變電站二次電壓回路存在的問題及解決措施

胡航帆，李玉杰

(1．哈爾濱電業局，黑龍江 哈爾濱150001;2．沈陽工程學院，遼寧 沈陽110136)

0 引言

近幾年，由于隔離開關輔助接點、電壓互感器二次空開容量、繼電器觸點容量和運行人員操作等出現問題，導致PT二次跳閘和電壓切換回路燒毀，造成了保護裝置失壓等事故時有發生，而且危害較大［1］。對此，本文從二次電壓回路的原理出發，對二次電壓回路的問題進行了分類和分析，并提出了預防此類事故的相應措施。

1 二次電壓回路的作用

對于雙母線系統上所連接的電氣元件的電壓保護或者電流電壓連鎖的保護，在兩組母線分列運行或兩組母線并列運行而其中一組母線PT檢修時，其所需電壓的引入，應滿足保護及自動裝置的二次電壓隨同主接線一起進行切換，使得電壓互感器二次繞組的電壓狀態(有/無)和電壓互感器的運行狀態(投入/退出)保持對應關系，以免發生電壓互感器退出運行時的二次電壓反充電和繼電保護及自動裝置誤動、拒動。

這里需要明確三個概念，分別是電壓重動、電壓并列、電壓切換。電壓重動、電壓并列是對電壓互感器二次回路而言的，適用于某個電壓等級母線上所有電壓互感器的配合。而電壓切換針對某個具體間隔，它指的是一個雙母線的電氣設備依靠隔離開關在兩條母線之間變換連接位置時，其二次設備如何對應的變換二次電壓的來源，即如何在兩條母線上的兩組電壓互感器重動后的二次電壓輸出端上進行切換。

2 二次電壓回路的原理分析

對于不同廠家的電壓并列切換裝置其二次電壓回路有所不同，但其PT二次電壓引入保護裝置的原理類似，本文以圖1所示的二次電壓回路為例，從原理上來說明電壓重動、并列、切換的過程［2］。

圖1 二次電壓回路

一個完整的二次電壓回路有兩部分，電壓重動/并列回路、電壓切換回路，如圖2、圖3所示。

圖1所示二次電壓回路中，u1，u2為I母、II母PT二次電壓，1Q、2Q為 I母、II母 PT二次空開，1KCE、2KCE、3KCE為重動/并列回路重動繼電器的常開接點，1YM、2YM為 I母、II母電壓小母線，1YQ、2YQ為電壓切換回路電壓切換繼電器的常開接點。

圖2 電壓重動/并列回路

圖3 電壓切換回路

圖2所示電壓重動/并列回路中，1G、2G、MDL為I母電壓互感器隔離開關、II母電壓互感器隔離開關、母聯開關常開接點，KK為電壓并列切換把手，1KCE、2KCE、3KCE 為 I母、II母、電壓并列重動繼電器。

圖3所示電壓切換回路中，3G1、4G1為某線路I母、II母隔離開關的常開接點、3G2、4G2為某線路I母、II母隔離開關的常閉接點，1YQ、2YQ為I母、II母電壓切換繼電器。

2．1 正常分列運行

I母PT投入運行時，1G常開接點閉合，I母重動繼電器1KCE動作，其常開接點1KCE閉合，I母電壓u1經電壓互感器變換輸出后，經空氣開關1Q、1KCE引入I母電壓小母線，輸出給相關二次設備。某一線路運行在I母，其I母隔離開關常開接點3G1閉合，I母電壓切換繼電器1YQ動作，其常開接點1YQ閉合，將I母PT電壓引入該線路保護裝置。II母PT投入運行情況與其類似。

2．2 母線PT檢修

I母PT檢修退出運行，II母PT正常投入運行，母聯MDL在合位，電壓切換把手KK并列閉合時，電壓并列重動繼電器3KCE動作，其常開接點3KCE閉合，將II母電壓u2通過空氣開關2Q、閉合的II母重動繼電器常開接點2KCE引入I母電壓小母線1YM，輸出給I母相關元件的二次設備。某一線路運行在I母，仍通過其常開接點1YQ將II母PT電壓u2引入該線路保護裝置。II母PT檢修退出運行，與此類似。

2．3 線路倒母線

某一線路原運行在I母，將其由I母倒至II母運行。當合上II母隔離開關4G時，其常開接點4G1閉合，電壓切換繼電器2YQ得電，其常開接點2YQ閉合，而此時I母隔離開關3G也在合位，其電壓切換繼電器常開接點1YQ也閉合，I母、II母電壓同時引入保護裝置，后臺機報“電壓切換繼電器同時動作”信號，如圖4所示。當拉開I母隔離開關3G時，其常閉接點3G2閉合，電壓切換繼電器1YQ復歸，其常開接點1YQ斷開，此時I母電壓消失，II母電壓引入保護裝置，“電壓切換繼電器同時動作”信號消失。

圖4 電壓切換繼電器同時動作回路

3 二次電壓回路存在的問題及解決措施

3．1 電壓重動/并列回路

3．1．1 因重動繼電器輔助接點粘連引起的電壓互感器反充電

在電壓重動/并列回路中，正常運行時，存在因電壓并列重動繼電器3KCE在電壓并列操作結束后，未能可靠復歸或者其常開接點3KCE觸點容量在電壓回路故障時通過故障電流，發生粘連現象，3KCE常開觸點閉合，致使I母、II母PT二次側非正常并列。

在圖1的二次電壓回路示意圖，若此時兩母線為分列運行，即便此時運行人員無任何操作，因I母、II母存在電壓差，則在電壓重動/并列回路中產生很大的環流，當其環流大到一定值時，造成母線PT過負荷，二次空氣開關跳閘，使得全部保護失去電壓，或者燒毀繼電器，使得其常開接點發生粘連，引起保護裝置誤動。

3．1．2 因隔離開關輔助接點轉換不到位引起的電壓互感器反充電

在電壓重動/并列回路中，假如在拉開I母PT操作過程中，因存在I母PT隔離開關輔助接點1G轉換不到位，造成因重動繼電器1KCE未能失電，其常開接點1KCE仍閉合。當運行人員未能將I母PT二次空開1Q斷開時，則會造成II母PT過負荷，引起二次空氣開關誤動作跳閘，PT二次電壓全部消失。電壓二次回路等效電路如圖5所示。

圖5 電壓二次回路等效電路圖

圖5中，u1為未能引入電壓小母線的I母PT電壓，u2為引入電壓小母線的II母PT電壓，Z1、Z2為I母TV和II母TV內阻抗，當忽略兩組電壓互感器差別時，可認為Z1=Z2，ZL為保護裝置的等效內阻抗。

流入I母電壓小母線的電流i1為

流入I母電壓互感器二次側的電流i2為

由于TV的內阻抗遠遠小于保護裝置的內阻抗，因此有

而II母PT二次空氣開關2Q的選值為正常情況I母未反充電，圖4左邊支路斷開時，II母PT僅帶保護裝置負荷時二次空開流過的電流值。

由此可見，流入I母PT電壓小母線的電流非常大，造成II母PT過負荷，二次空氣開關2Q跳閘，造成PT二次電壓消失或者二次空氣開關未能及時跳閘，造成電壓重動/并列板子燒毀。

3．1．3 問題分析及對策

通過分析，上述故障，除了人為操作原因外，還存在輔助接點轉換不到位、重動繼電器觸點容量不夠和PT二次空氣開關容量不匹配的問題。因此，為了徹底解決這些問題，結合實際狀況，應采取如下相應措施。

1)因隔離開關屬于戶外暴露設備，運行環境差，可靠性不高，易出現問題，所以須選用轉換可靠的輔助結構和質量好的隔離開關輔助觸點，并且運行人員要加強維護。

2)所選用的重動繼電器應保證在斷電時可靠復歸，同時使其觸點容量在發生短路時，不至于發生粘連，宜更換容量更大的重動繼電器。

3)一般情況下，電壓重動/并列電路板通條的耐受電流為不超過10 A，所以選擇適當的PT二次空氣開關，當故障發生時，電壓互感器二次空開跳閘，從而預防電壓并列/重動裝置燒毀。

4)運行人員在母線PT由運行轉檢修操作過程中，拉開母線PT一次隔離開關前，必須先斷開停電母線PT二次空開。

3．2 電壓切換回路

3．2．1 因隔離開關輔助接點轉換不到位引起的電壓互感器反充電

在電壓切換回路中，假如在單一線路倒母線或者母線由運行轉檢修的倒母線操作過程中，當拉開某一線路母線隔離開關3G過程中，其常閉接點3G2未閉合，造成1YQ、2YQ同時動作，I母、II母電壓通過其1YQ、2YQ常開接點形成環路，如果繼續進行操作，無論是哪種操作順序(先拉開母聯開關或者先拉開I母PT一次隔離開關)，只要出現使I母PT引入二次電壓回路的電壓u1為零時，此時仍未拉開停電母線I母PT二次空開1Q，則會使II母PT通過該線路提供的環路對I母PT反充電，造成電壓切換元件燒毀或者母線PT二次空開2Q跳閘。

3．2．2 問題分析及對策

電壓切換回路中的問題主要是因某線路的二次刀閘輔助接點轉換不到位和人為操作原因而引起，所以應采取如下措施。

1)現在電壓切換裝置燈(I母運行、II母運行指示燈)只能監視隔離開關常開觸點，而不能監視其常閉觸點的狀態，運行人員操作過程中不能僅屏該燈判斷母線隔離開關輔助接點的是否良好。需要按照反措施要求，對二次電壓回路進行改造，利用雙位置繼電器監視電壓切換裝置。

2)對于“電壓切換繼電器同時動作”信號已利用雙位置繼電器觸發的二次回路，運行人員在操作過程中如果隔離開關其常開、常閉觸點正常轉換，則該信號自動復歸，若轉換不到位，該信號不復歸，運行人員易發現異常，所以當將一條線路從一母線倒至另一母線操作結束后，必須確認“電壓切換繼電器同時動作”信號確已復歸，方可繼續進行操作。

3)運行人員在倒母線操作過程中，必須先斷開停電母線PT二次空開，然后才允許拉開母聯開關或者停電母線PT一次隔離開關。

4 結束語

通過對二次電壓回路不同運行狀態的分析，二次電壓回路故障主要因隔離開關輔助接點轉換不到位，重動/并列繼電器觸點容量不足，以及倒閘操作順序不夠規范，運行人員對各種信號的含義理解不明確引起的。因此，只要在投運前嚴格按照反措要求，對不符合反措的二次回路進行整改及運行人員加強日常維護工作的巡視維護和嚴格規范倒閘操作順序，重視后臺監控機發出的關于“電壓切換繼電器同時動作”信號，就能預防此類事故的再次發生。

［1］國家電力調度通信中心．電力系統繼電保護典型故障分析［M］．北京:中國電力出版社，1998．

［2］宋繼成．220～500 kV變電所二次接線設計［M］．北京:中國電力出版社，1998．