35kV GIS母联备自投情况及开关对侧接地闭锁问题
GIS组合电器电气联锁回路及逻辑分析
GIS组合电器电气联锁回路及逻辑分析作者：罗军皮志勇罗皓文严文洁来源：《中国科技纵横》2016年第02期【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。
变电站GIS设备采用厂家自带的电气联锁和微机五防共同实现防误操作逻辑，不像常规AIS设备配置独立的五防挂锁，节约了电网投资，减少维护量，但GIS存在的电气闭锁安全隐患，必须引起我们的重视和广泛关注。
本文分析了GIS电气联锁现状，重点对GIS设备电气联锁回路、逻辑的安全隐患进行分析，并提出的解决方案。
对于今后新投GIS设备电气联锁提供了新的思路和参考，为GIS组合电器安全稳定运行提供了技术措施。
【关键词】GIS 电气联锁安全隐患1 概述GIS组合电器GIS（Gas Insltated Substation）组合电器（以下称GIS）由断路器、隔离刀闸、接地刀闸、互感器、避雷器、母线、出线套管等组合而成，将上述高压电器和绝缘件封闭在金属筒内部充入一定压力的SF6气体作为绝缘和灭弧介质。
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设备主要采用厂家自带的电气五防闭锁和微机五防共同实现防误操作逻辑，不像常规AIS设备配置独立的五防设备，节约了电网投资，但GIS存在电气联锁回路和逻辑单一等安全隐患，必须引起我们足够重视和广泛关注。
2 GIS电气联锁原理及要求电气联锁的基本原理是在GIS设备电动操作控制回路中，依据正确的操作规则串入断路器、隔离刀闸、接地刀闸等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。
母线保护闭锁备自投装置动作方式探讨
母线保护闭锁备自投装置动作方式探讨母线故障被母线保护切除后，在某些情况下备自投能够动作于合闸，使变电站的断路器合闸于故障，導致事故扩大。
本文以110kV单母分段接线具备4出线间隔的变电站为例，通过分析不同母线运行方式下的故障特征，总结备自投装置动作情况。
针对合于故障的备自投运行方式，设计了母线保护闭锁备自投的三种方式，以满足不同条件的备自投装置选择特定的闭锁方式。
关键词保护配合;闭锁方式;母线保护引言在变电站内，当母线因线路故障导致失压时，备自投装置能够动作恢复母线电压，降低线路故障的影响。
然而，当母线上发生故障时，由于备自投装置感受的故障特征条件与线路故障时一致，在满足动作条件时，备自投装置会动作，并合于母线故障，后果轻则导致分段断路器爆炸，重则直接威胁全站电力设备安全。
本文采用过程分析法，以110kV单母线分段的变电站为模型，对母线故障时的备自投动作情况进行分析推断，确定母线保护与备自投装置动作冲突点，并提出了防止备自投装置动作合闸于母线故障的多种方式。
1 母线保护及备自投装置概述1.1 母线保护母线是变电站电能流通的枢纽，是变电站内最重要的电力设备，当母线发生故障时，母线保护能快速动作切除母线相连各断路器，以隔离故障点，减少设备停运范围。
母线保护需要判断母线电压及母线相连运行间隔的电流矢量值。
当电压和差动电流条件均满足时，母线保护动作断开分段断路器、故障母线上的线路断路器及变压器高压侧断路器。
目前部分110kV单母分段接线变电站已完成母线保护改造并投入运行。
1.2 备自投装置备自投装置全称是备用电源自动投入装置，当其感受到母线电压降低，电源线路电流消失时，备自投装置能够主动断开电源线路断路器并自动投入备用电源线路，它的应用能有效减少电力负荷损失。
在110kV单母分段接线变电站中，均有设计110kV备自投装置[[参考文献：国家标准. 继电保护和安全自动装置技术规范[S]. GB/T 14285-2006]]。
变电站35kV系统单相接地故障分析及防范策略
变电站35kV系统单相接地故障分析及防范策略摘要：变电站的各项设备在实际运行中需要充分利用电力系统，电力系统中的35kV系统需要进行接地处理，从而更好地为各项设备进行运行提供电力保障。
本文就变电站35kV系统单相接地常见的故障进行分析，从而探讨如何进行故障防范。
关键词：变电站；35kV系统；单相接地；故障1、电力系统接地的介绍在变电站电力系统根据接地方式的不同主要是分为直流、电抗以及低阻的大电流接地系统以及高阻、消弧线圈、以及不接地的小电流接地系统。
其中变电站中的35kV系统在进行接地的过程中主要是采取的消弧线圈接地或者是不接地的小电流接地方式进行系统运行。
35kV系统单相接地过程中很容易发生故障，因为在接地过程中，线电压的相位和大小没有发生变化，并且设计的系统具有按线电压且绝缘，因此若是设备发生故障而不进行处理，在短时间内还可以运行2小时，从而确保稳定供电，然而，若是出现单相接地故障，很容易导致其他接地电压迅速升高，尤其是会出现间歇性接地故障的时候造成电压升高至3倍左右。
2、 35kV系统单相接地故障出现的原因分析和现象判断35kV系统单相接地出现故障的原因和现象主要集中在以下几点：2.1完全接地若是电力系统单相A完全接地，那么发生故障相的电压会直接降低到0，没有发生故障的相电压会以倍数升高，导致电压互感器的开口三角处以及保护测控装置中的电压升高至上限，之后后台会对这种接地信号通过监控系统捕捉并发出去。
2.2不完全接地若是电力系统单相如A相出现不完全接地的现象，那么中性点电位会通过电弧或者是高电阻接地，最终发生偏移，降低了故障相的电压值，而非故障相的电压反而会升高，并且比相电压数值更高，比线电压值小。
此时，电压互感器的开口三角处会出现整定告警值的电压，从后台的监控系统中会相应地将接地信号进行捕捉并发出去。
3、处理35kV系统单相接地故障的对策35kV系统出现单相接地的故障时主要是有两种现象，一种是金属性接地现象，此时系统会发出接地故障的信号，出现故障的相电压变成0，而非故障相的电压会成倍进行升高，线电压保持不变，同时开楼三角出的电压会维持在100V，电力系统能够进行供电，但是供电时间最多2小时，所以维修人员需要在短暂的时间内将发生接地故障的原因进行分析，同时解决问题；另一种是非金属性接地现象，电力系统也会将接地故障进行信号发出，同时故障相的电压也不断降低，非故障相的电压以及开口三角处的电压会相对升高，也能够在两小时之内进行供电，所以维修人员也需要尽快找出故障原因并进行故障排查。
GIS变电站防误闭锁改造方案
GIS变电站防误闭锁改造方案摘要随着用户对供电可靠性要求越来越高，越来越多稳定性好、可靠性高的设备被引入到电网中。
特别在城区，为节省占地面积，多采用户内GIS变电站。
其中，GIS站一般在高压侧配备GIS设备，低压侧采用中置柜。
本文对GIS设备和中置柜防误闭锁存在的不足进行分析，并提出改造方案。
关键词GIS；变电站；防误闭锁1防误闭锁功能特性分析1.1GIS设备防误闭锁功能分析GIS柜采用电气防误闭锁，由开关、隔离开关、接地刀闸的位置辅助接点的接通或断开，实现三者之间电气操作回路的闭锁功能。
由于电气防误闭锁的实现需要接入大量的二次电缆，接线方式较为复杂，运行维护较为困难，且运行中存在开关辅助接点工作不可靠的问题，闭锁功能随二次接线而定，不易增加和修改，因此，一般的电气闭锁回路的复杂程度都不太高，能实现以下几点：①防止带负荷拉合隔离开关；②防止带电合接地刀闸；③防止带接地刀闸合断路器；但无法实现防止误拉合断路器功能和防止误入带电间隔功能。
隔离开关、接地刀闸分合后其机械位置不可见。
GIS设备中的柜内的开关、隔离开关、接地刀闸均处于全密封SF6气体环境中，无法直接看到机械位置及其变化。
运行操作人员只能依靠设备分合后辅助接点传回的位置信号综合判断，如辅助接点出现故障，非常容易造成运行操作人员对分合位置的误判。
万能解锁开关解除后，电气防误逻辑联锁全部解除，极易造成带负荷拉隔离开关、带电合接地刀闸等恶性误操作事故。
1.2中置柜设备防误闭锁功能分析中置柜的防误由机械闭锁和电气闭锁构成，其中机械闭锁可靠性较高。
手车开关到工作位置，断路器才能允许操作，断路器在工作位置时，手车开关不能退出工作位置。
手车开关在工作位置时，接地刀闸不能操作。
接地刀闸在工作位置时，手车开关不能推进到工作位置。
开关柜的电缆室门（或盖板）必须在接地刀闸合上后才能打开，以防误入带电间隔。
但接地刀闸只有确认线路无电才能合上，这样势必要打开柜门对线路验电确认无电后才能操作接地刀闸。
一起单相接地引发35kV母线跳闸的事故分析
一起单相接地引发35kV母线跳闸的事故分析摘要：不接地系统发生单相接地允许短时间运行，但不及时处理可能引发出其它故障。
本文针对一起35kV电容器组户外电缆头击穿发生单相接地，造成35kV开关柜穿柜套管炸裂，引发35kV母线跳闸的事故，分析事故原因并提出防范措施，提高电网运行的安全稳定性。
要求在新投产设备采购和验收时把好设备质量关，提高变电运行人员事故处置分析能力。
关键词：单相接地；套管；母线跳闸；分析Abstract：No grounding system，single-phase grounding allows the short running time，but not timely treatment may cause other faults.Aiming at a series of capacitor banks outdoor cable head of single-phase grounding breakdown which caused 35kV switchgear bushing’s drivepipe burst，and led to a 35kv busbar trip accident ，the cause is analyzed and the preventive measures are proposed，To improve the security and stability of power system. In the new production equipment procurement and acceptance of the good equipment quality，improve substation disposal operation personnel accident analysis ability.Keywords：single-phase grounding，bushing，busbar trip，analysis一、引言目前对于220kV变电站35kV系统多采用中性点不接地的方式运行，当35kV 系统发生单相接地时，保护装置不动作于跳闸，只给出接地信号，允许运行2小时，极大的提高了供电可靠性。
35kV分段备自投误动作事件分析
35kV分段备自投误动作事件分析作者：游先亮来源：《科学与财富》2018年第12期摘要：35kV分段备自投广泛应用于电网中以提高供电可靠性，本文结合变电站运行方式针对PT失压和母线无流同时发生导致备自投装置误动作，分析了备自投误动作的原因，并提出了有效防范措施，进而提高备自投装置的正确动作率保证供电可靠性，对实际运行具有重要意义。
关键词：备自投；PT失压；动作条件；误动作进入“十三五”，随着用电客户对供电可靠性的要求不断提高以及特高压电网规模的不断扩大，电网结构多采用环形电网[1，2]。
虽然环型电网能够提高电力系统的安全稳定运行，但是环型电网故障时产生的巨大短路电流会给继电保护的整定、一次设备的选择带来了极大的困难，所以通常对于35 kV及以下电压等级的系统，多采用环网结构开环运行的方式，同时采用备用电源自动投入装置（以下简称备自投）来提高系统的供电可靠性。
如果没有充分分析备自投工作原理或者动作判据，没有根据其动作逻辑调整好系统运行方式就可能会导致备自投的不正确动作[3]，从而对电网的安全稳定运行造成不良的影响。
本文根据备自投动作原理，分析了A变电站35kVⅡ母在低负荷的情况下同时发生35kVⅡ母PT二次空开自由脱扣造成35kV 分段备自投不正确动作。
本文分析了此次备自投装置误动作的原因，并提出相应的技术解决措施。
1 分段备自投装置原理介绍分段备自投大多采用两台主变各带一段母线运行，正常运行时分段开关处于热备用如图1。
当其中一段母线失压后，分段备自投动作，分段开关运行转带失压母线负荷，两段母线互为备用。
充电条件：1、Ⅰ母、Ⅱ母均三相有压（三相电压均大于有压定值）；2、1DL、2DL在合位，3DL在分位。
满足以上条件，经装置参数整定菜单中的备自投充电时间后充电完成。
放电条件： 1、 3DL在合位；2、Ⅰ、Ⅱ母均不满足有压条件（三相电压均小于有压定值），延时15s；3、有外部闭锁信号；4、手跳 1DL 或 2DL（即 KKJ 闭锁备投开入为 0）；（本条件可由用户退出，即“手不闭锁备自投”控制字整为1）5、装置发出跳进线开关命令后，若一定时间内（由装置整定-装置参数菜单中“开拒跳放电延时”整定）相应开关未变位；6、控制回路断线，合闸压力降低开入为1，1DL，2DL或3DL的TWJ异常；7、远方退出备自投（软压板“备自投总投退”为0）动作过程：当备自投装置充电完成后，Ⅰ母（Ⅱ母）无压（三相电压均小于无压定值）、I1（I2）无流，Ⅱ母（Ⅰ母）有压则起动，经T1延时后跳开1DL（2DL），确认1DL（2DL）跳开后且Ⅰ母（三相电压均小于无压合闸定值），经T2（200ms）短延时合3DL完成动作过程。
35kV母线专用保护闭锁自切方式分析
35kV母线专用保护闭锁自切方式分析许震欢;方祺;顾国平;周珺【摘要】对某110 kV变电站35 kV母线专用保护闭锁自切的动作过程进行了详细分析,并通过现场试验查证了母线专用保护闭锁自切的动作逻辑,找出了保护逻辑所存在的问题,并提出了相应的改进措施,旨在能够完善母线专用保护与自切之间的配合,具有一定的现实意义.【期刊名称】《电力与能源》【年(卷),期】2016(037)006【总页数】3页(P811-813)【关键词】母线专用保护;自切;闭锁接点;瞬时动作【作者】许震欢;方祺;顾国平;周珺【作者单位】国网上海市电力公司培训中心,上海200438;国网上海市电力公司青浦供电公司,上海201700;国网上海市电力公司青浦供电公司,上海201700;国网上海市电力公司青浦供电公司,上海201700【正文语种】中文【中图分类】TM773自切装置的应用保证当出现一侧主变失电或主变故障而对侧主变正常运行时，变电站仍能由一台主变通过分段断路器同时带两条母线持续安全供电。
35 kV母线专用保护，采用低压闭锁过流原理，并带短延时出口，解决了母线故障由变压器后备保护切除所造成的时间长、对变压器和断路器设备冲击过大的问题，相对于主变后备过流保护而言，具有较高的灵敏度和较短的动作时限，同时又与馈电线路的过流保护配合。
正常运行情况下，若由于母线故障引起母线专用保护动作时，应闭锁相应的自切保护装置，避免保护不必要动作。
本文就某变电站35 kV母线专用保护闭锁自切的一次动作情况进行了介绍，通过试验查证了该闭锁回路的保护逻辑，分析了该回路所存在的问题，并给出了相应的解决方案。
某110 kV变电站35 kV侧事故前的运行方式为：1号主变带35 kVⅠ母运行，2号主变带35 kVⅡ母运行，分段断路器(1SF-DL)在热备用状态(见图1)。
当天14时59分，2号主变差动保护动作，2B-1DL、2B-2DL准确动作跳闸，35 kV自切不动作，1SF-DL始终处于分位，事故造成35 kVⅡ母失电。
变电站典型备自投装置闭锁条件
第一节 变电站典型备自投概述 第二节 备自投装置动作及实现闭锁原理 第三节 典型备自投方式的闭锁条件
1、变压器备自投的闭锁条件 2、内桥接线进线、分段备自投的闭锁条件 3、母线备自投的闭锁条件 第四节 备自投外部闭锁开入接线注意事项
第一节 变电站典型备自投概述
变电站典型备自投概述
进线一1QF供I母，进线二2QF供II母， 母联3QF分位
典型备自投方式的闭锁条件
3.2内桥接线进线、分段自适应备自接装置外部闭锁条件 以进线自投方式一为例： 考虑2B差动、非电量、高后备作为进 线自投方式一的闭锁量。 当K1点发生故障时，2B差动动作， 3QF、5QF跳开，当故障未及时处理， 110kV失压，自投装置动作，2QF合闸于故 障。
注：母差保护作闭锁量一定要分母线动 作做为闭锁量。
如K1故障点和T1同时发生，如仅将母 线动作做为闭锁量，则备自投装置将闭锁， 造成全站失压。
结论：中压侧母差保护“II母动作”闭锁方式一；“I母动作”闭锁方式二。
典型备自投方式的闭锁条件 3.1变压器备自投的外部闭锁条件
2）考虑1B中式： 母线备自投一般用于单线单变的变电站中。 当变压器失电后,靠外接电源自投保该变 电站中低压母线供电。 注意：对于母线备自投装置还应考虑主备 线路自投后的带负荷能力，若主备线路不 能满足母线负荷要求，应采用自投前切除 非重要负荷线路再合主备开关方式。
典型备自投方式的闭锁条件 3.3母线备自接装置外部闭锁条件
变电站典型备自投概述 1.4 变电站典型备自投的分类
桥断路器或母联备自投 进线备自投 变压器备自投 母线备自投
第二节 备自投装置动作及实现闭锁原理
备自投装置动作及实现闭锁原理
2.1 备自投装置动作条件 根据备自投装置的动作原理，要使备自投动作，必须是在装置充电满的情况下，满足 允许条件，又不满足闭锁条件。 因此，组成备自投装置的动作逻辑有三部分:充放电条件、允许条件、闭锁条件。 充放电条件：包括开关的状态、备自投控制字状态等； 允许条件：包括母线 (或线路 )的无压； 闭锁条件：包括工作线路有流、备自投控制字退出、过流闭锁等。
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主变电所35kV GIS母联备自投逻辑
35kV GIS母联柜使用了国电南自PSP 641U（世纪城主所为南瑞继保）备用电源自投装置，用于35KVGIS母线的自切自投装置。
1、该方式为分段（桥）开关备自投，Ⅰ段母线失电，在Ⅱ段母线有压的情况下，跳开301，合312；Ⅱ段母线失电，在Ⅰ段母线有压的情况下，跳开302，合312。
为防止TV断线时备自投误动，取线路电流作为母线失压的闭锁判据。
查阅定值单无流定值为0.05A流互变比800比1。
2、动作逻辑：
Ⅰ段母线无压，301进线无流，Ⅱ段母线有压则经T1延时后跳开301,确认301跳开后经延时T3合上312；
Ⅱ段母线无压，302进线无流，Ⅰ段母线有压则经延时T2后跳开302,确认302跳开后经延时T3合上312；
整定单为T1为3s、T2为3s、T3为0.2s。
区间变电所35kV GIS母联备自投逻辑
1、在当地或远方工作方式，自投功能投入，DS1001和DS1002完全合上，1#进线或出线差动保护动作, Ⅰ段母线无压（0.5S检测时间），Ⅱ段母线有压（0.5S 检测时间），有压与无压同时检测。
以上条件都满足后，延时 1.5S，母联开关自投，Ⅱ段母线带Ⅰ段运行。
2、在当地或远方工作方式，自投功能投入，DS1001和DS1002完全合上，2#进
线或出线差动保护动作，Ⅱ段母线无压（0.5S检测时间），Ⅰ段母线有压（0.5S 检测时间），以上条件都满足后，延时 1.5S，母联开关自投，Ⅰ段母线带Ⅱ段运行。
情况分析：
根据以上备自投的条件分析，有以下故障时，区间所母联不能备自投：
1、以东郊和金马区间变电所为例，当主所Ⅱ段母线发生故障时，主所母联备自投闭锁，东郊和金马2#进线无电，导致东郊和金马Ⅱ段母线失电。
此时，东郊和金马区间变电所母联不会备自投。
进一步导致主所至整条6号线区间变电所Ⅱ段母线全部失电。
由于两台整流变依次交替于区间变电所的两段母线取电，整流变挂在Ⅰ段母线上的区间变电所牵引不受影响；整流变挂在Ⅱ段母线上的区间变电所只能通过大双边供电方式给机车供电，降低了供电系统的可靠性。
至于各个区间所的动力变，只有挂在Ⅰ段母线上的动力变能正常工作，AC400V系统自投，甩开3类负荷，单动力变压器带全站负荷，系统可靠性下降。
当主所Ⅰ段母线故障时，同样会影响到各个区间变电所的Ⅰ段母线，致使Ⅰ段母线失电。
2、以东郊——大板桥区间为例，东郊区间所2#出线（104开关）零序或过流保
护动作，导致大板桥区间所Ⅱ段母线失电，此时大板桥区间所母联备自投条件不满足。
这种情况将导致蝴蝶谷、综合枢纽、航空南站及车辆段跟随所Ⅱ段母线失电。
建议：
1.混合所35KVGIS母联备自投，撤销必须差动保护动作条件
2.进出线开关过流、零流保护闭锁母联备自投
3.母线失压、进出线开关电缆侧有压、母联不投入
4.各备自投时间，从电源侧至负荷侧逐级搭配
关于GIS开关对侧接地问题
35KVGIS开关无对侧开关维护接地后，闭锁本侧断路器，将造成类似带接地线对电缆送电的危险事故，我们采用的东芝白云的GRL150差动及GRD150微机综合保护模块，建议:当本侧开关柜维护接地后，将开关状态由GRD150通过O/I点送入GRL150光差保护模块，GRL150将这一状态通过光纤送给线路对侧的GRL150，然后通过O/I送给GRD150模块，GRD150收到闭锁信号后，将不得对断路器进行合闸操作。
对于主所采用的是非GRD150作为微机综合保护单元的设备来说，如果保护装置具备可编程性，可通过O/I输入点将闭锁状态输入，若保护装置不具备可编程性，可增加一中间继电器，由GRL150收到的闭锁信号进行驱动，将其常闭点串入断路器合闸回路，均能实现对侧接地闭锁功能。