基于不停電情況下電壓并列切換裝置更換研究與實踐

摘要：針對某型號電壓并列切換裝置出現家族性缺陷后，通過一次在不停電情況下成功更換該裝置的工作進行總結分析。特別是對安全措施、舊裝置與回路的拆除、新裝置與回路的安裝調試進行提煉，形成了安全可靠、行之有效的工作經驗。

關鍵詞：電壓并列切換裝置；家族性缺陷；更換

作者簡介：傅進（1981-），男，浙江慈溪人，國網嘉興供電公司檢修試驗工區，工程師；萬堯峰（1979-），男，浙江杭州人，國網嘉興供電公司檢修試驗工區，工程師。（浙江 嘉興 314033）

中圖分類號：TM933.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）30-0234-03

母線二次電壓回路在電力系統中起著十分重要的作用，從繼電保護到測量計量都離不開母線二次電壓。尤其對于保護范圍穩定的距離保護，一旦失去二次電壓將導致保護被閉鎖，造成保護誤動或拒動的嚴重后果。

目前，對于廣泛采用的雙母線接線方式，兩條母線的二次電壓回路需要經過電壓并列切換裝置后提供給所有該電壓等級下的保護、測控和計量裝置使用。因此，電壓并列切換裝置一旦出現問題將影響整個電壓等級下的二次設備正常工作，若造成非正常并列現象，還可能導致電壓互感器二次電壓反充電事故。[1]

本文針對某型號電壓并列切換裝置出現的家族性缺陷為例，對電壓并列切換裝置實現不停電更換，對今后出現類似故障處理提供實踐經驗，供廣大繼電保護人員參考。

一、電壓并列切換裝置在二次回路中的作用

如圖1所示，雙母線接線方式下，兩條母線之間通過母聯斷路器DL及其兩側閘刀1FG和2FG連接，每一組母線各有一組電壓互感器1PT和2PT，每組母線與電壓互感器之間通過閘刀G1和G2連接與斷開。為了與一次設備相對應，二次電壓回路通過電壓并列切換裝置來實現同步。

電壓并列切換裝置在二次電壓回路中主要有兩個作用：一是實現母線二次電壓的切換；二是實現兩段母線二次電壓的并列與分列。具體實現過程如下：

1.母線二次電壓的切換

如圖2所示，虛線框中G1和G2分別對應兩組電壓互感器閘刀的常開和常閉輔助接點。1YQJ和2YQJ均為磁保持繼電器。

（1）當G1（G2）閘刀合上，其對應常閉輔助接點斷開，常開輔助接點閉合，驅動1YQJ（2YQJ）繼電器動作線圈勵磁，其對應接點均閉合。如圖3所示，此時電壓互感器二次電壓通過1YQJ（2YQJ）接點送至相應公用小母線。

（2）當G1（G2）閘刀斷開時，其對應常開輔助接點斷開，常閉輔助接點閉合，驅動1YQJ（2YQJ）繼電器復歸線圈動作，其對應接點均斷開。如圖3所示，此時電壓互感器二次電壓將無法送至公用小母線。

由以上分析可知，母線二次電壓切換回路十分重要，一旦出現問題將影響整個二次電壓回路及采集這些電壓的繼電保護、測量和計量裝置。此外，二次電壓切換回路使用頻繁，也容易出現二次回路以及繼電器的各種問題和缺陷。

2.母線二次電壓并列與分列

變電站二次電壓回路必須與一次母線電壓保持實時同步，因此母線二次電壓并列在變電站操作中應當謹慎使用。其繼電器回路如圖4所示。

7QK為二次電壓并列/分列切換把手，當打在并列位置時1、3端子通，2、4端子斷；當打在分列位置時1、3端子斷，2、4端子通。

（1）當兩條母線要并列運行時，先將并列切換開關7QK打到并列位置，再將母聯斷路器DL及其閘刀1FG和2FG合上，此時并列繼電器3YQJ動作線圈勵磁，繼電器動作，圖3中對應繼電器接點動作，兩條母線二次電壓并列，實現了與一次母線電壓同時并列。

（2）當兩條母線要分列運行時，先將母聯斷路器DL及其閘刀1FG和2FG拉開，此時并列繼電器3YQJ動作線圈不勵磁，復歸線圈勵磁，繼電器返回。圖3中對應繼電器接點打開，兩條母線二次電壓分列，實現了與一次母線電壓同時分列。之后，再將并列切換開關7QK打到分列位置。

二、故障現象的描述與判斷

缺陷現象：某220kV變電站35kV采用單母分段接線方式，在正常運行方式下35kV兩條母線分列運行，運行人員在巡視過程中發現該站35kV電壓并列切換裝置上I母電壓燈（圖2中的LD1燈）滅掉，II母電壓燈（圖2中的LD2燈）亮，并列燈（圖4中的LD3燈）不亮。該站三個電壓等級的電壓并列切換裝置采用的都是北京四方的YQX-23J型。

檢查經過：首先檢查外部閘刀回路，發現圖2中7D85（包括7n50）和7D87（包括7n52）都有正電，7D86（包括7n51）和7D88（包括7n53）都有負電，說明外部閘刀輔助接點及回路正常。

那么燈不亮會不會是二極管燈壞掉了？檢修人員將I母燈和II母燈互換，發現更換后I母燈亮，II母燈滅，這樣就排除了二極管燈壞掉的可能性。如此，只有懷疑內部繼電器損壞了。但是該型號是插件式的裝置，繼電器及其接點都在同一塊插件上，如果拔出插件將導致二次電壓小母線失電，將引起嚴重后果，因此無法確認插件中出現問題的繼電器。雖然切換繼電器1YQJ的動作線圈失電，由于該繼電器是磁保持繼電器，復歸線圈不勵磁，其接點仍舊接通，二次電壓仍舊切換至小母線。因此，母線沒有停電操作就不影響正常運行。

然而，在不久之后，使用該型號的電壓并列切換裝置接連出現這一問題，這一現象引起了繼電保護管理部門的高度重視。在與生產廠家的共同研究與分析后，繼電保護管理部門將該批次裝置的這一問題定性為家族性缺陷。鑒于該型號的裝置已經停產，有新型號的裝置取代，要求對該裝置陸續進行更換。

三、問題分析

針對以上的缺陷，欲對電壓并列切換裝置進行更換，出于安全和技術考慮主要研究一下幾方面的問題。

1.考慮是否在停電情況下進行更換

由于二次電壓回路停電涉及到所有的35kV間隔的保護、測量及計量裝置，若考慮停電更換，必須將所有35kV部分設備全停。而且從安全角度考慮，設備全停對更換工作的安全性而言是最有利的。然而，在目前電力系統對供電可靠性和電網安全穩定要求日益增高的形勢下，更換電壓并列切換裝置工作要在全停情況下進行十分困難。因此，進行不停電更換成為了處理此家族性缺陷的首選方案。

2.從技術角度分析，新裝置與老裝置是否可替換

經過繼電保護人員仔細核對新老圖紙，確認其回路和端子排相同，考慮不停電更換，還需檢查端子排是否有并接位置可供實施安全措施。對新裝置進行繼電器試驗，確認其動作電壓和返回電壓符合要求，并且繼電器為磁保持繼電器。

3.從標準化設計角度出發，考慮是否實現雙重化[2]

對于電壓并列切換裝置，新的國家電網標準化設計要求采用雙重化，即二次電壓回路經兩套裝置切換后輸出至公用小母線，并且其并列回路也是雙重化并接。與原裝置所不同的是雙重化的裝置繼電器采用非磁保持繼電器。對于雙重化的考慮，還需檢查屏內是否還有安裝位置，電壓端子排是否有并接位置等。

綜合以上因素，最終對35kV電壓并列切換裝置更換采用方法：從安全和技術角度出發，考慮采用不停電情況下進行更換，并且不采用雙重化。

四、基于不停電情況下電壓并列切換裝置更換

基于不停電情況下的電壓并列切換裝置更換的具體實施步驟分為以下6個部分。

1.安全措施實施

為使裝置更換時不影響母線二次電壓的正常運行，安全措施是在端子排處將切換前電壓和切換后電壓短接。

具體實施如圖3中虛線所示，正母二次電壓為A相7D1短接7D15，B相7D2短接7D21，C相7D3短接7D27；副母二次電壓A相7D8短接7D45，B相7D9短接7D51，C相7D10短接7D57。以上為保護和測量用二次電壓，計量用二次電壓處理方式相同，在這里不一一贅述。

在短接過程中需小心謹慎，防止出現誤碰或短接錯誤造成二次電壓空開跳閘。短接過程中，應時刻監視二次電壓是否正常，一旦出現異常應立即停止短接，查找問題原因并恢復接線。

應在以上安全措施完全可靠實施后才可進入下一步驟。

2.原裝置及回路拆除

拆除工作應先拆除回路，再拆除裝置。拆除工作的關鍵在于回路的拆除，應先拆二次電壓回路，再拆切換和并列繼電器回路。

二次電壓回路拆除以保護用正母電壓為例，其拆除回路如圖5所示，切換前電壓回路為A相7D1至7n1，B相7D2至7n2，C相7D3至7n3；切換后電壓回路為A相7D15至7n22，B相7D21至7n23，C相7D27至7n24。其他回路在此不一一贅述。回路拆除時應做好安全措施，導線的一端拆開后應立即用絕緣膠布包好，以防止誤碰。

切換和并列繼電器回路拆除如圖2和圖4所示，切換回路有正母閘刀常開回路7D85至7n50，正母閘刀常閉回路7D86至7n51，副母閘刀常開回路7D87至7n52，副母閘刀常閉回路7D88至7n53；并列回路有7D89至7n54，分列回路有7D90至7n55。該回路電源為直流電壓，為防止發生直流接地或交流串直流，應同樣做好拆一包一工作。

3.新裝置及回路安裝

安裝過程與拆除過程相反，應先安裝裝置，再進行回路接線。回路接線的內容與拆除的回路相同，所不同的是，此時的接線主要是將裝置背板的配線工作完成，到端子排的接線應當放到位，不接入端子排，以免導線帶電，并用絕緣膠布做好安全隔離。

4.新裝置及回路試驗

對裝置及回路的試驗包括外觀檢查、回路絕緣試驗、繼電器動作電壓和返回電壓試驗、電壓回路切換試驗、電壓回路并列解列試驗等，確認試驗數據合格才可投入使用。在試驗過程中，應特別注意所有繼電器都應為磁保持繼電器。

因同屏設備均帶電運行，試驗應特別注意與運行設備的安全距離，防止發生誤碰或誤接試驗線。

5.新回路并接

新回路的并接主要是將新安裝的回路中導線的端子排這端并接到端子排上。其步驟應先并接二次電壓回路，再并接繼電器直流回路。其原因是如果先并接直流回路，那么切換繼電器將動作，二次電壓切換回路已接通，此時再恢復二次電壓回路，在恢復一端接線（如切換前回路）后，將導致另一端（切換后回路）帶電，給并接工作帶來安全風險。因此，必須先并接二次電壓回路，再并接直流回路。

完成二次電壓并接后，應對切換繼電器接點的兩端測試壓差。如果兩端壓差為零，說明并接正確；如果產生壓差，應對回路進行檢查是否接線出錯。在確保并接正確后，再恢復繼電器直流回路。

6.安全措施拆除

其步驟主要完成步驟1中所做的二次電壓短接的安全措施，將短接線拆除。在拆除過程中應當時刻監視二次小母線電壓是否正常，如果出現異常，應立即恢復，并檢查回路是否正確。到此工作全部結束。此次在不停電情況下成功更換電壓并列切換裝置是一次大膽的嘗試，在處理過程中積累了不少的經驗。本文總結分析了此次更換工作，為今后同類缺陷的處理提供借鑒。

五、結束語

在變電所設備中，電壓并列切換裝置自投產后不出現故障，一般很少會涉及檢修工作，在不停電情況下進行裝置更換工作是少之又少。但是像這種出現家族性缺陷時，對裝置進行更換是出于對電力系統安全穩定的考慮才進行的。因此，本文針對這次罕見的不停電情況下的成功處理經驗，進行全面深入的分析研究，從最安全可靠的角度出發，對更換工作進行總結分析，為今后開展類似工作提供了寶貴的經驗，以供廣大同行互相研究探討。

參考文獻：

[1]韓瀟，張道乾，楊素梅，等.PT二次電壓回路薄弱環節及改進措施[J].電力系統保護與控制，2009，37（5）：89-92.

[2]DL/T 317-2010，繼電保護設備標準化設計規范[S].