浅析GIS设备电气联锁安全隐患_电气设备安全隐患
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浅析GIS设备电气联锁安全隐患
（川藏联网工程西藏段工程项目部 谭明伦）
【摘要】 由于GIS设备具有占地小、设备运行稳定等优点被广泛采用。GIS设备应用越发广泛，而越来越多的变电站采用GIS厂家自带的电气五防闭锁和监控系统本身具备的五防操作逻辑，一般不再像其它常规站一样配置独立的五防系统，节约了电网投资，但同时其存在的一部分电气闭锁安全隐患应该引起我们的重视和广泛关注。通过对GIS设备五防现状的漏洞分析和提出的解决方案，将有效解决现有GIS设备在运行操作上的电气联锁判据单一或不稳定等漏洞，为电网安全稳定持久运行提供了坚强保障和技术支撑，对于新建GIS变电站如何实现有效电气联锁提供了较好的思路，有进入科研试运行阶段的价值和意义，值得推广。
【关键词】 GIS 电气联锁 安全隐患
目 录
引言…………………………………………………………………1
电气联锁安全隐患及解决措施……………………………………1
结论…………………………………………………………………7
致谢…………………………………………………………………7
浅析GIS设备电气联锁安全隐患
一、引言
GIS组合电器具有占地面积小、元件全部密封不受环境干扰、运行可靠性高、运行方便、检修周期长、维护工作量小、安装迅速、运行费用低、无电磁干扰等优点，特别适合在用地紧张的城市变电站、企业变电站、山区和污秽严重的地区使用。GIS设备应用越发广泛，而越来越多的变电站采用GIS厂家自带的电气五防闭锁和监控系统本身具备的五防操作逻辑，一般不再像其它常规站一样配置独立的五防系统，更进一步地节约了电网投资，但其存在的一部分电气联锁安全隐患应该引起我们足够重视和广泛关注。
二、电气五防联锁现状及解决措施
电气闭锁的基本原理是在开关、刀闸、地刀电动操作控制回路中,依据正确的操作规则串入开关、刀闸、地刀的辅助接点进行相互闭锁。当违反操作规则时，则由相应设备的辅助接点切断该操作设备的控制回路正电源，禁止操作，从而达到防误操作的目的。与常规站不同，GIS设备的开关、刀闸、地刀均采用带电气闭锁功能的电动操作机构，所以联锁回路比较多，一般在厂家提供的图册里会有相应的间隔联锁回路原理图。在GIS中，本间隔闭锁回路对被控制对象的所有操作起作用，即“闭锁操作回路”；在跨设备的联锁回路中，基本都是“闭锁合闸回路”。
GIS是以“间隔”为单位配置控制箱的，本间隔的闭锁回路是出厂前就已经接好了的，是将间隔内的断路器、刀闸和其它辅助接点通过串接或者并接的方式实现闭锁逻辑或者实现部分逻辑；跨间隔联锁回路是在安装现场用控制电缆接线的，是通过类似小母线形式，将相关间隔的断路器和刀闸辅助接点进行串接或并接方式，被闭锁对象利用重动继电器接点串入相应回路实现联锁逻辑或者实现部分逻辑。《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（修订版）》[国家电网生〔2012〕352号]文件
具有自检功能的带电显示装置，并与线路侧接地刀闸实行联锁；配电装置有倒送电源时，间隔网门应装有带电显示装置的强制闭锁。”、“同一变压器三侧的成套SF6组合电器（GISPASSHGIS）隔离开关和接地刀闸之间应有电气联锁。”GIS电气联锁的实现方式,决定了联锁功能固有的优点和缺点,其存在的一部分电气闭锁安全隐患应该引起我们足够重视和广泛关注。
（一）线路侧接地刀闸 1.现状
目前，GIS设备的线路侧接地刀闸广泛采用电气判别线路PT无压和线路侧隔离刀闸确在分位的方式。但实际上，对于线路无压判别才是是否合上线路侧接地刀闸的重要依据，换句话说，防止带电合地刀的恶性误操作事故的发生的重要依据都主要体现在检测线路PT无压上。而220千伏系统的线路PT通常都采用单相式电压互感器，一旦PT二次电压回路断线或者其它异常原因导致电压消失，GIS自带的电气五防闭锁逻辑将自动开放允许对线路侧接地刀闸的合闸，并且，GIS设备具有全密封性能，无法方便的像其它常规站验电甚至无法验电（对于室内GIS等设备的穿墙套管和线路构架较高时更是如此），将极有可能造成带电挂地线（或合地刀）的恶性事故发生，如图1所示。
（图1：GIS设备线路间隔五防联锁示意图）
2.解决方案
(1)将线路PT由单相式改为两相式，引入线路PT电压将从原来的二次57V相电压变为100V线电压，只要将GIS无压判别逻辑定值整定在5V以内，则其中任一相PT断线将仍然闭锁该接地刀闸合闸，而PT两相同时断线的几率几乎为零，从而大大的降低了带电合地刀的风险。
(2)在GIS线路侧刀闸处装设高压带电显示装置，将其二次电压引入显示在GIS操作汇控柜内（通常采用氖光二极管带电常亮方式）作为监视线路侧是否无压的辅助判据，运行人员在操作该地刀的过程中均应确认该带电显示装置是否正常熄灭并与其它判据结合判别。事实上，更可靠的方式是将高压带电显示装置的二极管导通截至回路直接引入到线路侧地刀的电气闭锁逻辑中，从而在根本上解决GIS地刀可能存在的安全隐患。
（二）母线侧接地刀闸
1、现状
目前广泛应用的GIS电气闭锁逻辑中，母线侧接地刀闸基本采用的是各回路母线侧刀闸均在分闸位置即可（含母联和分段开关），即判别该母线侧刀闸均在分位（含PT刀闸），一旦发生GIS母线侧刀闸辅助触点状态有误，即漏停某回路后实际该母线带电，却传输所有母线侧刀闸均在分闸位置的错误信息，将导致该母线侧地刀电气闭锁逻辑开放，而GIS母线根本无法实现验电等常规程序，将导致带电合地刀的恶性误操作事故，如图2所示。
（图2：GIS母线侧接地刀闸电气联锁回路图）
2、解决方案
（1）将GIS母线侧接地刀闸电气闭锁逻辑判据由判别所有母线侧隔离刀闸（含母联和分段开关）均在分位改为判别所有母线侧出线隔离刀闸（含母联和分段开关，不含PT间隔刀闸）均在分位，并加入母线PT电压检测逻辑，二者通过“与”门关系实现该地刀的电气闭锁逻辑，若某回路仍然带电，PT电压判别为有压，程序将自动锁止该地刀开放逻辑，从而避免了恶性误操作事故的发生。
（2）在GIS母线的母联（或分段）开关间隔中的两侧隔离刀闸气室均加装高压带电显示装置，分别作为各自段母线无压判别的辅助判据，将该检查项目写入现场运行规程并要求操作票上票执行，将大大降低GIS母线带电合地刀的风险。
（三）变压器侧接地刀闸 1.现状
目前，广泛应用的变压器侧接地刀闸逻辑中，均采用的是主变侧刀闸加无压判别逻辑。而此处的无压判别根本与主变各侧的母线PT电压无关，对于采用3/
接线的500千伏变电站还配置了三相式主变侧PT，但中压侧和低压侧却往往不会同等配置，对于220千伏及以下的变电站来说，更是几乎没有配置主变侧PT一说，故其采用的逻辑不尽完善甚至形同虚设，往往只能靠拉开该间隔刀闸“单一逻辑”判别，存在极大的安全隐患，如图3所示。
（图3：GIS主变间隔电气联锁回路图）
2、解决方案
（1）将GIS主变进线间隔与主变各侧（高、中压侧）间加装单相或三相式PT，将其各侧PT辅助触点与低压侧回路的主变侧刀闸辅助触点（或低压侧母线PT，视受电侧运行方式而定）串接在该接地刀闸联锁逻辑中，避免带电合接地刀闸的恶性误操作事故。
（2）将GIS主变进线间隔主变侧隔离刀闸气室（通常为高、中压侧）加装高压带电显示装置，并将其三相（至少两相）辅助接点串接在该刀闸联锁控制回路中，同时与低压侧的主变侧刀闸辅助触点（或低压侧母线PT，视受电侧运行方式而定）组成“与门”，实现该刀闸的电气联锁技术逻辑。
（3）上述两方案设备增加的资金投入和科研投入均不少，在现阶段的实际工程中或已投运工程的改造工作带来较大的困难，可将主变各侧刀闸辅助触点串接在GIS主变侧接地刀闸的电气联锁控制回路中，也可多渠道判定该主变是否确已停电。当然，主变各侧刀闸辅助触点将通过控制电缆交叉远距离传输，存在较大信号衰减可能并增大故障几率（尤其是在智能化变电站中难以实现），仅仅只能作为一种备选方案。
三、结束语
通过以上分析和提出的解决方案，将有效解决现有GIS设备在运行操作上的电气联锁判据单一或不稳定等漏洞，为电网安全稳定持久运行提供了坚强保障和技术支撑，对于新建GIS变电站如何实现有效电气联锁提供了较好的思路，有进入科研试运行阶段的价值和意义，值得推广。
四、致谢
感谢南京南瑞继保电气有限公司提供论文中所用相关图册。
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