热倒母线操作风险分析及优化

2023-11-19高柳明陈垲锋谢志毅

电力安全技术 2023年8期

高柳明，陈垲锋，谢志毅

(深圳供电局有限公司，广东深圳 518000)

0 引言

热倒母线是电力系统中常见的调整电网运行方式的手段之一。在110 kV及以上电压等级变电站中，通过热倒母线操作，可在不停电的前提下实现一段母线检修、另一段母线运行，从而提高电网运行的灵活性。

热倒母线期间，只要GIS间隔内发生故障就会导致开关保护跳闸、开关拒动、故障切除时间延长，从而给电网运行带来风险，造成跳闸范围扩大。以某变电站110 kV线路在热倒母线期间发生的一起断路器拒动故障为例，分析热倒母线期间开关、刀闸、地刀把手切换风险并提出改进优化方案。

1 故障概况

某220 kV变电站110 kV线路在由110 kV 1M热倒至110 kV 2M任务过程中，完成间隔就地控制屏的“开关刀闸远方/就地切换把手”切换至“就地”位置”步骤后，发现监控后台报“断路器控制回路断线”信号。在就地操作时，就地完整执行“合上刀闸控制电源—合上(或拉开)刀闸—断开刀闸控制电源”操作后，开关“断路器控制回路断线”信号已恢复。该类异常信号较难发现[1]。

2 热倒母线操作流程

热倒母线操作是指母联开关在运行状态下，采用等电位操作原则，先合上一组母线侧刀闸，确认该组母线侧开关合上后，再拉开另一组母线侧刀闸，保证在不停电的情况下实现倒闸操作。运行设备热倒母线操作时，母线侧隔离开关必须按“先合后拉”的原则进行。操作前将母联断路器设置为死开关，即确认母联开关在运行状态，将母差保护屏中的互联压板投入，断开母联断路器控制电源。

运行人员热倒母线操作一般顺序为(以从1M倒热至2M为例)：检查母联开关运行状态；在母差保护屏投入“互联压板”；断开母联开关控制电源；在汇控柜将刀闸控制方式切换至就地；合上间隔2M侧刀闸；拉开间隔1M侧刀闸；在汇控柜将刀闸控制方式切换至远方；合上母联开关控制电源；在母差保护屏退出“互联压板”。

需要说明的是，现场操作人员习惯采取开关就地控制屏将刀闸控制方式切换至就地后就地合上或拉开母线侧刀闸的操作，较少采取后台远方操作，究其原因与以下因素有关。

1) 部分老旧变电站刀闸电动操作、刀闸远方遥控功能未全覆盖。

2) 刀闸电机电源保持常退状态，操作前需在汇控箱合上电机电源，就地操作与远方操作相比节省了来回走动时间。就地操作遵循“合上刀闸控制电源—合上刀闸—断开刀闸控制电源”顺序；远方操作时，操作人员步行至刀闸就地控制屏合上刀闸控制电源，再步行至监控后台电脑处合上刀闸，然后回到刀闸就地控制屏处断开刀闸控制电源。

3) 根据南方电网关于刀闸操作“六检查”的规定，涉及到的检查点有3处。若采用远方操作，操作结束后需要进行现场检查，因其不能第一时间直接观察到刀闸变位情况，并且会增加运行人员来回走动的时间。

目前部分间隔特别是GIS间隔采用就地控制开关、刀闸、地刀的远方/就地切换把手一体化配置，就地进行热倒母线操作，在切换刀闸控制方式时会导致开关控制方式也一并切换至“就地”位置，从而导致开关控制回路断线。

2 汇控箱切换把手接线方式

热倒母线就地操作刀闸时，将开关、刀闸、地刀的远方/就地切换把手控制方式切换至“就地”位置，断路器控制方式一并切换至就地控制，监控后台发“断路器控制回路断线”信号，此时断路器会拒动，对电网正常运行产生影响。下面以RCS-941B保护及ZF7A-126开关机构为例进行说明。

2.1 控制回路断线信号发信原理

“断路器控制回路断线”信号发信原理在于合位监视继电器(HWJ)和跳位监视继电器(TWJ)均不励磁。根据该原理，按照发信时开关所处位置将发信分为三种情况。

1) 控制回路电源失电(开关合位、分位)。对应TWJ和HWJ继电器均无电源，TWJ和HWJ不励磁。

2) 开关合位时跳闸回路存在断点。开关合位，合闸监视回路不通，HWJ继电器不励磁；跳闸回路存在断点，TWJ继电器不励磁。

3) 开关跳位时合闸回路存在断点。开关跳位，跳闸监视回路不通，TWJ继电器不励磁；合闸回路存在断点，HWJ继电器不励磁。

2.2 断路器切换把手设计要求

根据南方电网《关于规范断路器“远方/就地”切换控制回路设计及运行要求的通知》，当断路器检修过程中，“远方/就地”切换开关置于“就地”位置时，需通过就地操作断开保护和监控系统分、合断路器的控制回路，开关保护“断路器控制回路断线”发信。

2.3 远方/就地切换把手配置

传统的间隔就地控制屏切换把手标识命名为“开关、刀闸、地刀远方/就地选择把手”，而当前间隔就地控制屏将“开关、刀闸、地刀切换把手”改为“开关远方/就地选择把手”“刀闸、地刀远方/就地选择把手”两个切换把手。对应开关就地控制屏两个切换把手的情况，热倒母线时，在就地控制屏切换“刀闸、地刀远方/就地选择把手”，无需切换“开关远方/就地选择把手”，开关跳闸回路仍导通，不影响开关的分合。而在原先只有一个把手的情况下，“开关、刀闸、地刀远方/就地切换把手”切换后，开关控制回路存在断点，影响开关跳闸[2]。

3 风险分析

当开关、刀闸、地刀远方/就地切换把手一体化配置时，针对不同电网调整方式的开关操作对断路器控制回路的影响存在差异，具体分析如下。

1) 开关停电操作顺序为断开开关—拉开负荷侧刀闸—拉开母线侧刀闸；开关在分闸位置，在就地控制屏拉开母线侧刀闸时，将“开关、刀闸、地刀汇控箱远方/就地切换把手”切换至就地，断开开关合闸回路，保护发“断路器控制回路断线”信号。极端情况下(如断路器假分)，切换把手切换后拉开刀闸的过程中发生故障时，断路器保护将拒动。

2) 开关送电的操作顺序为合上母线侧刀闸—合上负荷侧刀闸—合上开关。开关在分闸位置，在就地控制屏合上负荷侧刀闸时，将“开关、刀闸、地刀汇控箱远方/就地切换把手”切换至就地，断开开关合闸回路，保护发“断路器控制回路断线信号”。极端情况下，断路器保护将拒动。

3) 热倒母线时的开关操作顺序为开关在合闸位置，母线侧刀闸执行“先合后拉”操作。以从1M倒至2M为例，检查母联开关在合闸位置—合上2M侧刀闸—拉开1M侧刀闸。开关在合闸位置，开关就地控制屏“开关、刀闸、地刀汇控箱远方/就地切换把手”切换至就地，跳闸回路被断开，断路器发“断路器控制回路断线”信号，发生故障时开关将拒动。

4) 冷倒母线时开关在分闸位置，对刀闸执行“先拉后合”操作。以1M倒至2M为例，拉开负荷侧刀闸—拉开1M侧刀闸—合上2M侧刀闸—合上负荷侧刀闸。“开关、刀闸、地刀汇控箱远方/就地切换把手”切换至就地，开关合闸回路被断开，断路器发“断路器控制回路断线”信号。

根据以上分析可知，开关间隔在执行各种类型的倒闸操作时，不论开关是在合闸位置还是分闸位置，在将“开关、刀闸、地刀汇控箱远方/就地切换把手”切换至就地时，均会发“断路器控制回路断线”信号，但热倒母线时会导致断路器拒动风险。对单开关间隔而言，当开关间隔热倒母线时，开关处于合闸位置，对母线侧刀闸就地执行“先合后拉”操作，切换把手时断路器会发“断路器控制回路断线”信号，此时一旦出现故障断路器机构将拒动，而且在热倒母线操作期间将母联开关设置为死开关，会进一步扩大事故范围[3]。

当前，热倒母线的间隔是存在该风险的主要间隔之一。以某巡维中心为例，所辖6座变电站中有4座存在风险，设备型号涉及ZF7A-126，ZF6-126CB，ZFW31等，事故范围为一个或多个110 kV变电站失压，存在造成严重事故事件的风险。