GIS断路器就地合闸引发越级跳闸的事故分析_越级跳闸事故分析

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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“GIS”，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。[1]

本文以某地区220kV变电站，110kVGIS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，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，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――测控屏――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――测控屏――断路器操作箱――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，2014，33：98-99.[4]苏东亮.220kVGIS断路器跳闸回路缺陷探讨[J]，山东电力技术，2014，98（2）：54-56.作者简介

陈先凯，男，助理工程师，从事变电站运维检修工作。徐国强，男，工程师，从事变电站运维检修工作。肖文军，男，高级技师，从事变电站运维检修工作。周全越，男，助理工程师，从事变电站运维检修工作。