GIS断路器就地合闸引发越级跳闸的事故分析

1、GIS断路器就地合闸引发越级跳闸的事故分析【摘要】全封闭组合电器（GIS设备）因其占用空间 小、开断容量大、运行可靠性高的优点，在电力系统得到了 广泛的应用，尤其是新建的 110kV 及以上变电站设备几乎全 部采用全封闭组合电器。但 GIS设备的运行维护与传统设备 相比有诸多不同点。本文以一起全封闭组合电器断路器在汇 控柜就地合闸，线路故障GIS断路器拒动引起主变后备保护越级跳闸的事故为例，详细分析了造成此次事故的原因，深 入分析了 GIS断路器二次回路的相关原理，并提出解决方法 和整改措施。【关键词】全封闭组合电器；变电运行；越级跳闸；二 次回路引言 六氟化硫全封闭组合电器设备，是一种体积更

2、小、容量 更大、电气开断性能更好的电气设备，用它组成的“气体绝 缘成套变电站” -Gas Insulation Substastion-简称“ GlS，是由 断路器、隔离开关、接地刀闸、PT、CT、避雷器组成的成套装置，对高电压深入工况、城市用电负荷中心，具有很高应 用价值，越来越为世界各国的制造、设计及使用部门重视。本文以某地区220kV变电站，IIOkVGIS断路器汇控柜就地合闸对线路送电时，因线路电缆中端杆中相避雷器爆炸引线对塔体放电，GIS断路器拒绝跳闸引起主变中后备保护越 级跳闸，造成 1 号主变 110kV 侧开关跳闸， 110kV 甲母线失 压为例， 深入分析了造成此次事故的原因

3、， 进一步分析了 GIS 断路器二次回路的原理及设计中存在的缺陷，并针对这一设 计缺陷提出具体的、可行的整改措施。1. 事故发生过程该220kV变电站的110kV全封闭组合电器型号为ZF10-126。正常情况下，GIS断路器的操作应在主控制室的后 台机遥控进行，禁止在 GIS汇控柜（就地控制柜）就地操作 断路器。事故经过：2013 年 7 月 2 日，天气晴。 08 时 46 分， 110kV 故障线路 113 开关因线路故障跳闸， 重合失败；10 时 44 分， 调度命令 110kV 故障线路 113 开关由热备用转冷备用，线路 由冷备用转检修。线路检修开始。14 时 50 分，线路检修结束

4、，调度通知线路送电。在送 电过程中因后台机死机，当值变电站值班员在后台机没有恢 复正常的情况下， 擅自到该线路 110kV 汇控柜进行就地操作， 将汇控柜上断路器 “远方 / 就地切换开关” 由“远方”切至“就 地”位置，就地合上 110kV 故障线路断路器，因线路电缆中 端杆中相避雷器爆炸对地造成短路，线路保护动作而线路断 路器拒动，导致 1号主变中后备动作越级跳开 1 号主变 110kV 侧 101 总开关，导致 110kV 甲段母线失压。因下级变电站备 自投装置动作正确，未造成对外停电，未造成较坏的社会影 响。2. 事故原因分析根据青岛供电公司 GIS设备运行规程规定：“ GIS断路器可

5、通过后台机或测控屏遥控操作，禁止在汇控柜就地操 作。”2正常运行时，断路器“远方 / 就地切换开关”应切至“远 方”位置，此时允许主控制室进行遥控分、合闸。遥控分闸操作：主控制室一一测控屏一一断路器操作 箱分闸回路遥控分闸接点接通接通分闸回路。 遥控合闸操作：主控制室一一测控屏一一断路器操作箱一一 合闸回路遥控合闸接点接通接通合闸回路。当断路器“远方 / 就地切换开关”切至“就地”位置时，遥控接点断开，遥控分闸、合闸回路断开，就不能进行遥控 分、合闸操作，同时也切断了保护跳闸回路。此时若线路发 生故障，线路保护正确动作，断路器将拒动，将造成变压器 后备保护动作，越级跳闸。 2在本次事故中，工作

6、人员在变电站站端后台机死机的情况下，现场将GIS汇控柜断路器“远方/就地切换开关”切至就地位置，合上断路器。恰巧送电电缆中端杆中相避雷器爆 炸，线路保护动作发出断路器跳闸指令，而此时断路器“远 方/ 就地切换开关” 在就地位置， 跳闸回路断开， 线路断路器 拒动。经过一定延时后，主变后备保护动作，跳开 #1 主变中 压侧101断路器，110kV甲母线失压，造成此次事故。3. 整改措施针对此次事故，提出以下可行的整改措施。1）修改GIS断路器控制回路，使保护回路与手动回路分 离，保护回路不经断路器“远方 /就地切换开关” ，直接接入 GIS操作机构。3此修改不改变GIS断路器操作机构内部接线的情

7、况下， 而只是将主控室测控装置发送的保护跳闸指令与手动跳闸 指令分开，成为独立的两个回路。手动跳闸回路不做修改， 只更改保护回路，使之不经断路器“远方 /就地切换开关” ， 直接短接至GIS断路器操作机构。这种修改方法可以保证手动回路功能全部正常，可以正 常的进行遥控（或就地）的分、合闸操作，同时可以保证当 断路器“远方 / 就地切换开关”切至“就地”位置时，保护指 令可以不经断路器“远方 /就地切换开关” ，正常动作于断路 器操作机构，使断路器正常分、合闸操作，可以从根本上解 决这一设计缺陷。2）对GIS汇控柜“远方/就地切换开关”本身进行改造，加入钥匙控制功能，将解锁钥匙纳入防误闭锁装置管

8、理。ZF10-126型GIS汇控柜中“解锁/联锁操作把手”是使用 钥匙控制，只有插入钥匙解锁，才能将把手切至“解锁”位 置。同样的原理，我们可以讲断路器“远方/ 就地切换开关”也加入此功能。正常运行时，解锁钥匙应取下，并封存于智能解锁钥匙箱，在现场运行规程中进行明确规定，GIS断路器严禁汇控柜就地操作。当遇到特殊情况必须在汇控柜就地操作时，应 严格履行解锁流程，由运行管理部门的专责人批准进行解锁。 通过加入强制性闭锁，也可以避免此类事故的发生。3）制作操作提示卡，对汇控柜就地操作的风险进行提 示，从运维管理方面加强控制。上述两种方法虽然可以从根本上避免GIS断路器汇控柜就地操作的风险，然而二次

9、回路的改造需要结合停电检修进 行，无法在短时间内完成整改；而且，对现有的变电站 GIS 设备，也无法进行“远方 / 就地切换开关”的改造，加入闭锁 功能。因此，要在短时间内避免此类事件的发生，加强运维 管理是相对快捷和有效的方式。我们的做法是，制作“ GIS断路器就地操作提示卡”，提 示卡以深黄色为底色，显得醒目。对GIS断路器就地操作的风险进行说明，并粘贴在汇控柜断路器操作把手旁，使操作 人员可以一目了然。4.总结综上所述，我们通过对此次事故的深入分析，充分认识到GIS断路器“远方/就地切换开关”的重要性，又通过对GIS断路器控制回路的分析，发现GIS断路器控制回路存在的 重大设计缺陷。只有将保护回路与手动回路分离，才能从本 质上消除断路器控制回路的缺陷。另外，对于新投运的设备 应尽量要求厂家对断路器 “远方 /就地切换开关” 加装强制闭 锁锁具，并加入防误管理。同时，对于现有的GIS设备，我们也可以通过设计提示卡等方法加强运维管理，从管理层面 避免此类事件的发生。参考文献1 林丕纶 .六氟化硫全封闭式组合电器的特点及应用J.电气工程应用， 1986， 3： 48-51.2 侯延？H.浅谈SF6全封闭组合电器的维护、 检修与管理J.水力发电，2006，10： 36-37.3 赵志鸿.探究110 kVGIS电气二次回路中存在的问题 J， 科技资讯， 2014， 33： 98-9