220 kV GIS设备操作联锁回路分析

段文学，谭武光，李永涛

（1.云南电网有限责任公司 文山供电局，云南 文山 663000；2.云南电网有限责任公司教育培训评价中心，云南 昆明 650204）

0 引 言

220 kV GIS设备操作联锁回路的主要作用是检查确认关联设备的分、合闸状态及运行方式，以判断所需操作的设备是否满足联锁释放条件[1]。当满足联锁释放条件时，允许对该设备进行分、合闸操作。因GIS组合电气中的断路器、刀闸、接地开关以及互感器等设备组合在封闭的SF6气室里，所以断路器、刀闸、接地开关动、静触头的工作状态只能通过辅助接点和机械指示来间接反映[2]。在合上接地开关前不能进行直接验电，只能通过间接验电的方式来判断预接地处是否确无电压。当验电回路发生故障或异常时，极易发生误操作[3]。采用设备操作电气联锁回路可有效防止电气误操作事件的发生，特别是带负荷拉合刀闸、带接地开关合闸及带电合接地开关等恶性误操作事件[4]。

220 kV GIS设备操作联锁回路按间隔类型可分为线路间隔、变压器间隔、母联（分段）断路器间隔以及母线PT间隔联锁回路等4种类型，按设备类型可分为断路器、刀闸以及接地开关联锁回路等3种类型。

1 220 kV线路开关设备电气操作联锁回路分析

1.1 220 kV线路开关设备的操作联锁回路分析

220 kV线路开关设备的操作联锁一次回路接线如图1所示，线路（以富铝Ⅳ回线254开关为例）开关设备的操作联锁涉及母联212、234开关，分段213、224开关以及4组母线TV 2901、2902、2903、2904间隔设备的运行状态或运行方式。

图1 220kV线路开关一次联锁示意图

母线侧刀闸操作联锁回路中，母线侧刀闸的倒母操作需满足以下两个条件。一是Ⅰ、Ⅱ组母线通过母联212开关及其两侧刀闸并列运行，即212开关及2121、2122刀闸必须在合闸运行位置。二是当Ⅰ、Ⅱ母联212开关在分闸位置时，需通过Ⅲ、Ⅳ母联234开关、Ⅱ、Ⅳ分段224开关及Ⅰ、Ⅲ分段213开关使Ⅰ组与Ⅱ组母线并列运行，从而进行倒母操作。此时应保证Ⅱ/Ⅳ分段224开关其两侧2242和2244刀闸、Ⅰ/Ⅲ分段213开关其两侧2131和2133刀闸以及Ⅲ/Ⅳ母联234开关及其两侧2343和2344刀闸在合闸位置。

220 kV GIS设备的操作联锁逻辑在220 kV交流站控系统中进行判断，其判断结果由测控装置（接口屏）XX-109和XX-139输出，送到相应设备的就地控制柜，串入控制回路中，实现就地操作联锁功能。254开关间隔设备的联锁逻辑如表1所示。以2541刀闸的分、合闸操作联锁逻辑为例，当2541刀闸的操作联锁逻辑条件满足时，从测控装置Q1-109和Q1-139输出2541刀闸允许就地操作的信号。2541刀闸的分闸联锁条件为254开关在分闸位置或2542刀闸在合闸位置，且Ⅰ母线与Ⅱ母线在连接运行状态。2541刀闸的合闸联锁条件为254开关在分闸位置及2542刀闸在分闸位置，25417、25460及29010接地开关在分闸位置，或2542、2121、2122刀闸及212开关在合闸位置。

1.2 断路器操作联锁回路分析

断路器的操作联锁回路如图2所示，断路器联锁逻辑如表1所示。在220 kV交流站控系统中，判断254断路器的分闸操作无任何条件。254断路器的合闸操作逻辑条件为2541刀闸在分闸位置或2541刀闸在合闸位置、2542刀闸在分闸位置或2542刀闸在合闸位置以及2546刀闸在分闸位置或2546刀闸在合闸位置3个条件相与形成与逻辑。即254断路器的就地操作允许条件为DS1（2541）、DS（2542）及DS2（2546）刀闸均在分闸位置或合闸位置。断路器操作电气联锁释放条件为联锁继电器LSJ失磁，其常闭接点闭合。LSJ由LSJ1、LSJ2及LSJ3联锁继电器的常开接点并联启动[5]。

表1 254开关间隔设备联锁逻辑表

图2 断路器的操作联锁回路示意图

LSJ1由刀闸DS1分闸继电器HJ11的常开接点、合闸继电器TJ12的常开接点以及手动/电动操作行程开关的常开接点并联启动。要使LSJ1失磁，要求刀闸DS1的分闸继电器和合闸继电器失磁，即无分闸脉冲和合闸脉冲加入，且DS1的手动操作把手未插入，处在电动操作状态[6]。LSJ2由刀闸DS2分闸继电器HJ11的常开接点、合闸继电器TJ12的常开接点以及手动/电动操作行程开关的常开接点并联启动。LSJ3由刀闸DS分闸继电器HJ11的常开接点、合闸继电器TJ12的常开接点已加急手动/电动操作行程开关的常开接点并联启动。因此，断路器操作电气联锁释放条件为LSJ1、LSJ2以及LSJ3均失磁，使LSJ也失磁，即DS1（2541）、DS（2542）及DS2（2546）3把刀闸均无分闸和合闸脉冲加入且3把刀闸处在电动操作状态。

1.3 DS1（2541）刀闸电气联锁回路分析

2541刀闸的分闸联锁条件为254开关在分闸位置或2542刀闸在合闸位置，且Ⅰ母线与Ⅱ母线在连接运行状态。2541刀闸的合闸联锁条件为254开关在分闸位置及2542刀闸在分闸位置，25417、25460及29010接地开关在分闸位置，或2542、2121、2122刀闸及212开关在合闸位置。

DS1（2541）刀闸电气联锁回路如图3所示，其中Q1-109和Q1-139为从测控装置（接口屏）发出的刀闸就地操作允许信号。Q1-101为控制电源公共端，Q1-103为从测控装置（接口屏）发出的刀闸远方合闸信号，Q1-133为从测控装置（接口屏）发出的刀闸远方分闸信号。在LSDS1与21N之间接入DS1电气联锁回路，CK13为手动/电动操作联锁开关，当插入操作手柄时CK13常闭接点断开，切断电气操作回路实现手动操作时的电气操作闭锁。当操作手柄拨出时，CK13常闭接点闭合，可进行电动操作。

刀闸电动分、合闸工作过程如下所示。

就地合闸：Q1-101→远方/就地控制选择开关ZK2:1-2→Q1-109→Q1-139→就地分/合闸控制开关CZK2:3-4→分闸继电器TJ12:61-62→行程开关CK12:1-2→合闸继电器HJ11：A1-A2→行程开关CK13:NO-COM→行程开关CK21:4-3→辅助接点DL:112-111→联锁LSDS1→21N。合闸继电器HJ11带电励磁，合闸继电器动作，其常开接点闭合，启动电机运转（正转），带动传动机构使刀闸合闸。刀闸合闸后，刀闸辅助接点CK12断开，切断合闸继电器电源，电机停止运转。

远方分闸：Q1-101→Q1-133→合闸继电器HJ11:61-62→行程开关CK11:1-2→分闸继电器TJ12：A1-A2→行程开关CK13:NO-COM→行程开关CK21:4-3→辅助接点DL:112-111→联锁LSDS1→21N。分闸继电器TJ12带电励磁，分闸继电器动作，其常开接点闭合，启动电机运转（反转），带动传动机构使刀闸分闸，刀闸分闸后，刀闸辅助接点CK11断开，切断分闸继电器电源，电机停止运转。

DS1电气联锁回路如图3右半部分所示。操作2541刀闸首先必须满足两个前提条件，一是Ⅰ段母线TV接地开关29010在分闸位置，二是线路开关负荷侧接地开关25460在分闸位置。其次在以下3种情况下联锁条件满足，闭锁开放，可对2541刀闸进行分/合闸操作。

图3 DS1控制回路及联锁回路示意图

一是Ⅱ母侧2542刀闸在分闸位置且254开关在分闸位置；二是当2542刀闸在合闸位置时，需保证Ⅰ/Ⅱ母联212开关及其两侧2121和2122刀闸均在合闸位置；三是当2542刀闸在合闸位置。但212开关在分闸位置时，需保证Ⅱ/Ⅳ分段224开关其两侧2242和2244刀闸均在合闸位置、Ⅰ/Ⅲ分段213开关其两侧2131和2133刀闸均在合闸位置、Ⅲ/Ⅳ母联234开关及其两侧2343和2344刀闸均在合闸位置。

2 220 kV母联（分段）开关设备电气联锁回路分析

母联（分段）开关设备的操作联锁逻辑如表2所示。母联（分段）开关间隔设备操作联锁逻辑同样在220 kV交流站控系统中进行判断，其判断结果由（测控装置）接口屏输出，判断逻辑与线路间隔相似，下面仅就电气联锁回路进行分析[7]。

表2 212开关间隔设备联锁逻辑表

220 kV母联（分段）开关设备电气联锁一次接线如图4所示。以212开关为例，其操作电气联锁涉及母联234开关，分段213、224开关以及4组母线TV 2901、2902、2903、2904间隔设备的运行状态或运行方式[8]。

图4 220 kV母联（分段）开关一次联锁示意图

2.1 220 kV母联（分段）开关操作电气联锁回路

220 kV母联212开关操作电气联锁回路如图5所示，母联212开关操作电气联锁回路涉及刀闸DS1（2121）和DS2（2122）的运行状态或工作方式。212断路器的就地操作允许条件为DS1（2121）及DS2（2122）刀闸均在分闸位置或合闸位置。断路器操作电气联锁释放条件为联锁继电器LSJ失磁，其常闭接点闭合，LSJ由LSJ1、LSJ2联锁继电器的常开接点并联启动，LSJ1由刀闸DS1的分闸继电器HJ11的常开接点、合闸继电器TJ12的常开接点以及手动/电动操作行程开关的常开接点并联启动。要使LSJ1失磁，要求刀闸DS1的分闸继电器和合闸继电器失磁，即无分闸脉冲和合闸脉冲加入，且DS1的手动操作把手未插入，处在电动操作状态。LSJ2由刀闸DS2分闸继电器HJ11的常开接点、合闸继电器TJ12的常开接点以及手动/电动操作行程开关的常开接点并联启动。断路器操作电气联锁释放条件为LSJ1、LSJ2均失磁，使LSJ也失磁，即DS1（2121）、DS2（2122）两把刀闸均无分闸和合闸脉冲加入，且两把刀闸处在电动操作状态。

图5 212断路器联锁回路图

2.2 220 kV母联212开关间隔刀闸、接地开关操作电气联锁回路

220 kV母联212开关间隔刀闸、接地开关操作电气联锁回路如图6所示。DS1（2121）刀闸操作电气联锁时，释放条件为ES2（21227）接地开关在分闸位置、Ⅰ段母线TV接地开关29017在分闸位置以及212开关在分闸位置。DS2（2122）刀闸操作电气联锁时，释放条件为ES1（21217）接地开关在分闸位置、Ⅱ段母线TV接地开关29027在分闸位置以及212开关在分闸位置。ES1（21217）接地开关操作电气联锁时，ES1（21217）接地开关联锁释放条件为DS2（2122）刀闸在分闸位置。ES2（21227）接地开关操作电气联锁时，释放条件为DS1（2121）刀闸在分闸位置。

图6 212开关间隔联锁回路图

3 220 kV GIS设备电气联锁回路运行总结

220 kV线路开关和母联（分段）开关设备的电气联锁涉及母联212、234开关、分段213、224开关以及4组母线TV 2901、2902、2903、2904间隔设备的运行状态或运行方式。GIS设备电气联锁应综合考虑相关设备的运行状态和运行方式，保证操作顺序的正确性且不发生带负荷拉/合刀闸、带电合接地刀闸、带接地开关合闸以及误入带电间隔等[9]。

刀闸的电气联锁释放条件为与之相关联的开关和接地开关等在分闸位置[10]。线路开关和变压器开关母线侧刀闸的操作联锁因需考虑倒母操作而尤其复杂，倒母操作的前提条件是两段母线运行在等电位状态下，因此在倒母操作前应考虑Ⅰ（Ⅲ）段母线及Ⅱ（Ⅳ）段母线的运行方式。在双母四分段接线方式下，有两种倒母操作运行方式。一是Ⅰ段母线与Ⅱ段母线并列运行，即Ⅰ/Ⅱ母线母联212开关及其两侧2121和2122刀闸均在合闸位置。二是当212开关或两侧刀闸在分闸位置时，应使Ⅰ段母线与Ⅱ段母线经母联234开关、分段213开关以及224开关并列运行。即应保证Ⅱ/Ⅳ分段224开关其两侧2242和2244刀闸均在合闸位置、Ⅰ/Ⅲ分段213开关其两侧2131和2133刀闸均在合闸位置、Ⅲ/Ⅳ母联234开关及其两侧2343和2344刀闸均在合闸位置。当采用第二种方式进行倒母操作时，应断开213、234、224开关的操作电源空开，使4段母线连接在一起。

4 结 论

Ⅰ/Ⅱ段母线保护和Ⅲ/Ⅳ段母线保护处在互联运行方式下，接地开关的操作联锁释放条件为相关的刀闸在分闸位置，相应线路或母线无电压。值得注意的是，所有刀闸和接地开关均设置有“联锁/解锁”选择切换开关与联锁回路并联，用于在紧急情况下进行解锁操作。此外，在使用解锁操作前，应全面检查相关设备的运行状态或运行方式，确认满足联锁释放条件下方可进行操作，避免发生误操作事件。