GIS变电站防误闭锁系统研究

李亮

摘 要：近年来，GIS设备发展非常迅速，已被广泛应用于各类变电站，其接地系统设计与施工是确保110 kV变电站运行质量的关键，需要予以足够的重视。指出了GIS设备的特点，就电力系统中的防误闭锁问题及接地操作的间接验电问题进行了分析，并制定了合理的补充设计方案，希望以此提高变电站运行的安全性和可靠性。

关键词：GIS设备；电气闭锁；快速地刀；二次回路

中图分类号：TM774 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.21.108

1 “GIS”的定义

“GIS”就是将SF6（六氟化硫）断路器及其他高压电气元件，按照所需要的电气主接线安装在充有一定压力的SF6气体的金属壳体内所组成的一套设备。GIS全称为“Gas Insulated Switchgear”，即“气体绝缘全封闭组合电器”。GIS一般包括断路器、过渡元件、隔离刀闸、电流互感器、电压互感器、避雷器、母线、进出线套管或电缆接头元件。

2 GIS设备的特点

近几年来，随着经济的发展，东部沿海地区土地资源日趋紧张，工业发展导致环境污染加剧，雾霾和酸雨等重污染天气增加。这使得户外敞开式电气设备大量锈蚀，影响了电气设备的日常操作和运维，大大缩短了设备的使用寿命。GIS组合电器由于占地面积小、占用空间少、运行可靠性高、维护工作量小、检修周期长、不受外界环境条件的影响、无静电感应和电晕干扰、噪声水平低、抗震性能好、适应性强等优点被大量应用于110 kV及以上电压等级的电气设备中。GIS组合电器的使用也带来了一个新课题，即接地操作前一般无法直接验电，需要间接验电。

3 快速地刀二次回路接线分析

研究已投运的110 kV GIS变电站发现，除进线地刀外，其他地刀一般采用三工位开关，主刀和地刀间既有机械联锁和电气闭锁，又有微机五防，防误闭锁可靠。110 kV进线接地闸刀一般采用快速地刀。考虑到成本，110 kV变电站一般仅装设A，C相高压带电显示器传感器，2个传感器二次验电信号共用一付接点输出，仅当A，C相均无电压时接点接通，输出线路无电信号，线路带电，显示器指示灯灭。如果本间隔线路闸刀在分闸位置，则线路快速接地闸刀操作回路有电，可以分合闸。线路A，C相任一相有电，则接点闭合，线路带电显示器指示灯常亮，线路快速接地闸刀操作回路无电，闭锁地刀分合闸操作。

多数110 kV GIS变电站设计时考虑节约土地等因素，一般采用多层布置，即110 kV GIS设备在二楼，10 kV设备在一楼，主变户外安装或户内安装。110 kV进线通过架空进线接入110 kV进线气室，安装位置很高，无法直接验电。

如果110 kV进线B相有电或A，C相高压带电显示器传感器均失灵，传感器二次回路、接点出现故障等，均会发生带电合线路快速地刀的恶性误操作事故，同时在设计上也无法满足新《变电安规》间接验电的要求，属于装置性违章。

近几年来，由于系统内防误装置不完善而导致的恶性误操作事故屡有发生，应对此类设备进行技改，完善防误闭锁逻辑。完成技改前，一般将该类装置性违章设备列入变电站反措目录，使运维操作人员人人心中有数。在日常巡视中，应加强对带电显示器指示灯和避雷器泄漏仪的巡视，发现缺陷立即上报，并及时处理。同时把合快速地刀前检查本线路避雷器泄漏仪无泄漏电流，列入操作票作为检查项，以防恶性误操作事故发生。

4 间接验电的非同源或非同样原理指示

4.1 指示类型

线路快速地刀合闸前间接验电的非同源或者非同样原理的常见指示有4种，即线路电压互感器的二次电压、线路避雷器泄漏仪的泄漏电流、取自线路侧绝缘子的带电显示器电压和取自线路导线的带电显示器电压。

4.2 各种指示技改的可行性分析

4.2.1 线路电压互感器的二次电压

一般情况下，仅在220 kV变电站中安装单相电容式线路电压互感器。考虑投资成本，110 kV桥接线GIS变电站一般不设计安装单相线路电压互感器。如果重新加装，则需增加新的气室，改变变电站原有接线方式。这样，既会大大增加生产成本，又需要整套GIS设备停电，还要涉及新、旧气室搭接后密封性问题，加上SF6气体回收和重新灌装、二次回路的改变及监控后台点号的增加等，工程量极大，实用价值较低。

4.2.2 线路避雷器泄漏仪的泄漏电流

线路停役后避雷器泄漏仪的泄漏电流指示为零，能正确反映设备状态。对已安装的线路避雷器泄漏仪进行改造，并从避雷器泄漏仪中取出泄漏电流，经专用装置转化处理后供闭锁回路使用。该方法无需停电，无需在GIS气室内增加设备，二次接线简单，最具实用价值。

4.2.3 取自线路侧绝缘子的带电显示器电压

由于GIS设备均采用盆式绝缘子，无法通过绝缘子抽取线路电压，因此，该方法在GIS设备中无实用价值。从支持绝缘子抽取电压供带电显示器使用的方法多用于开关柜内35 kV设备和10 kV设备。

4.2.4 取自线路导线的带电显示器电压

通过在GIS气室内装设线路高压带电显示器传感器，抽取线路电压，再通过二次回路转化后供线路带电显示器和闭锁回路使用。目前，110 kV GIS变电站线路带电显示器指示灯和快速地刀闭锁回路就利用该电压。

5 线路避雷器泄漏仪泄漏电流的应用

通过增加新的装置从线路避雷器泄漏仪取三相泄漏电流，并设定泄漏电流门槛值。如果取到的泄漏电流低于设定的门槛值则输出为0，高于门槛值则输出为1，由装置显示线路A，B，C相任一相是否带电。三相并联后输出，仅当三相均无电时输出线路无电信号，作为一条线路有无电的一个指示。

线路避雷器泄漏仪泄漏电流常见的2种应用如下：①作为一个非同样原理的指示串联接入线路快速地刀电气闭锁回路，作为一个闭锁条件，如图1所示。该回路满足新《变电安规》

间接验电的要求，即存在2个非同样原理的指示，仅当2个闭锁条件指示无电时且线路闸刀在分闸位置，线路快速地刀操作回路有电，线路快速地刀可进行分合闸操作。②二次接线单独增加复验电回路，线路避雷器泄漏仪泄漏电流作为微机五防复验电的闭锁条件，如图2所示。仅当线路避雷器三相泄漏仪均无泄漏电流时，电脑钥匙的验电程序可通过，进入下一步快速地刀间隔确认。该方法通过2个二次回路达到了新《变电安规》中关于间接验电2个非同样原理指示的要求。

6 结束语

总之，防误装置故障的判断、处理及改进具有重要的探讨价值。因此，要坚持注重对变电站各种防误系统闭锁条件的全

面审核，使各设备操作时的闭锁条件更加严谨，避免在计算机逻辑闭锁或电气闭锁条件中存在不安全的情况，从源头上保证防误系统的正确性。本文从变电运维角度提出了改进方案和避免异常发生的措施，并运用于实践，保证了电气设备防误系统的完善性。另外，为了弥补GIS装置操作的不唯一性、操作无次序限制、防误分误合断路器无强制性措施等缺点，可以装设相应监视回路及微机防误操作系统，使防误操作系统更加智能化、更加可靠。

参考文献

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[3]黄献生，施炳亮.一起110 kV线路接地刀闸防误逻辑错误的分析[J].电世界，2013，54（10）：40-41.

〔编辑：刘晓芳〕