隔离开关的操作闭锁回路失效原因及改进

【摘 要】变电站是电力系统的重要组成部分，在变电站的调试过程中，时常会出现隔离开关电气闭锁回路失效的现象，影响变电站的正常运行。本文结合工程实例，介绍了变电站线路主接线及隔离开关电气闭锁逻辑，对隔离开关电气闭锁回路失效原因及处理进行了分析，并提出一些改进的措施。供类似研究参考与借鉴。

【关键词】隔离开关；电气闭锁；失效；改进

变电站是电力系统的核心和枢纽，目前已深入到城市核心区域提供供电服务，成为满足城市居民用电需求的供电枢纽站。隔离开关电气闭锁回路是电气防误操作最为重要，也是最为有效的手段之一，随着电力行业的进一步发展，电网安全、操作人员人身安全还是设备安全等方面均对隔离开关电气闭锁提出了更高的要求。但在变电站的调试过程中，隔离开关电气闭锁回路时常出现失效的现象，不仅影响变电站的正常运行，造成设备损坏和大面积停电事故，严重情况下还可能出现人身伤亡等重大事故。因此，有必要对隔离开关电气闭锁回路失效原因及处理进行分析，改进隔离开关电气闭锁回路，最大限度避免隔离开关电气闭锁回路失效现象的出现，保证变电站的正常运行。

1.变电站线路主接线及隔离开关电气闭锁逻辑

某变电站220kV母线采用双母线结构，线路断路器为分相断路器，分别经QS1、QS2隔离开关（也称主刀）接至IM和ⅡM，经QS3隔离开关接至线路，如图1所示。为满足检修需要，线路主接线中还安装了接地用的QS01、QS032和QS031隔离开关（也称地刀）。主刀和地刀均为电动隔离开关，主刀具有现地/远方电动操作功能，地刀仅有现地电动操作功能。

图1 线路主接线图

隔离开关的电气闭锁回路如图2所示，方框内为相应隔离开关分合闸控制的内部电路。隔离开关统一采用站用电A相作为控制电源，经内部电路及外部的电气闭锁接点后接至电源的N端。

GBM小母线串接母联断路器及其两侧隔离开关常开辅助接点后接至电源的N端，当母线合母运行时，GBM小母线接通N端，此时只要QS1或QS2有一把处于合位，即可对另一把主刀进行分合闸操作。当母线分母运行时，电动操作QS1（或QS2）分合闸的条件为：①三相断路器均处于分位；②断路器两侧的地刀QS01、QS032处于分位；③另一把主刀QS2（或QS1）处于分位。电动操作QS3分合闸的条件为：①三相断路器均处于分位；②三把地刀均处于分位。

图2 隔离开关电气闭锁回路图

2.隔离开关电气闭锁回路失效现象

现场调试隔离开关的电气闭锁逻辑时，调试人员按图2所示的闭锁逻辑，对每一个隔离开关均逐一进行了试验，没有发现任何问题。无意中，当断路器仍处合位的情况下，两位调试人员同时按下QS1和QS3的合闸按钮，结果QS1和QS3同时合闸；同时按下QS1和QS3的分闸按钮，结果QS1和QS3同时分闸；单独按下QS1或QS3的分合闸按钮时，相应隔离开关均不动作。

上述情况说明，隔离开关电气闭锁回路在特定情况下存在失效现象，给变电站的安全运行留下隐患，必须及时处理。

3.隔离开关电气闭锁回路失效原因及处理

根据图2，调试人员首先确认断路器处于合位状态下，882-N之间的回路处于断开状态；各地刀均处于分位，电气闭锁所用的地刀辅助接点均为接通状态；QS2处于分位，其用于闭锁的辅助接点也处于接通状态，此时只要断路器处于分位，882-N之间的回路处于接通状态，QS1和QS3均可以进行电动操作。但现场断路器处于合位状态，同时按下QS1和QS3的合闸按钮时能够实现合闸，说明QS1、QS3间已构成电流通路。

由于QS1和QS3的位置相距较远，无法测量QS1和QS3所接的2个电源间的电压值，但分析认为应是其中一个开关的控制电源接至了另一相电源，使得2个开关控制电源端间存在380V的电压，当QS1和QS3同时按下合闸按钮时构成了前述的电流串联通路。每个开关控制回路电压为190V，达到了接触器的动作电压值，因而2个开关同时动作，导致断路器辅助接点的闭锁功能失效。在实际运行中，如真出现同时按下2个开关的分合闸按钮，就会出现“带负荷分、合隔离开关”的误操作，从而导致严重的人身伤亡和设备损坏事故。

根据分析结果，检查隔离开关的控制接线。图3为隔离开关的接线端子，13-15端子为开关分合闸操作电动机电源端子，16-17为开关分合闸控制电源端子，2组电源相邻。按设计的端子图，控制电源的L端（图2中的A端）直接并至电动机电源的A相，即16端子并接至13端子，如图4（a）所示；控制电源的N端即为图2中各方框左端出线，如885、886、889回路，再经相关闭锁接点后真正接至站用电源的N端。

隔离开关的13、14号相邻端子通过电缆分别接至线路间隔端子箱内的站用电源A相和B相，现场检查发现，负责安装接线的施工人员错误地将QS3的控制电源L端并接至电机电源的B相，即16号端子并接至了14号端子，如图4（b）所示，因而出现前述电气闭锁失效的现象。

图3 隔离开关接线端子图

图4 隔离开关电源接线图

由于13、14号端子间距很小，施工人员一不留神，很容易将导线接至14号端子，调试人员查线时也难以发现；此外，按正常的闭锁逻辑试验，只要不是同时按下QS1和QS3的分合闸按钮，电气闭锁试验也不会发现问题。

根据检查结果，将QS3控制电源L端按图4（a）的设计要求改接至13端子，即A相电源后，故障消除，整个电气闭锁回路动作正确，满足电气闭锁要求。

4.隔离开关电气闭锁回路改进

出现上述电气闭锁回路失效的根本原因是施工容易出现错误，接线检查又难以发现，试验时一般不会考虑此特殊情况，因此推断实际已投运的变电站中，还有存在上述隐患的可能。要想避免或及时发现上述隐患，一方面要加强施工人员的教育与管理，提高施工质量，确保按图施工，避免出现上述施工错误；另一方面要提醒调试人员注意上述特殊情况的试验检查，及时发现和纠正上述错误，避免隐患存在。但为更好地杜绝上述情况的出现，还要从电气闭锁回路设计上进行以下改进：

1）控制电源直接引至线路间隔端子箱。增加交流电源控制电缆的1根芯线，将控制电源的L端直接接至线路间隔端子箱，防止施工人员容易出现上述错误接线。

2）在线路间隔端子箱设控制电源专用端子。在线路间隔端子箱中专设隔离开关控制电源专用端子，各间隔开关的控制电源在此并接，可避免出现前述各开关控制电源不同相的问题。

5.结语

综上所述，隔离开关电气闭锁回路对电气防误操作具有重要的作用，但在实际的电站运行中，隔离开关电气闭锁回路失效现象时有出现。因此，应加强施工人员的教育与管理，提高施工质量，改进方案，同时避免错误施工的出现，这样才能确保变电站的安全可靠运行。

参考文献：

[1] 邱伟，浅谈隔离开关的防误闭锁[J]，硅谷，2011年第13期.

[2] 夏辉军；代晖；刘明福，220kv隔离开关电气闭锁回路的分析[J]，四川电力技术，2008年第01期.