隔离开关二次回路故障快速定位装置的研制

摘要：经济在快速发展，社会在不断进步，隔离开关是变电站内重要的高压一次设备，其二次回路发生故障将导致不能正常分、合闸操作，降低了电网供电可靠性。针对目前电力系统中因无法直接精准判断隔离开关二次回路故障位置而导致故障处理时间延长的问题，基于二次回路节点电压比较的思路，提出了用于快速定位隔离开关二次回路故障的方法和装置，采集各点的实际电压，并与该点标准电压进行对比，结合隔离开关的操作动作过程，快速判断故障位置。现场实际应用结果表明，该装置能够快速定位二次回路的故障位置，缩短故障处理时间，有效保障电网供电可靠性。

关键词：隔离开关；二次回路故障；故障快速定位 引言

随着电网的不断发展，气体绝缘封闭开关设备（GIS）在电网中使用越来越广泛，为了满足用户对GIS在可靠性高、体积小、质量轻及免维护等方面的要求，国外的GIS已经普遍使用隔离开关（DS）/接地开关（ES）采用三工位结构，即DS-ES合一结构，三工位为合闸-隔离-接地。三工位开关将DS和ES组合成一个整体，DS和ES公用一个动触头、一个中间触头和一个操作机构。三工位隔离开关使得设备整体结构简化，尺寸显著变小，并且不存在常规DS和ES间各种可能的误操作，因此可省略DS和ES间的电气操作联锁，使得GIS运行可靠性得到极大提高。由于三工位隔离开关DS和ES公用一个操作机构，使其控制回路更加复杂。在三工位隔离开关电气控制过程中，不可避免地更多使用限位开关和继电器，以实现DS、ES之间的操作转换。因此控制回路中元器件的可靠性与三工位隔离开关的正确动作有着极大的关系，控制回路任何一个元器件发生障碍就可能造成三工位隔离开关不正确动作。笔者通过对使用韩国生产的110kVGIS三工位隔离开关机构（型号为126SP-3PS1型）在调试和运行中出现问题的分析，讨论了此三工位隔离开关出现问题的原因，并提出了相应的改进措施。 1分析问题

PT二次的接线图如图1所示（下部仅标示其中一个间隔的二次保护电压接入，实际有若干个间隔同样连接在公用小母线上）。其中n点为接线端子排，YQJ是母线刀闸的辅助接点（对应1M、2M刀闸合上、拉开的状态），D点为二次小母线，小母线出口侧（图中未标识）装设二次空气开关，后接入PT装置。（1）PT一次停运，须二次切换的操作实例：如#2PT在运行当中需要做断电处理，该间隔设备始终保持挂于2M。停#2PT之前合上“切换刀闸”，那么通过“#1PT—#1小母线—#1端子排—切换刀闸—#2端子排—2YQJ辅助接点—保护电力电路装置”的环路供电原由#2PT原有供电的二次部分（此阶段#1PT与#2PT并列供电），后进行停下#2PT（一二次开关），即闸刀切换完毕。（2）正常情况下母线倒闸操作实例：如果有必要将原来的间隔改挂为2M，就必须要倒闸至1M—原2YQJ接点合上

（因2M刀闸合上），一次操作1M母线刀闸合上，1YQJ合上，在这个阶段当中，处于分离状态下的两台PT形成二次并列的共容关系，共同对于这段区间进行供电，也同时保证该区间的用电安全，有效地进行间隔保护；随后拉开2M母线刀闸，同时2YQJ随即分开，这就转为由#1PT进行单一供电模式。我们从以上的操作实例，可以看出：两个实例都有一个阶段是利用两台PT二次并列同时运行，共同形成供电系统并一同承担该间隔电路保护。由此得出，充分地结合甲站的PT二次故障情况分析，由于二次接线端子排出现烧毁，二次故障点不明且没有排除

安全隐患，如采用常规的PT二次切换方式，由于有二次并列的过程，所以极有可能引致#1PT二次接地造成二次空气开关跳闸再次出现，严重时会导致#1PT同时退出运行的后果。另外，如果由于人为操作失误的原因造成全站PT均不可正常使用，会直接影响到全站所有的电压取样保护，这就可以直接定义为是人为工作失当造成的责任事件。

2隔离开关二次回路故障快速定位装置的研制 2.1隔离开关二次回路故障定位原理

隔离开关二次回路为隔离开关电机回路和控制回路的统称，由电源开关、按钮、切换开关、接触器、行程开关和手动闭锁装置等组成，用以控制电动机正、反转，实现机构的分、合闸操作。电动机构由电机回路驱动电动机，经过减速机后输出力矩操作隔离开关；控制回路实现在满足一系列的闭锁与开放功能的前提下，远方或者就地分/合隔离开关。本文研究的快速定位隔离开关二次回路故障的方法和装置适用于各种厂家研制的隔离开关，只需根据不同型号的端子排图，在程序中设置对应的节点以及对应的正常节点电压即可。目前，该装置可以实现部分主流厂家的功能切换，通过选择对应的厂家型号，就能直接使用。 2.2故障分析

当三工位隔离开关循环动作（故障现象1）时，现场观察中间继电器KA10始终处于启动不返回状态。因此排除故障是由KA10继电器引起，同时可知三工位隔离开关在“分闸”操作结束时只有在电源始终处于接通状态下才能导致KA10线圈不释放。当进行“分闸”操作结束后限位开关触点QN（a，b）应该切断控制回路电源使中间继电器线圈KA10失磁而返回，说明此三工位隔离开关在分闸操作结束后限位开关QN（a，b）触点在进行“分闸”操作结束后没有正常切断控制电源。电源通过限位开关QE、QD使中间继电器KA10线圈始终保持，并且通过QE、QD触点逻辑组合开关系启动KM7或KM6，电机继续顺时针或逆时针旋转，使三工位隔离开关动作在分闸操作完成后随即进行“合闸”或“接地”操作。同理动触头在处于“合闸”或”接地“位置后，电机还处于通电运动状态，使得动触头向“隔离”状态运动，此过程就由正常分闸操作变为不正常循环状态。当三工位隔离开关从“隔离”位置向“接地”位置操作后，限位开关触点QN（c，d）应该及时转换切断电源，使电机停止转动，否则会出现电机继续旋转使传动轴受力而损坏。 图1

2.3制定对策

在新建、扩建及10kV电压互感器二次回路改造工程中，工期确定且较为紧迫时，面对全站已经接线完毕的10kv电压互感器二次回路，如何在投运前做好检查?以前采用过施工图审查和对接线完毕的回路进行核对检查的方法。通过模拟设备工作原理和现场走线的方式，组织专家会审设计方案，从源头、原理上对缺陷实施控制；以前还采用绝缘电阻表测量回路电阻的方法来检查回路的正确性，这样存在很大的偶然性。二次回路接线的正确性及各元器件的安装连接可靠性得不到全面的检验，导致了回路故障次数占总故障次数的一半以上。 结语

本文针对目前电力系统中作业人员无法直接精准判断出隔离开关二次回路故障位置，而导致因重复操作从而延长了故障处理时间、降低了电网供电可靠性的问题，基于二次回路节点电压实测值与标准电气值对比的思路，提出了用于快速定位电动操作型隔离开关二次回路故障的方法和装置。详细阐述了二次回路故障定位原理、装置模块设计及测试，以及现场实施效果。实际应用结果表明，采用

该装置能够快速定位隔离开关二次回路的故障位置，为作业人员现场处理故障提供帮助，保障了电网供电可靠性。 参考文献：

[1]黄大玮，李飞.TV二次回路两点接地故障的排查方法[J].陕西电力，2011，39（10）：57-59.

[2]卢伟.二次回路多点接地故障定位研究与应用[J].通讯世界，2015（18）：106-107.