電壓切換回路異常分析及解決措施

摘要：電壓切換裝置廣泛應用在電力系統保護、測量、計量等二次設備中，其回路的正確性、可靠性影響到電力系統的安全穩定運行。通過對一起保護改造后由于接點用錯而造成計量電壓切換回路異常的分析，提出改進建議，以期提高電壓切換回路的可靠性。

關鍵詞：電壓切換；刀閘輔助接點；雙位置繼電器

中圖分類號：TM8#8195；#8195；#8195；#8195；#8195；文獻標識碼：A#8195；#8195；#8195；#8195；#8195；文章編號：1007-0079（2014）18-0127-02

在雙母線接線的220kV、110kV變電系統的二次設備上，電壓切換裝置是一個普遍使用的設備，它利用母線刀閘的接點引入回路，使到線路或主變所掛的母線段與相應保護、測控、安自、計量等設備所采集的二次母線電壓相一致，從而保證了設備的安全可靠運行，因此電壓切換裝置是一個重要的設備，相應的回路要正確可靠。

一、電壓切換裝置的接線原理

電壓切換裝置的原理圖如圖1所示，其采用雙位置繼電器設計。該類型繼電器有兩個線圈：動作線圈和復歸線圈。繼電器接點采用了磁保持的設計，繼電器動作線圈受電勵磁后，接點閉合并且自保持，這時如果動作線圈失電，接點不會返回，保持導通位置，只有當復歸線圈受電勵磁后，接點才返回，變成斷開狀態并自保持。采用雙位置繼電器設計可以防止刀閘接點在運行期間接觸不良或者電壓切換裝置在直流工作電壓突然消失的情況下電壓回路失電，有效地提高了設備運行的可靠性。雙位置繼電器共有兩組，分別是1YQJ、2YQJ。其中，1YQJ的動作線圈接I母刀的常開接點，復歸線圈接I母刀的常閉接點，用來將I母PT的電壓引入二次設備；2YQJ的動作線圈接II母刀的常開接點，復歸線圈接II母刀的常閉接點，用來將II母PT的電壓引入二次設備。當合上I母刀時，I母刀常開接點閉合，1YQJ的動作線圈勵磁，接點閉合，將I母電壓采入設備，當拉開I母刀，I母刀常閉接點返回導通，1YQJ的復歸線圈勵磁，接點復歸，將I母電壓斷開，II母刀的操作原理也相同。當I、II母刀同時合上時，1YQJ、2YQJ繼電器同時動作，使I、II母電壓并列采入設備，這時裝置會發“切換繼電器同時動作”的告警信號，通知運行人員處理。當I、II母刀同時斷開時，1YQJ、2YQJ繼電器同時復歸，I、II母電壓同時斷開，不采入設備。從上面可知，電壓切換裝置所接入的I、II母刀接點一定要正確，接點用錯會造成電壓切換功能的混亂。

二、故障出現

某變電站220kV旁路保護進行縱聯分相功能改造，對保護版本進行了升級，在原屏更換了整個操作箱，其他的回路包括計量回路等均沒有變動。改造完成并經驗收后，按照啟動方案的步驟進行啟動操作。在啟動過程中發現：當220kV旁路合上I母線刀閘時，220kV旁路計量屏的電壓切換裝置I母、II母指示燈同時點亮，拉開I母線刀閘，I母、II母指示燈仍然同時亮，跟著合上II母線刀閘，I母、II母指示燈同時熄滅，而保護屏的電壓切換裝置I母、II母指示燈正常，均與刀閘所掛的母線相一致。

三、回路檢查

經檢查，當I母線刀在合位時，測量了220kV旁路計量電壓切換裝置的刀閘接點輸入回路，發現“I母刀閘常開接點”的開入回路導通，“I母刀閘常閉接點”的開入回路斷開，“II母刀閘常開接點”的開入回路導通，“II母刀閘常閉接點”的開入回路斷開，表明I母刀的接點回路正常，II母刀的接點回路出錯。本期220kV旁路保護改造只動了保護裝置及操作箱的屏內接線，計量回路沒有變動，I母刀閘合上時，計量電壓切換回路的II母刀閘常開接點會導通的原因：根據圖紙追蹤了計量電壓切換回路刀閘接點開入電纜走向及接線，接點采用了保護屏電壓切換裝置的繼電器重動接點，沒有采用刀閘的輔助接點，在開關場檢查了母線刀閘機構，發現刀閘輔助開關的所有接點已全部用完。原來220kV旁路母線刀閘是投產時運行至今的舊設備，里面的輔助接點數量不夠，在進行綜自改造時，新裝的計量屏內有獨立的電壓切換裝置，需要使用刀閘的接點接入，由于刀閘接點不夠，于是采用了保護電壓切換裝置的重動繼電器接點接入。

找到了刀閘接點開入的源頭，220kV旁路保護的電壓切換裝置與操作箱是合二為一的，本次工程更換了操作箱，由CZX-12R更換為CZX-12GN。廠家在屏內重新進行了配線，操作箱至端子排的回路有變動，端子編號、位置均不變，設備配線沒有接錯。將新操作箱與舊操作箱的廠家圖紙進行對比檢查，發現刀閘重動接點的選取有問題，原來舊操作箱中，刀閘位置的重動接點一共取了四對接點，分別是1YQJ常開接點、1YQJ常閉接點、2YQJ常開接點、2YQJ常閉接點，其中1YQJ的常開、常閉接點的公共端接在一起，另一端分別接到計量電壓切換裝置1YQJA繼電器的動作回路與復歸回路，用來供I母刀閘分合閘時計量電壓切換繼電器的動作與復歸用，2YQJ的常開、常閉接點接于計量電壓切換2YQJA繼電器供II母刀閘分合閘時計量電壓切換用。在新操作箱設計中，這四對接點的接線位置不變，但接點變成了常開接點，如圖2所示。第一對1YQJ、2YQJ的常開接點與公共端接在一起，另一端分別接到計量電壓切換裝置1YQJA繼電器的動作回路與復歸回路；第二對1YQJ、2YQJ的常開接點與公共端接在一起，另一端分別接到計量電壓切換裝置2YQJ繼電器的動作回路與復歸回路，這樣就造成了計量電壓切換動作的混亂：當合上I母刀閘，保護屏1YQJ繼電器常開接點動作閉合，計量屏電壓切換裝置的1YQJA、2YQJA繼電器的動作線圈受電，接點閉合并且自保持，I母、II母指示燈同時點亮，這時I母PT與II母PT的計量電壓回路并列運行；當拉開I母刀閘，1YQJA、2YQJA繼電器接點仍處于合閘保持狀態，由于1YQJA、2YQJA繼電器的復歸線圈接了2YQJ的常開接點，只要II母刀閘在拉開位置，繼電器復歸線圈不會帶電從而接點就不會復歸，因此即使拉開I母刀閘，I母、II母指示燈仍在點亮狀態；當合上II母刀閘，2YQJ的常開接點閉合，1YQJA、2YQJA繼電器的復歸線圈受電，接點復歸，I母、II母指示燈同時熄滅，計量電壓同時斷電。

錯誤的電壓切換回路會給設備運行帶來很大的安全隱患。在這一案例中，當合上I母刀閘時，計量電壓切換會將I、II母PT的計量回路并列，這是非正常并列。如果有一段母線失壓，失壓母線的PT將通過帶電母線PT的二次側倒送電，相當于PT通過二次側升壓，過大的勵磁電流會引起兩段母線PT的二次空開跳閘，造成全站該電壓等級的所有二次設備全部失壓，從而造成保護誤動。而合上II母刀閘時，計量電壓切換會將I、II母PT的計量回路斷開，造成電度表計量讀數損失，電度表失去計量作用。因此，對該回路的整改要立即開展。

四、解決方案

方案一，更換刀閘的輔助開關，增加刀閘輔助接點，將計量電壓切換的接點開入直接經刀閘的輔助接點，取消經保護電壓切換的重動繼電器接點接入。該方案要考慮原刀閘輔助開關的位置是否足夠，而且更換輔助開關涉及到的重要回路較多，包含母線保護、失靈保護等，風險較大，不易操作，母線停電才能實施。

方案二，增加220kV旁路計量電壓切換裝置，由于原計量屏的電壓切換裝置供全站220kV設備的計量使用，因而只能新增加一套計量電壓切換裝置專供220kV旁路使用，且該電壓切換裝置采用單接點接入的單位置繼電器型式，接點仍取保護電壓切換的重動接點，但只接1YQJ、2YQJ一對常開接點。單位置繼電器只有動作線圈，沒有復歸線圈，接點不能斷電保持，這種方案的回路簡單，但可靠性沒有雙位置繼電器的高，而且要增加一套裝置，所需的費用較高。

方案三，對計量電壓切換的刀閘接點開入回路進行改造，用保護電壓切換1YQJ的常開接點接到計量電壓切換1YQJA的動作線圈開入位置，2YQJ的常開接點接到1YQJA的復歸線圈的開入位置，2YQJ的常開接點接到2YQJA的動作線圈開入位置，1YQJ的常開接點接到2YQJA的復歸線圈的開入位置。這樣當合上I母刀閘，1YQJ接點閉合，1YQJA動作線圈帶電，常開接點閉合并自保持，I母計量電壓正常采入；當拉開I母刀閘，由于接點自保持，I母計量電壓仍采入；當合上II母刀閘，2YQJ接點閉合，一方面令到2YQJA動作線圈帶電，常開接點閉合并自保持，II母計量電壓采入，另一方面1YQJA復歸線圈由于2YQJ接點閉合而帶電，原閉合的自保持接點受電復歸，斷開I母的電壓。在該方案中計量電壓可通過I、II母刀閘的先后操作而相應進行切換，有效地避免了兩段母線電壓同時并列的問題。該方案仍使用保護電壓切換的四對繼電器重動接點，只需將2YQJA所接的1YQJ與2YQJ接點開入進行對調即可，所動的回路少且簡單，既不用增加費用，風險也低。其不足是當I母刀、II母刀都同時合上時，1YQJA、2YQJA的接點不會同時合上，也就是說I母、II母電壓不會并列。另外，當設備停電I、II母刀都拉開時，旁路計量仍有電壓，不會斷電。

方案一能夠從源頭上解決問題，消除隱患，是最終的解決方案；方案二需要一定的資金，對裝置的直流工作電源可靠性要求比較高，由于使用單位置繼電器設計，相對于原設計來說其可靠性降低；方案三實施容易、改動不大，而且效果也不錯。故經綜合考慮，采用方案三對電壓切換回路進行更改，先消除隱患，再結合技改方案采用方案一，從源頭解決問題。

五、結束語

電壓切換裝置在電力系統的保護、測量、計量等二次設備中擔當著重要角色。電壓切換回路的安全可靠性直接影響到電網設備的安全穩定運行，本文以具體事例剖析了電壓切換裝置在接點選用錯誤時所造成的影響及危害，提出了具體的整改方案，以期提高設備的可靠性與安全性。

（責任編輯：孫晴）