利用线路残压实现站间防误

李丛林，许 平，徐 科，宗洪良，顾 建

（1.天津市电力公司调度通信中心，天津300022；2.江苏金智科技股份有限公司，南京211100；3.天津市电力公司技术中心，天津300384）

电力生产中，为确保电网的安全运行，避免各类误操作事故的发生，必须实施防误闭锁及相关组织管理手段。虽然电力系统历来十分重视系统的安全运行，但每年总会发生因电气误操作而导致的各类事故，造成了许多不必要的损失和人员伤亡。为此，我国电力系统早在1980年就提出了电气设备“五防”的要求，即：防止误分、合断路器；防止带负荷分、合隔离开关；防止带电挂（合）接地线（接地刀闸）；防止带接地线（接地刀闸）合断路器（隔离开关）；防止误入带电间隔［1］。

在现有的形式各异的闭锁中，有最简单的挂锁，以及机械锁、电气回路锁、微机五防系统、自动化系统内的防误闭锁等［2～5］，上述防误闭锁措施较好的解决了五防中的1、2、3、5项。针对第4项的防止带接地线（接地刀闸）合断路器，现有的五防系统对本侧的接地线可以较好的解决，但对于对侧或线路T接站的接地线则无能为力。也就是说当对侧的接地刀闸合上时，通过现有的五防系统也能够将本侧的断路器合上，从而导致事故的发生。因此，在电力系统的实际运行中，站间的防误完全依赖于调度员和变电站操作人员，无法通过自动化手段解决。站间防误，是电力系统“五防”中有待解决的一个问题。

基于此，本文提出了一种利用线路残压实现站间防误的方法。

1 关于线路残压的原理性研究

线路接线图如图1所示。以导线型号为LGJQ－300的220kV 线路为例［6，7］：

单位长度对地电容C1＝0.0061366（μF／km）。

对于100km的220kV线路，线路阻抗ZL＝10.8＋j41.957（Ω）对地电容

对地阻抗

一般，220kV双断口的SF6断路器的断口电容为2000pF，则断口阻抗

图1 线路接线示意Fig.1 Line wiring diagram

1.1 线路一侧热备用、一侧检修时的残压

对于双断口和多断口的断路器，由于断路器的均压电容和线路对地电容的存在，当线路M侧处于热备用（接地刀闸打开，母线、线路隔离刀闸合上，断路器打开），而N侧处于检修状态时（接地刀闸合上，隔离刀闸、断路器打开）的等效电路图如图2所示。此时如果M侧断路器合闸即可造成事故，而现有的五防系统无法起作用。

图2 M侧热备用、N侧检修时的等效电路Fig.2 Equivalent circuit of M－side hot standby and N－side maintenance

此时，保护测控装置安装处P点的电压为

由于：

所以式（1）可以简化为

由式（2）知，M侧热备用，N侧检修时，保护安装处P点的残压很小，约为0.0027V（线路PT信号电缆的额定电压为100V），接地点距M侧越近，电压越小，且该电压值小于保护测控装置的零漂，所以只要线路上有接地点，对保护测控装置而言，P点的电压都为零。

1.2 线路一侧热备用、一侧冷备用时的残压

线路一侧热备用，一侧冷备用（接地刀闸打开，母线、线路隔离刀闸打开，断路器打开）时的等效电路图如图3所示。

图3 线路M侧热备用、N侧冷备用时的等效电路Fig.3 Equivalent circuit of M－side hot standby and N－side cold standby

此时，保护测控装置安装处P点的电压为

同理，式（3）可以简化为

由式（4）知，当M侧热备用、N侧冷备用时，保护安装处P点的残压约为0.33V。

1.3 线路两侧均热备用时的残压

线路两侧均热备用时的等效电路图如图4所示。

图4 线路两侧热备用时的等效电路图Fig.4 Equivalent circuit of line both side hot standby

假设线路两端断路器的断口电容大小相同，两侧电压大小相等且同相，同理可以计算得到保护安装处P点的残压约为0.66V（两倍于一侧热备用，另一侧冷备用时的残压）。

1.4 对同杆并架双回线的分析

同杆双回线一回线正常运行，一回线线路两侧均热备用时的等效电路图如图5所示［8］。

图5 同杆双回线的等效电路图Fig.5 Equivalent circuit of double circuit lines on the same tower

假设线路两端断路器的断口电容大小相同，两侧电压大小相等且同相；220kV同杆双回线线路之间的电容大约为每百公里0.86μF。同理可以计算得到线路两侧都处于备用状态（冷备用、热备用）时保护安装处P点的残压约为58V；当N侧检修时，保护安装处P点的残压约为0.003V。

2 对现有保护测控装置和五防系统的改造

针对上述结论，可对现有保护测控装置和五防系统加以改造，利用线路残压实现站间防误。

对手动合闸判据进行改造。现有的检无压判据一般为电压小于30%的额定电压，根据上述分析，为实现对侧检修状态下本侧的合闸闭锁，可将判据改为电压小于30%的额定电压且大于Uzd（Uzd为一整定值，该整定值应略小于线路一侧热备用，一侧冷备用时的残压值，如0.2V）

对现有五防系统中的判据进行改造。通过保护测控装置对线路残压和母线电压的判别，输出接点给五防系统。五防系统根据该接点判断对侧接地线（刀闸）是否在合入状态，如果是，则闭锁断路器合闸，并且输出报警信号。

3 结语

本文通过对四种运行方式下线路残压的研究，提出了一种基于线路残压的站间防误原理，并且提出对现有保护测控装置和五防系统的改造方案，从而使该原理具有了工程应用的可能。

该方法的应用限制条件为线路上必须装有PT。目前实际应用中，两侧均有电源的线路一般装有线路PT，而对于纯负荷线路，则多数没有安装线路PT。因此，该原理仅适用于双电源线路，对于单电源线路，则必须在加装线路PT后才适用。

该方法实施应用后，将有效减少误操作事故的发生，保证电网的安全运行，为调度员和变电站操作人员把好最后一道关。

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