三相線路電壓互感器兼母線電壓互感器的問題分析

廖向旗，方青

(湖南省電力公司益陽電業局，湖南益陽410003)

目前電網中新建的110 kV變電站采用GIS組合電器內橋接線，依據國家電網公司輸變電工程典型設計110 kV變電站分冊湖南電力公司實施方案B2(半戶內):取消母線電壓互感器，采用進線三相線路電壓互感器兼母線電壓互感器的接線方式。這種接線形式節省了2個電壓互感器、2個隔離開關、2個主變高壓側開關 (雙主變)。由于實際應用中設計及運行經驗不足，出現備自投裝置不能啟動、電壓切換回路的二次反充電、線路保護重合閘不成功等問題。文中對110 kV秀水、玉蘭變電站在運行中出現的問題進行剖析，通過更改備自投邏輯、取消部分二次并列接線、更改線路保護重合閘方式等方面提出建議。

1 秀水變電站問題剖析

秀水變為本網內投運的第1座內橋GIS組合的110 kV變電站，采用雙T進線、三相線路電壓互感器兼母線電壓互感器接線，正常為進線一主一備、分段合的方式，如圖1所示。

圖1 無母線電壓互感器的典型內橋接線

由于1DL，2DL進線未配置線路保護，該站沒有設置電壓切換回路，變壓器電壓回路及備自投母線電壓回路均直接從線路電壓互感器端子箱接線，未經1DL，2DL位置接點控制。

1.1 備自投回路動作行為問題

該站配置的備自投裝置，可實現分段 (橋)及進線備用電源自投，其進線備自投啟動的首要條件是:Ⅰ，Ⅱ母母線三相均無壓，且主供電源進線(如1DL)無流，則判為變電站失壓，延時動作跳主供電源進線斷路器 (如1DL)。母線電壓消失是備自投最重要的啟動條件，由于無母線TV，備自投母線電壓均來自線路TV，主供電源失電后，備供電源線路始終有電，故Ⅰ，Ⅱ母不可能同時失壓。備自投不能啟動。

1.2 解決方案

在無母線TV的情況下只能修改備自投邏輯，由判Ⅰ，Ⅱ母母線三相均無壓改為判一段母線三相均無壓，該站備自投才得投運，并正常使用。

2 玉蘭變電站問題剖析

110 kV玉蘭變是投運的第2座內橋GIS組合的城區變電站，采用π接供電、三相線路電壓互感器兼母線電壓互感器接線，正常為進線一主一備、分段合的方式，如圖2所示。

圖2 玉蘭變電站部分接線

作為聯絡站，110 kV斷路器均設置了線路保護，配有光纖縱差、三段相間距離、三段接地距離、四段帶方向的零序電流保護。故設有110 kV電壓切換裝置，110 kV線路、主變、備自投保護屏的電壓均引入的切換后電壓。電壓切換回路見圖3，4。

圖3 電壓切換繼電器

圖4 電壓切換回路

2.1 TV二次反充電事件經過

2010年11月4日，對110 kV凱玉線進行試運行。試運行前，一次方式如下:江506、玉504、玉500合，會504、玉502分，凱504分，A系統側送電至玉變110 kVⅡ母。試運行方案為用玉502斷路器對凱玉線線路沖擊3次 (凱504分)，充電正常后拉開玉502斷路器的同時，玉502和504的二次電壓快分開關跳開，試運行過程中止。

2.2 事件分析

2.2.1 試運行前:7QK處于“自動”位置。玉504合，則圖3的504常開接點閉合，504常閉接點打開，2YQJ1-3線圈勵磁;同時500常開接點閉合，502常閉接點合，3YQJ1-3線圈勵磁;圖4的并列回路中2YQJ1-3常開接點閉合，3YQJ1-3常開接點閉合，使切換后的Ⅰ，Ⅱ母母線均為2TV所供電壓，1TV一次通過1YQJ1-3接點進行了隔離(因玉502分)。

2.2.2 沖擊時:玉502合，則圖3的502常開接點閉合，502常閉接點打開，1YQJ1-3線圈勵磁，則圖4的并列回路中2YQJ1-3，3YQJ1-3，1YQJ1-3常開接點均閉合，即完成1TV與2TV二次處并列。

2.2.3 沖擊完后:玉502分，由于圖3中的502常閉接點接通，1YQJ1-3失磁時間晚于502一次設備斷開時間 (1YQJ1-3，2YQJ1-3，3YQJ1-3失磁保持雙位置，回路1通勵磁，回路2通強迫其失磁)，在此時間差內，1TV一次側失壓，與2TV不為等電位，從而造成TV二次向一次的反充電，使2個TV二次電壓快分開關因過電流而跳閘，導致玉變全站失壓。

2.3 解決辦法

2.3.1 將7QK置于“強制解列”時，①②接點接通，可以防止反充電問題，但在進行502，504倒換操作時需要人為操作，不符合無人值班變電站運行要求。

2.3.2 增加母線TV，但由于110 kV設備為組合式的GIS設備，增加2組母線TV設備，改造難度大、周期長。

2.3.3 完善電壓并列回路:在502(或504)斷路器控制跳閘回路中串聯1個能快速動作的電流型中間繼電器，其常開接點與502(504)常閉接點并聯串接在圖3的復歸回路中 (回路2)，使1TV，2TV的二次回路快速解列。該方案理論上較理想，可以保留電壓切換回路的靈活多變，但是否能解決“反充電”的問題而又不產生新的問題，有待實踐證明。

2.3.4 采用取消電壓并列回路的辦法:解開7D16，7D18，7D20至 TX15，TX16，TX17的連線、解開 7D30，7D32，7D34至 TX36，TX37，TX38的連線 (如圖 4中虛線所示)。小母線1YMa，b，c(2YMa，b，c)上的電壓僅經玉502(504)斷路器常開接點控制。

綜合上述方案，采用了易于操作、便于實施的取消電壓并列回路的辦法。并對備自投邏輯及主變保護定值做如下調整:

①因備投充電條件為判Ⅰ母、Ⅱ母均三相有壓，取消電壓并列回路后備投不能充電，故需修改邏輯:即將充電條件由判Ⅰ，Ⅱ母均三相有壓改為判一段母線有壓;

②主變高后備復壓元件高壓側電壓為小母線1YMa，b，c上的電壓，當502斷時，1YMa，b，c上無電壓，高壓側復壓元件開放。為確保復合電壓閉鎖功能的投入，高后備復壓元件由取兩側電壓改為只取低壓側電壓。

3 注意事項及建議

采用三相線路電壓互感器兼母線電壓互感器的內橋接線方式，應注意如下幾方面問題:

3.1 線路保護重合閘檢定方式

目前線路保護配置有如下4種重合閘檢定方式:檢同期、檢線路無壓母線有壓、檢線路有壓母線無壓、檢線路無壓母線無壓。

當沒有配置電壓切換箱 (如秀水變)，重合閘不能實現檢線路無壓母線有壓、檢線路有壓母線無壓方式。

當取消電壓切換箱的并列回路后，母線電壓只經進線斷路器位置接點控制時 (如玉蘭變)，重合閘不能實現檢線路無壓母線無壓、檢同期方式。

3.2 線路保護方向元件

玉502在分位時，需對凱玉線線路空充，如投到故障線路上，因線路保護裝置在斷路器合閘前無記憶電壓量，在合閘時會影響方向元件判別，而不能快速動作切除故障。

3.3 線路保護出口

變電站以終端站運行時，進線保護可只投入光差保護，退出后備保護。為減少進線重合閘、備自投的動作，可退出進線保護出口壓板，當線路發生瞬時故障，主供側線路保護動作跳閘重合成功后，能快速恢復變電站供電。

4 結語

電壓二次回路對于保護裝置正確動作至關重要，但無母線電壓互感器會存在上述隱患，筆者提出一些解決辦法和注意事項，旨在為運行、設計、整定人員提供參考，以確保電網的安全運行。