500 kV 变电站断路器闭锁分合闸故障处理方法探究

摘 要：文章通过对500 kv变电站中的500 kV系统、220 kV系统进行分析和研究，探讨了500 kV变电站断路器闭锁分合闸故障在电网运行中发生的主要原因以及可能产生的影响和危害，进一步提出了500 kV变电站断路器闭锁分合闸故障的相关处理方法。

关键词：500 kV变电站；断路器闭锁分合闸；事故处理

中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）30-0087-03

1 断路器闭锁分合闸概述

1.1 术语及定义

断路器闭锁分合闸故障是指处于带电合闸状态的断路器，由于绝缘介质压力降低、操作机构异常、控制回路故障等造成无法正常分合闸。断路器闭锁分合闸故障将导致电网短路故障无法快速切除，严重威胁电网安全。

1.2 发生原因

在电网的实际运行中，500 kV变电站内断路器闭锁分合闸故障出现的原因是很多的。其中，断路器内绝缘介质压力降低是500 kV变电站断路器闭锁分合闸的主要原因。另外，诸如控制电源失效、合闸储能电机功能的缺失以及分合闸控制回路原件损坏等二次回路问题也会导致500 kV变电站断路器闭锁分合闸故障的发生。

1.3 影 响

500 kV变电站内500 kV设备多采用的3/2接线。若电网发生故障且500 kV断路器出现闭锁分合闸时，开关不能正常动作来切除故障电流，此时断路器的失灵保护会启动，跳开所在串相邻断路器或母线上的所有断路器，这样不仅扩大了事故范围，还容易引发电网断面过载等电网极限运行状态。

500 kV变电站内220 kV设备一般采用双母双分段接线。若220 kV线路故障且出线断路器发生闭锁分合闸时，该断路器不能正常跳闸，断路器失灵保护启动会跳开母联断路器和该母线上的所有断路器，使该段母线失压。若母联断路器发生闭锁分合闸，则会导致两段母线失压，从而引发大面积停电事故。

因此，对于500 kV变电站断路器闭锁分合闸的研究对于电网安全以及故障的排除具有重要的参考价值和借鉴意义。同时，变电站值班员应按照调令尽快采取行动，对故障区域进行隔离，并及时恢复非故障区域设备供电，保证电网连续安全稳定运行。

2 500 kV变电站的常用接线方式

500 kV、220 kV是500 kV变电站内最为常见的两个电压等级系统，其接线方式也各不相同。

2.1 500 kV系统

500 kV系统比较常见的接线方式是一台半断路器接线（即3/2接线），如图1所示，一台半断路器接线中有两条主母线，在两主母线之间串接三台断路器组成一个完整串，每串中两台断路器之间引出一回线路或变压器，使每一元件占有3/2台断路器；而在两母线间有2台断路器1个元件的称为不完整串。此种接线方式运行调度灵活，能够保证电路的多环路供电。在实际应用中，由于多环路供电的优点，具有很高的可靠性，若由于500 kV断路器闭锁分合闸故障导致母线故障或单个断路器故障退出运行，都不会导致出线停电。对于完整串，即使是双母线都故障，也可保证出线与系统最低限度的连接。

2.2 220 kV系统

500 kV变电站200kV系统主要采用双母双分段或双母带旁路的接线方式，如图2、图3所示。

在图2中，双母双分段的连接方式能够较少故障发生的影响范围，在任一段母线发生短路故障时，可将停电范围限制到全厂或全站的1/4或1/3，因此能保证供电系统的可靠性。但是双母双分段接线方式的电气设备二次接线比较复杂。图3中的双母带旁路接线方式是在双母接线上的改进连接方式，该连接方式不仅能够减少停电范围，而且能够使检修电路继续供电。不过由于其旁路的影响，其倒换操作繁琐，保护和自动化系统复杂，相关的费用较高。

3 500 kV变电站断路器闭锁分合闸故障处理方法

因在实际运行中断路器闭锁分合闸故障主要为闭锁分闸，故此处以断路器闭锁分闸为例。根据《南方电网220 kV及以上断路器闭锁分闸故障处置原则（试行）》，断路器闭锁分闸故障时，运行值班人员应在3 min内向值班调度员汇报有关情况，同时进行必要检查和故障分析。若故障是由断路器绝缘介质压力降低等影响断路器安全运行原因导致时，值班调度员接到运行人员报告后，应不待就地检查故障原因，根据系统运行情况调整运行方式，尽快采取隔离措施。若故障是由操作机构异常、控制回路故障等其他原因导致时，现场应尽快采取措施恢复断路器正常，若采取措施后仍不能恢复正常时，应向调度申请隔离。由于500 kV变电站中各电压等级设备的接线方式均不相同，所以，应该根据不同情况进行具体分析。

3.1 500 kV系统

由于500 kV系统主要采用的是3/2接线方式，断路器闭锁分闸分为中开关和边开关两种情况，本文分别以图1中的5012和5013开关为例进行研究。

3.1.1 中开关闭锁分闸

当系统故障且中开关5012开关闭锁分闸时，应退出5012断路器的操作电源，断开5011、5013开关以及甲一线、乙一线对侧的开关，再无压拉开5012开关两侧刀闸使故障开关5012隔离。此过程中，运行人员应该注意系统潮流变化，并及时汇报调度。若5012开关连接的设备因故不能停电，则应按照如下方案隔离故障：

①500 kV区域只有两个完整串运行。

如图1所示，假设第三串设备处于检修状态。此种运行方式下，若5012开关闭锁分闸而且出线不能停电时，应退出两个完整串内所有开关的操作电源，即退出5011、5012、5013、5021、5022、5023开关的操作电源，然后再远方操作拉开5012开关两侧刀闸，故障开关5012隔离后迅速恢复两个完整串内5011、5013、5021、5022、5023开关的操作电源。

②500 kV区域有三个及以上的完整串运行。

如图1所示，此种运行方式下，若5012开关闭锁分闸而且出线不能停电时，应退出5011、5012、5013开关的操作电源，再远方操作拉开5012开关两侧刀闸，故障开关隔离后迅速恢复5011、5013开关的操作电源。

3.1.2 边开关闭锁分闸

当系统故障且边开关5013闭锁分闸时，应断开5012、5023、5033开关，再无压拉开故障开关5013两侧刀闸，将故障开关5013隔离。若5013开关连接的设备因故不能停电，则可参照3.1.1中的①和②所列规则进行故障隔离，此处不再赘述。

此外，在处理断路器闭锁分合闸时应该注意用电的安全。在操作的时候应该注意“五防”要求，严格按照五防解锁程序进行，遵守防误解锁程序且防误闭锁装置解锁之后才能进行故障断路器的隔离。由于涉及的断路器操作比较多，而且相关操作需要的周期比较长，还应该注意该种方法的操作环境，避免不良天气下操作，保证人身安全。此外，由于系统故障时存在安全隐患，刀闸的操作要远方遥控进行。并且在整个线路的维修和后期的检修中，应该尽可能的减小电路中电流，避免操作不当，造成安全事故。

3.2 220 kV系统

根据《南方电网220 kV及以上断路器闭锁分闸故障处置原则（试行）》，220 kV系统双母线接线方式下，断路器闭锁分闸主要分为出线断路器、旁路断路器和母联断路器三种情况。

3.2.1 出线断路器闭锁分闸

双母线接线方式下出线断路器闭锁分闸，故障隔离处置原则与220 kV系统是否具备带路条件而不同。

①不具备旁母代路条件。

以图2为例，假设AB1线、#1联变挂1母，AB2线挂2母，220 kV系统和环运行。当251开关发生闭锁分闸时，应将#1联变253开关间隔热倒至2母运行，然后断开1M、2M母联25M开关和1M、3M分段250开关，从而将故障的251开关隔离。若#1联变253开关设备存在缺陷的，应采取冷倒操作方式，即先断开253开关，再拉开2531刀闸，然后再合上2532刀闸。

②具备旁母代路条件。

以图3为例，假设AB1线、#1联变挂1母，AB2线挂2母，旁路开关26K挂1母热备用，220 kV系统和环运行。当251 开关发生闭锁分闸时，应将旁路开关26K与故障断路器251并联后，采用拉开无阻抗环路电流的方法将故障断路器251隔离。此处应注意，若主变间隔开关闭锁分闸，只有当主变两侧都具备带路条件时才能用旁路断路器代主变运行。

3.2.2 旁路断路器闭锁分闸

双母接线方式下旁路断路器闭锁分闸隔离处置原则可参照3.2.1出线断路器闭锁分闸的处置原则。

3.2.3 母联断路器闭锁分闸

若母联断路器闭锁分闸故障是由操作机构异常、控制回路故障等其他原因导致时，值班员应向调度申请将母联断路器设置为死开关，并按现场规程要求调整母差保护，然后再根据调令采取隔离措施。

在事故处理时应注意，当母联的隔离开关具备拉开空载母线条件时，应选择母联断路器两侧的一条母线，将其所带的所有元件逐一倒至另一条母线后，再拉开母联断路器两侧隔离开关将其隔离。对于设备运行维护单位已确认设备存在缺陷或母联断路器非全相故障的，应采取冷倒操作方式。当隔离开关不具备拉开空载母线条件时，应将母联断路器两侧母线停电后，再无压拉开故障断路器两侧隔离开关将其隔离。

4 结 语

500 kV变电站断路器闭锁分合闸处理方法的探究，在电力安全以及电力供应上有着重要意义，也将推动我国电力系统的发展和完善。综合研究表明，500 kV变电站断路器闭锁分合闸处理方法中，500 kV系统主要采用相邻断路器转热备用的隔离方法，这种方法能够减少在操作过程中的风险；220 kV系统根据接线方式的不同，在双母线双分段接线线路和双母线带旁路接线线路中分别采用母联断路器串代和旁代来完成隔离，但是这种处理方法应该注意旁路断路器应该和被带线路的断路器在同一母线上，注意保护配合和重合闸配制。

因此，在500 kV变电站断路器闭锁分合闸处理方法的研究，应该结合实际对方法进行不断的检验和完善，防止由于断路器闭锁分合闸导致的安全事故。

参考文献：

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