其他原因?qū)е聲r(shí)，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(shí)，應(yīng)向調(diào)度申請隔離。由于500 kV變電站中各電壓等級(jí)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(jìn)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(jìn)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(shí)，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(yùn)行人員應(yīng)該注意系統(tǒng)潮流變化，并及時(shí)匯報(bào)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(gè)完整串運(yùn)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(yùn)行方式下，若5012開關(guān)閉鎖分閘而且出線不能停電時(shí)，應(yīng)退出兩個(gè)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(yuǎn)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(gè)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(gè)及以上的完整串運(yùn)行。

如圖1所示，此種運(yùn)行方式下，若5012開關(guān)閉鎖分閘而且出線不能停電時(shí)，應(yīng)退出5011、5012、5013開關(guān)的操作電源，再遠(yuǎn)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(shí)，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(jìn)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(shí)應(yīng)該注意用電的安全。在操作的時(shí)候應(yīng)該注意“五防”要求，嚴(yán)格按照五防解鎖程序進(jìn)行，遵守防誤解鎖程序且防誤閉鎖裝置解鎖之后才能進(jìn)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(shí)存在安全隱患，刀閘的操作要遠(yuǎn)方遙控進(jìn)行。并且在整個(gè)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(yùn)行。當(dāng)251開關(guān)發(fā)生閉鎖分閘時(shí)，應(yīng)將#1聯(lián)變253開關(guān)間隔熱倒至2母運(yùn)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(yùn)行。當(dāng)251 開關(guān)發(fā)生閉鎖分閘時(shí)，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(shí)才能用旁路斷路器代主變運(yùn)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(jī)構(gòu)異常、控制回路故障等其他原因?qū)е聲r(shí)，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(hù)，然后再根據(jù)調(diào)令采取隔離措施。

在事故處理時(shí)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(shí)，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(yùn)行維護(hù)單位已確認(rèn)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(shí)，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(dòng)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(xiǎn)；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(hù)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(shí)際對方法進(jìn)行不斷的檢驗(yàn)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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