 Journal of Electrical Engineering电气工程, 2013, 1, 40-45 http://dx.doi.org/10.12677/jee.2013.11010 Published Online September 2013 (http://www.hanspub.org/journal/jee.html) Open Access 40 Analysis of Common Problems of GIS Equipment Electrical Interlock Circuit Jiayin Du, Chen Yang, Qian Wang, Tong Shen State Grid Jinan Power Supply Company, Jinan Email: 5926383@163.com Received: Sep. 5th, 2013; revised: Sep. 16th, 2013; accepted: Sep. 26th, 2013 Copyright © 2013 Jiayin Du et al. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unre- stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Abstract: The interlock circuit o f GIS equipment is v ery important. It is directly related to the op eration of breaker and isolating switch, and affects the function of equipment. At present, we often encounter that isolating switch cannot work because of the fault in interlock circuit. This paper introduces general situation of GIS equipment and expounds the typical 220kV GIS system which is divided into: line, transformer, buscouple and PT interval. The classification and characteristics of all kinds of interlock circuit are also analyzed. Combining with the actual work, the common problems of interlock circuit are elaborated, and then the rectification measures and solutions are put forward, which are useful for dealing with related issues. Keywords: GIS; Interlock Circuit; Breaker; Switch GIS 设备电气联锁回路常见问题浅析 杜嘉寅，杨 晨，王 倩，沈 通 济南供电公司，济南 Email: 5926383@163.com 收稿日期：2013 年9月5日；修回日期：2013 年9月16 日；录用日期：2013 年9月26 日 摘 要：GIS 组合电器设备联锁回路非常重要，直接关系到断路器、隔离开关等设备的操作，直接影响设备运 行。目前经常遇到隔离开关无法操作情况，相关原因多为联锁回路发生问题。本文详细介绍了 GIS 设备应用的 大体情况，针对典型 220 kV GIS 电气系统分为出线、主变、母联、PT 间隔分别进行了阐述，细致分析了各类 联锁回路的分类和特点，同时结合实际工作对联锁回路常见问题进行了分析并提出了整改措施和解决办法，对 于相关问题的处理具有借鉴意义。 关键词：GIS；联锁回路；断路器；隔离开关 1. 引言 GIS 组合电器即 SF6 封闭式组合电器，它将一次 设备(包括：断路器、隔离开关、接地隔离开关、电压 互感器、电流互感器、避雷器、母线、进出线套管等) 组合在一个封闭整体内，并在其内部充满 SF6 气体。 具有占地少、安全可靠性高、环境污染小、易于安装 维护等优势[1]。 目前 GIS 组合电器已得到广泛应用，近几年新建 220 kV及110 kV变电站全部采用 GIS 组合电器形式。 GIS 组合电器与室外开放式设备不同，无机械闭 锁装置，依靠电气联锁保证设备安全操作，保证人身、 设备及电网安全，可以有效防止变电站一次设备的误 操作。 《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》明  GIS 设备电气联锁回路常见问题浅析 Open Access 41 确规定： 1) 切实落实防误操作工作责任制，各单位应设专 人负责防误装置的运行、检修、维护、管理工作，防 误装置应与相应主设备统一管理。 2) 应制定和完善防误装置的运行规程及检修规 程，加强防误闭锁装置的运行、维护管理，确保防误 闭锁装置正常运行。 3) 新、扩建变电工程或主设备经技术改造后，防 误闭锁装置应与主设备同时投运。 4) 断路器或隔离开关电气闭锁回路不能用重动 继电器，应直接用断路器或隔离开关的辅助触点。 5) 成套 SF6 组合电器出线侧应装设具有自检功 能的带电显示装置，并与线路侧接地刀闸实行联锁。 6) 同一变压器三侧的成套 SF6组合电器隔离开 关和接地刀闸之间应有电气联锁。 可见，对于 GIS 电气联锁相关内容国网公司已做 出明确要求，并且作为十八项电网重大反事故措施条 目进行下发，所以在验收及运行维护中，对于 GIS 联 锁回路应加以重视[2]。 2. 220kV GIS二次联锁回路 2.1. 回路功能 220 kV GIS联锁回路中涉及一次设备包括：断路 器、隔离开关以及接地隔离开关。我们需要其中某种 元件的操作必须在本间隔或其他间隔元件在某种状 态下才能进行，这种功能就由电气联锁回路来实现。 比如：只有在断路器分闸状态下，才允许进行断路器 两侧隔离开关的操作，否则断路器合闸时，隔离开关 是无法进行操作的，电气联锁回路就是用来实现类似 的功能[3]。 2.2. 回路构成及原理 以某 220 kV变电站为例进行说明，该变电站为 典型 220 kV双母线接线方式，全站220 kV系统采用 新东北电气公司 GIS 组合电器设备，具备 220 kV GIS 组合电器系统的典型特征，图 1为220 kV电气主接 线图[4]。 如图所示 220 kV GIS二次联锁回路可以按类型 分为线路、主变、母联及 PT 间隔，相同类型的间隔 其联锁回路具有共通性，以下分别加以介绍： Figure 1. 220kV main electrical wiring diagram 图1. 220 kV电气主接线图 2.2.1. 220 kV线路间隔 图2为线路间隔电气联锁图。 如图所示： 1) 断路器 1CB 不受电气联锁控制，可自由操作。 2) 1母隔离开关 1FDS1 操作前提有三种：a) 解 锁操作时；b) 母联间隔断路器和隔离开关均为合位， 且本间隔 2母隔离开关 FDS2 为合位时，此方式用于 倒母线操作，即线路由 2母转 1母运行；c) 本间隔 2 母隔离开关为分位，且断路器 1CB、接地隔离开关 1ES1、1ES2 及1母PT 间隔接地隔离开关 4FES1 均 为分位时，此方式用于正常线路停送电时的分合操 作，电气联锁回路的作用主要是避免带接地隔离开关 合隔离开关，同时要求必须先分开断路器，才能进行 隔离开关操作。 3) 2母隔离开关 2FDS2 的电气联锁回路原理与 1FDS1 相似。 4) 线路侧隔离开关 1DS3 操作前提有二种：a) 解 锁操作时；b) 本间隔断路器 1CB 及接地隔离开关 1ES1、1ES2、1FES3 均为分位时，此方式用于正常线 路停送电时的操作，电气联锁回路的作用主要是避免 带接地隔离开关合隔离开关，同时要求必须先分开断 路器，才能进行隔离开关操作。 5) 接地隔离开关 1ES1、1ES2 操作前提有两种： a) 解锁操作时；b) 本间隔隔离开关 1FDS1、1FDS2、 1DS3均为分位时，用来保证只有间隔所有隔离开关 全部拉开后，才能操作接地隔离开关 1ES1、1ES2。 6) 线路侧接地隔离开关 1FES3 操作前提有两种： a) 解锁操作时；b) 本间隔线路侧隔离开关 1DS3 为分  GIS 设备电气联锁回路常见问题浅析 Open Access 42 Figure 2. Line electrical interlock diagram 图2. 线路间隔电气联锁图 位及 VDX (有电闭锁) 不动作时，用来保证只有线路 侧隔离开关分开及线路无电后，才能操作线路侧接地 隔离开关。 2.2.2. 220 kV主变间隔 图3为主变间隔电气联锁图。 如图所示： 1) 断路器 2CB 不受电气联锁控制，可自由操作。 2) 1母隔离开关 2FDS1 操作前提有三种：a) 解 锁操作时；b) 母联间隔断路器和隔离开关均为合位， 且本间隔 2母隔离开关 2FDS2 为合位时，此方式用于 倒母线操作，即线路由 2母转 1母运行；c) 本间隔 2 母隔离开关为分位，且断路器 2CB、接地隔离开关 2ES1、2ES2 及1母PT 间隔接地隔离开关 4FES1 均 为分位时，此方式用于正常线路停送电时的分合操 作，电气联锁回路的作用主要是避免带接地隔离开关 合隔离开关，同时要求必须先分开断路器，才能进行 隔离开关操作。 3) 2母隔离开关 2FDS2 的电气联锁回路原理与 2FDS1 相似。 4) 线路侧隔离开关 2DS3 操作前提有二种：a) 解 锁操作时；b) 本间隔断路器 2CB 及接地隔离开关 2ES1、2ES2、2FES3 均为分位时，此方式用于正常线 路停送电时的操作，电气联锁回路的作用主要是避免 带接地隔离开关合隔离开关，同时要求必须先分开断 路器，才能进行隔离开关操作。 5) 接地隔离开关 2ES1、2ES2 操作前提有两种： a) 解锁操作时；b) 本间隔隔离开关 2FDS1、2FDS2、 Figure 3. Main transformer electrical interlock diagram 图3. 主变间隔电气联锁图 2DS3均为分位时，用来保证只有间隔所有隔离开关 全部拉开后，才能操作接地隔离开关 2ES1、2ES2。 6) 线路侧接地隔离开关 2FES3 操作前提有两种： a) 解锁操作时；b) 本间隔线路侧隔离开关 2DS3 为分 位时，用来保证只有主变侧隔离开关分开后，才能操 作主变侧接地隔离开关。 总的来说，220kV 主变间隔与线路间隔电气联锁 回路相似，只要把线路侧转换为主变侧即可，同时主 变间隔电气联锁回路不牵涉 VDX (有电闭锁)。 2.2.3. 220 kV母联间隔 图4为母联间隔电气联锁图。 如图所示： 1) 断路器 3CB 不受电气联锁控制，可自由操作。 2) 1母隔离开关 3DS1 操作前提有两种：a) 解锁 操作时；b) 本间隔断路器 3CB、接地隔离开关 3ES1、 3ES2 及1母PT 间隔接地隔离开关4FES1 均为分位 时，其作用主要是避免带接地隔离开关合隔离开关， 同时要求必须先分开断路器，才能进行隔离开关操 作。 3) 2母隔离开关 3DS2 的电气联锁回路原理与 3DS1 相似。 4) 接地隔离开关 3ES1、3ES2 操作前提有两种： a) 解锁操作时；b) 本间隔隔离开关 3DS1、3DS2 均 为分位时，用来保证只有间隔所有隔离开关全部拉开 后，才能操作接地隔离开关 3ES1、3ES2。 2.2.4. 220 kV PT间隔 图5为1母PT 间隔电气联锁图。  GIS 设备电气联锁回路常见问题浅析 Open Access 43 Figure 4. Coupling electrical interlock diagram 图4. 母联间隔电气联锁图 Figure 5. PT electrical interlock diagram 图5. PT间隔电气联锁图 如图所示： 1) 1母隔离开关 4FDS1 操作前提有两种：a) 解 锁操作时；b) 本间隔接地隔离开关 4FES1、4ES2 均 为分位时，其作用主要是避免带接地隔离开关合隔离 开关。 2) 接地隔离开关 4FES1操作前提有两种：a) 解 锁操作时；b) 所有间隔(线路、主变、母联以及 PT)1 母隔离开关均为分位时，用来保证只有 1母线上所有 隔离开关全部拉开后，才能操作 PT间隔的接地隔离 开关 4FES1。 3) 接地隔离开关 4ES2 操作前提有两种：a) 解锁 操作时；b) 本间隔隔离开关 4FDS1 为分位时，用来 保证 PT 间隔只有隔离开关 4FDS1 拉开后，才能操作 接地隔离开关 4ES2。 2.2.5. 220 kV电气联锁回路总结 1) 所有电气联锁回路都具备解锁操作功能，但 《国网十八项电网重大反措》对解锁操作进行了详细 严格规定，需满足相关条件方能解锁操作。 2) 220 kV线路、主变、母联间隔断路器操作不受 电气联锁控制，可自由操作。 3)隔离开关操作受本间隔断路器、接地隔离开关 位置以及相关间隔接地隔离开关位置的控制。 4)接地隔离开关操作受本间隔隔离开关位置、 VDX (有电闭锁)以及相关间隔隔离开关位置控制。 5)电气联锁回路串联在隔离开关及接地隔离开关 操作回路中，若电气联锁回路出现问题导致不通，则 设备无法进行操作。 3. 电气联锁回路常见问题分析 在实际工作中，对电气联锁回路相关异常情况进 行总结，存在以下几方面问题： 3.1. 设备接点损坏导致电气联锁回路不通 图6为某 110 kV变电站 11 0 kV系统一次系统图 [5]。 异常情况：现场设备操作为 2号主变、110 kV内 桥开关 CB31 停电，当操作至 110 kV内桥 DS31隔离 开关时，发生 DS31 无法分闸的异常情况。 图7为内桥间隔隔离开关 DS31 联锁原理图。 异常分析：可见，内桥 DS31 操作联锁回路受本 间隔断路器 CB31、隔离接地开关 ES31、ES32 以及 1 主变间隔接地隔离开关 ES41 的位置影响。经检查， DS31操作联锁回路中CB31 的常闭辅助接点(M21、 M22)异常，未闭合，导致 DS31 操作回路不通，DS31 隔离开关无法分闸。 处理方法：找到断路器 CB31 的备用辅助接点 (M17, M18)替换原(M23, M24)。 总结：针对此类设备接点损坏异常，检查方法为 逆序查找法，即从联锁回路负端往回进行电位测量， 直到检测到某点电位不正确，则可判断为此处元件存 在异常。若为接点损坏，则需找到备用接点进行替换， 替换完成后再进行电位测量，检验是否恢复正常[6]。 3.2. 二次接线松动导致电气联锁回路不通 异常分析：针对电气联锁回路异常的检查工作，  GIS 设备电气联锁回路常见问题浅析 Open Access 44 Figure 6. A wiring diagram of the 110 kV system 图6. 110 kV系统一次接线图 Figure 7. Bridge interval isolation switch electric interlock dia- gram 图7. 内桥间隔隔离开关电气联锁图 通常的检查方法即为逆序查找法，检测到电位不正确 时，可能是二次接线松动所致。回路中二次接线的位 置包括断路器汇控柜内、断路器机构箱内、隔离开关 机构箱内以及接地隔离开关机构箱内。发现接线松动 情况，对松动接线进行校紧，一般均可恢复正常[7]。 针对 GIS 电气联锁回路的检修，工作流程图如图 8。 总结：针对二次接线松动，在保护定检及设备维 Figure 8. Electrical interlock circuit overhaul flow chart 图8. 电气联锁回路检修流程图 护性工作中要特别注意对二次接线的校紧工作，尤其 是汇控柜内接线的校紧，保证定检工作的完整性。 4. 结论 GIS 电气联锁回路具有极其重要的作用，是防止 各类误操作的有力措施，所以其回路维护工作也具有 极其重要的意义。在进行电气联锁回路检查过程中， 首先要根据电气联锁二次回路图对回路结构了解透 彻，然后采取逆序查找等方法对回路进行分段排查确 定故障点，分清故障原因后加以排除[8]。 二次回路的认知和研究应该作为继电保护工作 人员的重点工作，在日常工作中，二次外回路出现异 常的几率远远大于二次设备本身出现问题的几率，所 以，只有切实把二次回路研究透、分析好，才能做好 继电保护工作，为电网安全稳定运行保驾护航。 参考文献 (References) [1] 王国光 (2009) 变电站综合自动化系统二次回路及运行维护. 中国电力出版社, 北京. [2] 布兰德, 罗曼, 维 莫尔 (2009) 变电站自动化. 中国电力出版 社, 北京.  GIS 设备电气联锁回路常见问题浅析 Open Access 45 [3] 国家电网 (2011) 国网公司生产技能人员职业能力培训教材. 中国电力出版社, 北京 [4] 新东北电气有限公司 (2007) 220kVGIS 设备原理图. [5] 济南电力设计院 (2010) 110kV配电装置施工设计图. [6] 朱家华 (2011) 高压真空断路器和高压隔离开关的电气联锁. 科技情报开发与经济 , 10, 85. [7] 钟恒强 (2006) 浅议变压器并列运行时的高低压电气联锁改 进. 电气制造 , 2, 27-29. [8] 许岷 (2006) 多路电源供电单母线分段运行系统的电气联锁 控制. 电气制造 , 9, 24-26. |