550kV電力系統(tǒng)（H-GIS）開關(guān)防誤操作系統(tǒng)失效模式及對策分析

葛爽 季興文

（國華徐州發(fā)電有限公司，江蘇徐州 221166）

550kV電力系統(tǒng)（H-GIS）開關(guān)防誤操作系統(tǒng)失效模式及對策分析

葛爽 季興文

（國華徐州發(fā)電有限公司，江蘇徐州 221166）

對神華國華徐州發(fā)電有限公司500kV 采用的混合式氣體絕緣封閉組合電器Hybrid Gas Insulated Switchgear（以下簡稱H—GIS）的防誤操作系統(tǒng)的失效模式和相關(guān)對策進行了分析，根據(jù)設(shè)備機械裝置、操作電路、聯(lián)鎖回路特點，指出H—GIS裝置防誤操作系統(tǒng)存在的缺點和提高其可靠性的措施，有效防止電力系統(tǒng)誤操作事故的發(fā)生，對目前大量使用此（H—GIS）設(shè)備的電力企業(yè)有較高的參考價值和推廣意義。

全封閉組合電器 防誤操作 隱患分析 防范措施

混合式氣體絕緣封閉組合電器Hybrid Gas Insulated Switchgear（以下簡稱H—GIS） 具有較高的安全可靠性，在我國220 kV及以上電壓等級的升壓站中得到越來越廣泛的應(yīng)用。它與傳統(tǒng)分散元件式開關(guān)裝置相比有很多新的特點，如果使用不當(dāng)，會造成帶負荷拉合刀開關(guān)等惡性事故。針對H—GIS的特點，正確設(shè)計和使用防誤操作系統(tǒng)，才能減少誤操作。

國華徐州發(fā)電有限公司一期工程500kV升壓站，采用沈陽高壓開關(guān)廠引進日本日立公司技術(shù)制造的ZF6－220戶外型全封閉SF6組合電器，結(jié)合電廠氣候特點，采用了室外升壓站形式，一次主接線如圖1所示。斷路器為分相氣動操作，隔離開關(guān)、接地刀閘操作機構(gòu)為三相聯(lián)動電動操作，接地刀閘只能就地操作，斷路器、隔離開關(guān)可以遠方、就地操作。

1 操作條件

邊斷路器5011分閘操作與隔離開關(guān)、接地刀閘無聯(lián)鎖；合閘操作條件：

50111、50112刀閘在合位。I母線側(cè)隔離開關(guān)50111操作條件：斷路器5011、接地刀閘501117、501127和I母線接地刀閘5117分閘。隔離開關(guān)50121操作條件：斷路器5011、接地刀閘501217、501227和線路側(cè)接地刀閘501167分閘。線路側(cè)隔離開關(guān)50116操作條件：斷路器5011、5012、兩側(cè)接地刀閘501167和5011617分閘。接地刀閘501117、501127操作條件：隔離開關(guān)50111、50112分閘。

1.1 失效模式

在正常聯(lián)鎖情況下，任意操作升壓站內(nèi)的斷路器、隔離開關(guān)和接地刀閘一般不會發(fā)生誤操作。但在特殊情況下，存在防誤系統(tǒng)失效可能，如表1所示。

a）操作的不唯一性。每個間隔的隔離開關(guān)、接地刀閘共用一個控制電源，沒有確定操作某一元件的措施，這樣極易造成誤操作。如圖1所示的50136間隔，合上50136隔離開關(guān)所屬的控制電源后，在該間隔的隔離開關(guān)50136和接地刀閘501367、50131617都分閘的情況下，用遠方控制開關(guān)或就地合閘按鈕就可將間隔內(nèi)的任意一個隔離開關(guān)、接地刀閘合閘。例如在1號機組停機后，1號主變轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)時，需要合上5013617接地刀閘，如果誤合了501367接地刀閘，將造成帶電合接地刀閘的惡性誤操作。

b）聯(lián)鎖回路的接線相當(dāng)復(fù)雜，有更多的輔助開關(guān)和接線端子，如機械鎖的輔助開關(guān)等，如果元件的可靠性不高，會大大降低控制回路的可靠性。

c）當(dāng)聯(lián)鎖回路存在缺陷或控制回路存在直流接地、絕緣受損和寄生電路等不正常情況時，合上控制電源后會使隔離開關(guān)或接地刀閘誤動，這是該套防誤系統(tǒng)存在的最大隱患。

1.2 隔離開關(guān)、接地刀閘的機械鎖

H—GIS的隔離開關(guān)、接地刀閘都配有可鎖定機構(gòu)的機械鎖，機械鎖的轉(zhuǎn)軸在隔離開關(guān)、接地刀閘分合操作時作圓周轉(zhuǎn)動，操作完后機械鎖卡位曲柄能將轉(zhuǎn)軸卡住，可用編碼掛鎖鎖住鎖片將機械鎖鎖定，用一一對應(yīng)的解鎖鑰匙才能打開，在防止隔離開關(guān)、接地刀閘誤動時用機械鎖將操作機構(gòu)鎖定。

2 提高防誤操作系統(tǒng)可靠性對策

表1

圖1

2.1 制定合理的操作規(guī)則

由于誤分合隔離開關(guān)、接地刀閘的后果是很嚴重的，同時也是電力系統(tǒng)頻發(fā)的事故，所以雖然H—GIS裝置的電氣聯(lián)鎖已很完善，但仍必須嚴格執(zhí)行“安全操作規(guī)程”，制定合理的操作規(guī)則，避免人為的、設(shè)備缺陷造成的事故發(fā)生。為防止走錯間隔和遠方操作人員誤分、誤合刀開關(guān)，正常操作時采取了遠方操作隔離開關(guān)、在升壓站進行分、合控制電源等其它操作模式，防止走錯間隔誤操作隔離開關(guān)的事故發(fā)生；在不能電動操作隔離開關(guān)和接地刀閘時，由操作人、監(jiān)護人向單元長、值長匯報情況后，在核對所有聯(lián)鎖條件已滿足、相關(guān)的隔離開關(guān)和接地刀閘都分合到位的情況下，方可使用手動操作，若情況不緊急，不宜使用手動操作。

2.2 合理使用隔離開關(guān)、接地刀閘的機械鎖

2.2.1 防止操作的不唯一性

由于操作的不唯一性，作為電氣聯(lián)鎖的有效補充，在運行時將H—GIS裝置全部接地刀閘通過機械鎖鎖定，只在分合操作接地刀閘時才將相應(yīng)的接地刀閘機械鎖置解鎖位，杜絕了運行時接地刀閘誤合的惡性事故。在有可能發(fā)生事故時通過機械鎖的輔助作用，保證了操作的唯一性，從而防止了合上控制電源后隔離開關(guān)誤分、誤合，彌補了防誤操作系統(tǒng)本身存在的缺陷。

2.2.2 防止分合不到位

H—GIS裝置通過在均勻電場中充入SF6來大大提高絕緣強度。若隔離開關(guān)、接地刀閘分閘不到位，就會影響電場的均勻性，從而大大降低耐壓強度；若隔離開關(guān)合不到位，就會引起一次觸頭發(fā)熱熔化等異?，F(xiàn)象發(fā)生。因此對其到位檢查要求非常嚴格。本廠在2013 年5月13日11：58'曾出現(xiàn)過國山5612線停電操作時，50231閘刀分閘操作不到位的情況，閘刀至中間位時機構(gòu)停止不動，后經(jīng)檢修人員人工手動搖至合閘狀態(tài)，重新分閘。

H—GIS裝置隔離開關(guān)和接地刀閘的一次觸頭不可見、無專門的精確到位指示，雖然隔離開關(guān)、接地刀閘的操作回路中都有合到位、分到位、停電動機回路，但在傳動機構(gòu)脫銷、卡澀變形等情況下，電氣聯(lián)鎖回路就不能正確反映隔離開關(guān)、接地刀閘的到位情況。這時可通過觀察機械鎖轉(zhuǎn)軸來判斷隔離開關(guān)、接地刀閘的到位情況，在隔離開關(guān)、接地刀閘分合操作后檢查分合閘指示牌、傳動聯(lián)桿、機械鎖指示，間接地觀察隔離開關(guān)、接地刀閘的分合閘到位情況，防止隔離開關(guān)、接地刀閘分合閘不到位。

2.2.3 防止走錯間隔

用不通用的掛鎖給機械鎖上鎖，每個鎖每把鑰匙都印上雙編號，解鎖鑰匙在控制室定點放置，在操作隔離開關(guān)、接地刀閘時拿上一一對應(yīng)的解鎖鑰匙才能進行解鎖操作，有效地防止了走錯間隔。

2.3 提高電氣聯(lián)鎖回路可靠性

由于H—GIS裝置隔離開關(guān)與接地刀閘之間無機械閉鎖，電氣聯(lián)鎖幾乎承擔(dān)了全部的防誤功能，所以必須采取措施提高輔助開關(guān)、接線端子的可靠性，才能提高整個控制回路的可靠性。主要措施有：

a）在H—GIS安裝后進行完整的電氣聯(lián)鎖試驗，避免在運行了很長一段時間后才發(fā)現(xiàn)電氣聯(lián)鎖接線有誤的情況發(fā)生。

b）定期檢查斷路器機構(gòu)箱內(nèi)的壓縮空氣微漏裝置是否正常，保證斷路器機構(gòu)箱門關(guān)好，使內(nèi)部的輔助開關(guān)接點、接線保持干燥潔凈。

c）當(dāng)相對濕度達80%時，啟動匯控柜、機構(gòu)箱內(nèi)的加熱裝置驅(qū)潮，每年雨季來臨前進行試驗，檢查加熱裝置是否良好，保證柜門關(guān)閉嚴密，使匯控柜和機構(gòu)箱保持干燥潔凈。

d）保持升壓站內(nèi)干燥清潔，在周圍的地面上鋪上草皮，防止起塵。

每個間隔的匯控柜內(nèi)配有共用的控制電源和信號電源，兩電源是分開的，正常運行時將信號電源投入，作為斷路器、隔離開關(guān)和接地刀閘的位置指示、聯(lián)鎖解除報警、SF6和壓縮空氣壓力低報警，方便監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)；控制電源專供隔離開關(guān)、接地刀閘分合閘用，在操作之前合上控制電源，操作完畢后切開控制電源，這樣就有效地防止了正常運行時由于直流接地、絕緣受損等原因引起的隔離開關(guān)、接地刀閘誤動。

3 結(jié)語

H—GIS裝置與傳統(tǒng)分散元件開關(guān)裝置相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、外殼全接地、斷口距離小且不直觀、隔離開關(guān)與接地刀閘之間無機械閉鎖、電氣聯(lián)鎖接線復(fù)雜、隔離開關(guān)和接地刀閘分合到位要求嚴格等特點，通過制定嚴格合理的操作規(guī)則，合理使用機械掛鎖、合理投退控制電源，就能有效地防止誤操作事件的發(fā)生。

［1］羅學(xué)琛.SF6氣體絕緣全封閉組合電器（H—GIS）［M］.北京：中國電力出版社，1999年版.

［2］DL 408—1991，電氣安全工作規(guī)程：發(fā)電廠和變電所電氣部分.

葛爽（1967—），男，漢，山東萊州人，現(xiàn)供職國華徐州發(fā)電有限公司，電氣工程師，本科，江蘇省電力安全技術(shù)專家?guī)斐蓡T，從事發(fā)電廠電氣技術(shù)研究及管理工作。