利用刀闸辅助开关 实现防误闭锁装置双重化

1 问题的提出

110kV及以上高压、超高压电网是目前国内电网的主架网络，保证电力系统中高压断路器等元件正确倒闸操作，是维护电网安全运行的基本要求。但是，由于各方面的原因，每年电网运行中因倒闸操作引发的安全事故仍屡禁不绝，特别是带地刀合闸、带负荷拉合刀闸事故对电网安全运行构成极大威胁。

笔者对带地刀合闸等类事故进行分析，认为发生这类事故的原因有如下几方面：

1．1 由于运行中微机闭锁或其它形式的机械程序锁总会因故退出运行，例如闭锁装置故障、人为解锁等。

1．2 新建、改建、扩建项目投产运行初期，有些单位并没有确保闭锁装置的三同时（同时设计、同时施工、同时投运），有时仅用挂锁临时使用。

1．3 微机闭锁装置处理不及时。微机闭锁因其智能化优势而使其它闭锁形式无法比拟，但是一旦其程序出错或程序设计不全，会使闭锁功能完全丧失。

因此，为进一步防止该类事故发生，应在电动刀闸控制回路加入相应接地刀闸辅助开关，实现电气联锁，达到防误闭锁装置的双重化。

2 实现电气闭锁的思路

2．1 各间隔接地刀闸均与其相应刀闸有机械连锁（如图1中01G与1G，02G、03G与3G之间），故不再考虑它们之间的电气闭锁，但01G与2G之间应实现电气闭锁，即当01G地刀合上时，2G刀闸电动操作回路被自动切断。



图1 某变电站一次接线示意图

2．2 倒闸操作程序规定，开关停电应先拉线路刀闸，再拉母线刀闸。为尽可能简化接线，防带负荷拉、合刀闸，原则上仅考虑线路刀闸。

2．3 微机闭锁中已设置强制性开关闭锁接点，故不再考虑防误拉、合开关措施。

3 方案设计

下面以图2某220kV变电站接线为例，详细说明该方案实现方法及原理。



图2 设计方案原理图

01G——各间隔开关母线侧地刀

02G——各间隔开关线路侧地刀

03G——各间隔开关线路地刀

1G、2G——各间隔开关母线侧刀闸

3G——各间隔开关线路侧刀闸

4G——各间隔开关旁路刀闸

KM1、KM2——分、合闸交流接触器

SB1、SB2——电动机分、合闸按钮

SL1——限位开关

KT——温度继电器

以1E间隔为例，当211DL由开关及线路检修后恢复运行时（01G、02G、03G处合上位置），恢复送电顺序为：拉开01G、02G、03G地刀，合上1G（或2G）、3G，合上211DL。

3．1 当母线地刀处合闸位置时，其二次辅助开关断开（如图2a），则相应母线所有刀闸操作电源均被闭锁，以避免该间隔作为电源向母线送电时，发生带母线地刀合闸事故。

3．2 当01G合闸位置时，若采取经I母送电（如图2b），因01G与1G之间机械联锁作用，所以1G合不上。若采用经II母送电，由于2G刀闸合闸回路串入了01G的常闭辅助开关（如图2c），实现了电气闭锁。另外，在1G、2G回路串入了3G辅助开关，即当3G处断开情况时，本刀闸方可操作，实现程序性闭锁。

3．3 当02G、03G任一处合闸或均处合闸装态时，3G通过机械闭锁实现闭锁合闸，另外为防止在开关未断开的情况下拉合刀闸，引发带负荷拉合刀闸事故，其回路串入了开关的辅助接点。

3．4 当旁路母线有多组地刀时，如其中任意一组处合闸状态，则所有旁路刀闸操作电源均被切断，以避免带旁路接地刀闸送电误操作事故。

3．5 对于主变间隔，考虑到高压侧和中压侧均可能作为电源点，为防止变压器一侧送电时带另一侧地刀合闸（如接线图中201DL送电时，101DL侧主变地刀03G未拉开，造成带地刀合闸），可将03G辅助开关接入201DL的3G、4G操作电源回路中。

3．6 母联开关间隔电动机操作回路可按线路刀闸3G方法设计，在此不在赘述。另外，为了符合倒母线操作的需要，图2b和图2c中分别串入了2G、1G常开接点控制。

4 方案特点

4．1 现场需增设部分电缆，但只需敷设在高压厂区，距离短、用量少。

4．2 接地刀闸均带辅助开关，能提供相应的接点，由于该回路的电流小，正常时不带电，因此不存在发热问题。

4．3 开关合闸回路不受其控制，因此不影响合闸。

4．4 不增加辅助操作步骤。

当然，在电动刀闸操作电源回路串入了相应接点，会使该回路的故障发生率提高，为提高接点的可靠性，可采用两对接点并联使用的方式。

5 方案的可行性

完成上述设计之后，笔者对一些厂站进行了实地考察，发现：①现场设备中接地刀闸的辅助接点很多厂站未做任何用途，个别厂站仅将该接点用做远动信号用；②高压断路器均有几组备用接点；③电动操作的刀闸生产厂家在设计电动操作回路中已考虑到用户接入其它辅助接点控制；④实施工程量小，工程所需费用低廉，如在初设时就考虑，则效果更佳。通过以上调查表明，该项目的实施是可行的。

总之，电动操作方式的刀闸应用越来越广泛，为我们实现防误闭锁装置的双重化提供了可能，通过合理设计，与原有的机械联锁、开关强制性闭锁结合成一体，可以成为较完善的第二套自动程序锁，为电网倒闸操作提供了一道必要的安全保障。

（陈朝明 伍谟煊 彭翾）