220 kV GIS設(shè)備操作聯(lián)鎖回路分析

段文學(xué)，譚武光，李永濤

（1.云南電網(wǎng)有限責任公司 文山供電局，云南 文山 663000；2.云南電網(wǎng)有限責任公司教育培訓(xùn)評價中心，云南 昆明 650204）

0 引 言

220 kV GIS設(shè)備操作聯(lián)鎖回路的主要作用是檢查確認關(guān)聯(lián)設(shè)備的分、合閘狀態(tài)及運行方式，以判斷所需操作的設(shè)備是否滿足聯(lián)鎖釋放條件[1]。當滿足聯(lián)鎖釋放條件時，允許對該設(shè)備進行分、合閘操作。因GIS組合電氣中的斷路器、刀閘、接地開關(guān)以及互感器等設(shè)備組合在封閉的SF6氣室里，所以斷路器、刀閘、接地開關(guān)動、靜觸頭的工作狀態(tài)只能通過輔助接點和機械指示來間接反映[2]。在合上接地開關(guān)前不能進行直接驗電，只能通過間接驗電的方式來判斷預(yù)接地處是否確無電壓。當驗電回路發(fā)生故障或異常時，極易發(fā)生誤操作[3]。采用設(shè)備操作電氣聯(lián)鎖回路可有效防止電氣誤操作事件的發(fā)生，特別是帶負荷拉合刀閘、帶接地開關(guān)合閘及帶電合接地開關(guān)等惡性誤操作事件[4]。

220 kV GIS設(shè)備操作聯(lián)鎖回路按間隔類型可分為線路間隔、變壓器間隔、母聯(lián)（分段）斷路器間隔以及母線PT間隔聯(lián)鎖回路等4種類型，按設(shè)備類型可分為斷路器、刀閘以及接地開關(guān)聯(lián)鎖回路等3種類型。

1 220 kV線路開關(guān)設(shè)備電氣操作聯(lián)鎖回路分析

1.1 220 kV線路開關(guān)設(shè)備的操作聯(lián)鎖回路分析

220 kV線路開關(guān)設(shè)備的操作聯(lián)鎖一次回路接線如圖1所示，線路（以富鋁Ⅳ回線254開關(guān)為例）開關(guān)設(shè)備的操作聯(lián)鎖涉及母聯(lián)212、234開關(guān)，分段213、224開關(guān)以及4組母線TV 2901、2902、2903、2904間隔設(shè)備的運行狀態(tài)或運行方式。

圖1 220kV線路開關(guān)一次聯(lián)鎖示意圖

母線側(cè)刀閘操作聯(lián)鎖回路中，母線側(cè)刀閘的倒母操作需滿足以下兩個條件。一是Ⅰ、Ⅱ組母線通過母聯(lián)212開關(guān)及其兩側(cè)刀閘并列運行，即212開關(guān)及2121、2122刀閘必須在合閘運行位置。二是當Ⅰ、Ⅱ母聯(lián)212開關(guān)在分閘位置時，需通過Ⅲ、Ⅳ母聯(lián)234開關(guān)、Ⅱ、Ⅳ分段224開關(guān)及Ⅰ、Ⅲ分段213開關(guān)使Ⅰ組與Ⅱ組母線并列運行，從而進行倒母操作。此時應(yīng)保證Ⅱ/Ⅳ分段224開關(guān)其兩側(cè)2242和2244刀閘、Ⅰ/Ⅲ分段213開關(guān)其兩側(cè)2131和2133刀閘以及Ⅲ/Ⅳ母聯(lián)234開關(guān)及其兩側(cè)2343和2344刀閘在合閘位置。

220 kV GIS設(shè)備的操作聯(lián)鎖邏輯在220 kV交流站控系統(tǒng)中進行判斷，其判斷結(jié)果由測控裝置（接口屏）XX-109和XX-139輸出，送到相應(yīng)設(shè)備的就地控制柜，串入控制回路中，實現(xiàn)就地操作聯(lián)鎖功能。254開關(guān)間隔設(shè)備的聯(lián)鎖邏輯如表1所示。以2541刀閘的分、合閘操作聯(lián)鎖邏輯為例，當2541刀閘的操作聯(lián)鎖邏輯條件滿足時，從測控裝置Q1-109和Q1-139輸出2541刀閘允許就地操作的信號。2541刀閘的分閘聯(lián)鎖條件為254開關(guān)在分閘位置或2542刀閘在合閘位置，且Ⅰ母線與Ⅱ母線在連接運行狀態(tài)。2541刀閘的合閘聯(lián)鎖條件為254開關(guān)在分閘位置及2542刀閘在分閘位置，25417、25460及29010接地開關(guān)在分閘位置，或2542、2121、2122刀閘及212開關(guān)在合閘位置。

1.2 斷路器操作聯(lián)鎖回路分析

斷路器的操作聯(lián)鎖回路如圖2所示，斷路器聯(lián)鎖邏輯如表1所示。在220 kV交流站控系統(tǒng)中，判斷254斷路器的分閘操作無任何條件。254斷路器的合閘操作邏輯條件為2541刀閘在分閘位置或2541刀閘在合閘位置、2542刀閘在分閘位置或2542刀閘在合閘位置以及2546刀閘在分閘位置或2546刀閘在合閘位置3個條件相與形成與邏輯。即254斷路器的就地操作允許條件為DS1（2541）、DS（2542）及DS2（2546）刀閘均在分閘位置或合閘位置。斷路器操作電氣聯(lián)鎖釋放條件為聯(lián)鎖繼電器LSJ失磁，其常閉接點閉合。LSJ由LSJ1、LSJ2及LSJ3聯(lián)鎖繼電器的常開接點并聯(lián)啟動[5]。

表1 254開關(guān)間隔設(shè)備聯(lián)鎖邏輯表

圖2 斷路器的操作聯(lián)鎖回路示意圖

LSJ1由刀閘DS1分閘繼電器HJ11的常開接點、合閘繼電器TJ12的常開接點以及手動/電動操作行程開關(guān)的常開接點并聯(lián)啟動。要使LSJ1失磁，要求刀閘DS1的分閘繼電器和合閘繼電器失磁，即無分閘脈沖和合閘脈沖加入，且DS1的手動操作把手未插入，處在電動操作狀態(tài)[6]。LSJ2由刀閘DS2分閘繼電器HJ11的常開接點、合閘繼電器TJ12的常開接點以及手動/電動操作行程開關(guān)的常開接點并聯(lián)啟動。LSJ3由刀閘DS分閘繼電器HJ11的常開接點、合閘繼電器TJ12的常開接點已加急手動/電動操作行程開關(guān)的常開接點并聯(lián)啟動。因此，斷路器操作電氣聯(lián)鎖釋放條件為LSJ1、LSJ2以及LSJ3均失磁，使LSJ也失磁，即DS1（2541）、DS（2542）及DS2（2546）3把刀閘均無分閘和合閘脈沖加入且3把刀閘處在電動操作狀態(tài)。

1.3 DS1（2541）刀閘電氣聯(lián)鎖回路分析

2541刀閘的分閘聯(lián)鎖條件為254開關(guān)在分閘位置或2542刀閘在合閘位置，且Ⅰ母線與Ⅱ母線在連接運行狀態(tài)。2541刀閘的合閘聯(lián)鎖條件為254開關(guān)在分閘位置及2542刀閘在分閘位置，25417、25460及29010接地開關(guān)在分閘位置，或2542、2121、2122刀閘及212開關(guān)在合閘位置。

DS1（2541）刀閘電氣聯(lián)鎖回路如圖3所示，其中Q1-109和Q1-139為從測控裝置（接口屏）發(fā)出的刀閘就地操作允許信號。Q1-101為控制電源公共端，Q1-103為從測控裝置（接口屏）發(fā)出的刀閘遠方合閘信號，Q1-133為從測控裝置（接口屏）發(fā)出的刀閘遠方分閘信號。在LSDS1與21N之間接入DS1電氣聯(lián)鎖回路，CK13為手動/電動操作聯(lián)鎖開關(guān)，當插入操作手柄時CK13常閉接點斷開，切斷電氣操作回路實現(xiàn)手動操作時的電氣操作閉鎖。當操作手柄撥出時，CK13常閉接點閉合，可進行電動操作。

刀閘電動分、合閘工作過程如下所示。

就地合閘：Q1-101→遠方/就地控制選擇開關(guān)ZK2:1-2→Q1-109→Q1-139→就地分/合閘控制開關(guān)CZK2:3-4→分閘繼電器TJ12:61-62→行程開關(guān)CK12:1-2→合閘繼電器HJ11：A1-A2→行程開關(guān)CK13:NO-COM→行程開關(guān)CK21:4-3→輔助接點DL:112-111→聯(lián)鎖LSDS1→21N。合閘繼電器HJ11帶電勵磁，合閘繼電器動作，其常開接點閉合，啟動電機運轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)），帶動傳動機構(gòu)使刀閘合閘。刀閘合閘后，刀閘輔助接點CK12斷開，切斷合閘繼電器電源，電機停止運轉(zhuǎn)。

遠方分閘：Q1-101→Q1-133→合閘繼電器HJ11:61-62→行程開關(guān)CK11:1-2→分閘繼電器TJ12：A1-A2→行程開關(guān)CK13:NO-COM→行程開關(guān)CK21:4-3→輔助接點DL:112-111→聯(lián)鎖LSDS1→21N。分閘繼電器TJ12帶電勵磁，分閘繼電器動作，其常開接點閉合，啟動電機運轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)），帶動傳動機構(gòu)使刀閘分閘，刀閘分閘后，刀閘輔助接點CK11斷開，切斷分閘繼電器電源，電機停止運轉(zhuǎn)。

DS1電氣聯(lián)鎖回路如圖3右半部分所示。操作2541刀閘首先必須滿足兩個前提條件，一是Ⅰ段母線TV接地開關(guān)29010在分閘位置，二是線路開關(guān)負荷側(cè)接地開關(guān)25460在分閘位置。其次在以下3種情況下聯(lián)鎖條件滿足，閉鎖開放，可對2541刀閘進行分/合閘操作。

圖3 DS1控制回路及聯(lián)鎖回路示意圖

一是Ⅱ母側(cè)2542刀閘在分閘位置且254開關(guān)在分閘位置；二是當2542刀閘在合閘位置時，需保證Ⅰ/Ⅱ母聯(lián)212開關(guān)及其兩側(cè)2121和2122刀閘均在合閘位置；三是當2542刀閘在合閘位置。但212開關(guān)在分閘位置時，需保證Ⅱ/Ⅳ分段224開關(guān)其兩側(cè)2242和2244刀閘均在合閘位置、Ⅰ/Ⅲ分段213開關(guān)其兩側(cè)2131和2133刀閘均在合閘位置、Ⅲ/Ⅳ母聯(lián)234開關(guān)及其兩側(cè)2343和2344刀閘均在合閘位置。

2 220 kV母聯(lián)（分段）開關(guān)設(shè)備電氣聯(lián)鎖回路分析

母聯(lián)（分段）開關(guān)設(shè)備的操作聯(lián)鎖邏輯如表2所示。母聯(lián)（分段）開關(guān)間隔設(shè)備操作聯(lián)鎖邏輯同樣在220 kV交流站控系統(tǒng)中進行判斷，其判斷結(jié)果由（測控裝置）接口屏輸出，判斷邏輯與線路間隔相似，下面僅就電氣聯(lián)鎖回路進行分析[7]。

表2 212開關(guān)間隔設(shè)備聯(lián)鎖邏輯表

220 kV母聯(lián)（分段）開關(guān)設(shè)備電氣聯(lián)鎖一次接線如圖4所示。以212開關(guān)為例，其操作電氣聯(lián)鎖涉及母聯(lián)234開關(guān)，分段213、224開關(guān)以及4組母線TV 2901、2902、2903、2904間隔設(shè)備的運行狀態(tài)或運行方式[8]。

圖4 220 kV母聯(lián)（分段）開關(guān)一次聯(lián)鎖示意圖

2.1 220 kV母聯(lián)（分段）開關(guān)操作電氣聯(lián)鎖回路

220 kV母聯(lián)212開關(guān)操作電氣聯(lián)鎖回路如圖5所示，母聯(lián)212開關(guān)操作電氣聯(lián)鎖回路涉及刀閘DS1（2121）和DS2（2122）的運行狀態(tài)或工作方式。212斷路器的就地操作允許條件為DS1（2121）及DS2（2122）刀閘均在分閘位置或合閘位置。斷路器操作電氣聯(lián)鎖釋放條件為聯(lián)鎖繼電器LSJ失磁，其常閉接點閉合，LSJ由LSJ1、LSJ2聯(lián)鎖繼電器的常開接點并聯(lián)啟動，LSJ1由刀閘DS1的分閘繼電器HJ11的常開接點、合閘繼電器TJ12的常開接點以及手動/電動操作行程開關(guān)的常開接點并聯(lián)啟動。要使LSJ1失磁，要求刀閘DS1的分閘繼電器和合閘繼電器失磁，即無分閘脈沖和合閘脈沖加入，且DS1的手動操作把手未插入，處在電動操作狀態(tài)。LSJ2由刀閘DS2分閘繼電器HJ11的常開接點、合閘繼電器TJ12的常開接點以及手動/電動操作行程開關(guān)的常開接點并聯(lián)啟動。斷路器操作電氣聯(lián)鎖釋放條件為LSJ1、LSJ2均失磁，使LSJ也失磁，即DS1（2121）、DS2（2122）兩把刀閘均無分閘和合閘脈沖加入，且兩把刀閘處在電動操作狀態(tài)。

圖5 212斷路器聯(lián)鎖回路圖

2.2 220 kV母聯(lián)212開關(guān)間隔刀閘、接地開關(guān)操作電氣聯(lián)鎖回路

220 kV母聯(lián)212開關(guān)間隔刀閘、接地開關(guān)操作電氣聯(lián)鎖回路如圖6所示。DS1（2121）刀閘操作電氣聯(lián)鎖時，釋放條件為ES2（21227）接地開關(guān)在分閘位置、Ⅰ段母線TV接地開關(guān)29017在分閘位置以及212開關(guān)在分閘位置。DS2（2122）刀閘操作電氣聯(lián)鎖時，釋放條件為ES1（21217）接地開關(guān)在分閘位置、Ⅱ段母線TV接地開關(guān)29027在分閘位置以及212開關(guān)在分閘位置。ES1（21217）接地開關(guān)操作電氣聯(lián)鎖時，ES1（21217）接地開關(guān)聯(lián)鎖釋放條件為DS2（2122）刀閘在分閘位置。ES2（21227）接地開關(guān)操作電氣聯(lián)鎖時，釋放條件為DS1（2121）刀閘在分閘位置。

圖6 212開關(guān)間隔聯(lián)鎖回路圖

3 220 kV GIS設(shè)備電氣聯(lián)鎖回路運行總結(jié)

220 kV線路開關(guān)和母聯(lián)（分段）開關(guān)設(shè)備的電氣聯(lián)鎖涉及母聯(lián)212、234開關(guān)、分段213、224開關(guān)以及4組母線TV 2901、2902、2903、2904間隔設(shè)備的運行狀態(tài)或運行方式。GIS設(shè)備電氣聯(lián)鎖應(yīng)綜合考慮相關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)和運行方式，保證操作順序的正確性且不發(fā)生帶負荷拉/合刀閘、帶電合接地刀閘、帶接地開關(guān)合閘以及誤入帶電間隔等[9]。

刀閘的電氣聯(lián)鎖釋放條件為與之相關(guān)聯(lián)的開關(guān)和接地開關(guān)等在分閘位置[10]。線路開關(guān)和變壓器開關(guān)母線側(cè)刀閘的操作聯(lián)鎖因需考慮倒母操作而尤其復(fù)雜，倒母操作的前提條件是兩段母線運行在等電位狀態(tài)下，因此在倒母操作前應(yīng)考慮Ⅰ（Ⅲ）段母線及Ⅱ（Ⅳ）段母線的運行方式。在雙母四分段接線方式下，有兩種倒母操作運行方式。一是Ⅰ段母線與Ⅱ段母線并列運行，即Ⅰ/Ⅱ母線母聯(lián)212開關(guān)及其兩側(cè)2121和2122刀閘均在合閘位置。二是當212開關(guān)或兩側(cè)刀閘在分閘位置時，應(yīng)使Ⅰ段母線與Ⅱ段母線經(jīng)母聯(lián)234開關(guān)、分段213開關(guān)以及224開關(guān)并列運行。即應(yīng)保證Ⅱ/Ⅳ分段224開關(guān)其兩側(cè)2242和2244刀閘均在合閘位置、Ⅰ/Ⅲ分段213開關(guān)其兩側(cè)2131和2133刀閘均在合閘位置、Ⅲ/Ⅳ母聯(lián)234開關(guān)及其兩側(cè)2343和2344刀閘均在合閘位置。當采用第二種方式進行倒母操作時，應(yīng)斷開213、234、224開關(guān)的操作電源空開，使4段母線連接在一起。

4 結(jié) 論

Ⅰ/Ⅱ段母線保護和Ⅲ/Ⅳ段母線保護處在互聯(lián)運行方式下，接地開關(guān)的操作聯(lián)鎖釋放條件為相關(guān)的刀閘在分閘位置，相應(yīng)線路或母線無電壓。值得注意的是，所有刀閘和接地開關(guān)均設(shè)置有“聯(lián)鎖/解鎖”選擇切換開關(guān)與聯(lián)鎖回路并聯(lián)，用于在緊急情況下進行解鎖操作。此外，在使用解鎖操作前，應(yīng)全面檢查相關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)或運行方式，確認滿足聯(lián)鎖釋放條件下方可進行操作，避免發(fā)生誤操作事件。