一起220 kV 變電站母線TV 二次回路的改造

王德全

(淮安供電公司，江蘇 淮安 223200)

眾所周知，220 kV 變電站母線電壓互感器（TV）二次電壓合格與否，直接關系220 kV 變電站保護、測量、計量等裝置能否安全、穩(wěn)定運行，因此在對220 kV 變電站母線TV 二次電壓回路改造過程中不僅不能使電壓失電、短路，還應注意回路接地、TV 極性等問題，要嚴格掌握母線TV 二次回路原理及相關反事故措施要求[1，2]。

1 二次回路簡介

220 kV 變電站主接線大多采用雙母線或單母線分段接線方式，其母線TV 設置一般有2 組，分別置于兩段母線。每組TV 二次側的3個次級接線方式為Y/Y/△（開口），分別用于保護（測量）、計量、保護回路。老式的母線TV 二次電壓接入TV 端子箱，經(jīng)自動空氣開關或熔斷器、TV 隔離刀閘輔助接點后，接至控制室或保護室的中央信號繼電器屏，由并列繼電器實現(xiàn)電壓的自動并列，再接至電壓小母線和計量屏表計。但是近幾年這種老式回路已被逐步改造，新的回路取消了原有的中央信號繼電器屏，由獨立的電壓并列裝置屏代替，其新的回路構成是TV 二次電壓接入TV 端子箱，經(jīng)自動空氣開關或熔斷器后，接至控制室或保護室的電壓并列屏，由電壓并列裝置實現(xiàn)電壓的自動切換和并列，最后接至電壓小母線和計量屏表計。

2 一起改造案例

某220 kV 變電站主接線為雙母線帶旁路接線方式，如圖1 所示。原先的TV 二次電壓并列切換回路是由獨立的電磁式繼電器組成，置于中央信號繼電器屏，而新的TV 二次電壓并列切換回路是置于三套NSD200-YB1 型裝置內(nèi)，分別是220 kV，110 kV，35 kV TV 二次電壓并列裝置，組成一面獨立的電壓并列屏。在具體施工時，為確保安全，實施分段改造，將回路接線及其分并列操作、監(jiān)控等功能逐漸轉(zhuǎn)移至新的電壓并列屏。改造過程要求一次運行方式做相應調(diào)整。

圖1 變電站220 kV 系統(tǒng)一次接線圖（部分）

2.1 正母TV 二次回路改造

強制并列220 kV TV 二次電壓（將原中央信號繼電器屏上220 kV TV 二次電壓切換把手切至“并列”位置），保證二次電壓I 段母線不失電，停運220 kV 正母TV。此時變電站內(nèi)保護、測量等取自的220 kV TV 二次電壓，是由220 kV 付母TV 經(jīng)原中央信號繼電器屏供出。

拆除220 kV 正母TV 端子箱至原中央信號繼電器屏的二次電纜，這些電纜作用是取220 kV 正母TV二次電壓和TV 刀閘輔助常開接點。重新敷設220 kV正母TV 端子箱至新電壓并列屏二次電纜（可提前敷設）并接線，電壓并列屏內(nèi)的電壓電纜應接入切換前正母電壓端子，如圖2 所示中的1D2-1，1D2-3，1D2-5，1D2-7，1D3-1，1D3-3，1D3-5 端子。

對新電壓并列屏內(nèi)接線檢查，確認無誤后，運行220 kV 正母TV，對新電壓并列屏內(nèi)二次接線及裝置通電，并進行定相試驗，確保電壓回路在切換和并列前后均沒有短路、斷路等不正常情況。此時完整的定相試驗非常重要，短接付母TV 隔離開關位置開入端子，如圖3 所示中的1D1-3，1D1-7，使付母TV 二次電壓切入裝置（圖2 中2GWJ 接點閉合）；正母TV 隔離開關位置開入端子因正母TV 已運行無需短接（圖2 中1GWJ 接點已閉合）；短接母聯(lián)位置開入端子，如圖4所示中的1D1-1，1D1-9，使I，II 段電壓母線并列（圖2中BLJ 接點閉合）。分別測量用于保護、測量回路的端子之間電壓，結果如表1 所示。分別測量用于計量回路的端子之間電壓，結果如表2 所示。從定相試驗結果看，220 kV TV 二次電壓并列裝置及其二次回路正常。運行220 kV 正母TV 后，在新電壓并列屏上強制并列220 kV TV 二次電壓（因用于電壓并列的母聯(lián)位置開入電纜還接在原中央信號繼電器屏，所以在新電壓并列屏短接母聯(lián)位置開入端子1D1-1，1D1-9 即可）。新電壓并列屏切換后的電壓（輸出電壓）回路接線，分別接至220 kV 保護、測量、計量、故障錄波等裝置屏頂小母線，與原中央信號繼電器屏輸出電壓并接，為220 kV TV 二次電壓逐漸過渡至新電壓并列屏，最終退出原中央信號繼電器屏做好準備。因新電壓并列屏和原中央信號繼電器屏的輸出電壓分別由220 kV 正、付母TV 供出，注意在接線時，無論先接電纜的哪一端，另一端都會帶電，應防止電壓短路、接地。完善新電壓并列屏遙信回路接線，并完成與監(jiān)控中心的信號核對。至此，220 kV 正母TV 二次電壓回路改造工作結束。

圖2 新電壓并列屏二次電壓回路圖

圖3 付母二次電壓切換繼電器回路

圖4 正母與付母二次電壓并列繼電器回路

表1 保護與測量回路的端子之間電壓 V

表2 計量回路的端子之間電壓 V

2.2 付母TV 二次回路改造

停運220 kV 付母TV，此時變電站內(nèi)保護、測量等取自于220 kV TV 二次電壓由220 kV 正母TV 經(jīng)新電壓并列屏輸出。拆除原中央信號繼電器屏上所有用于220 kV TV 二次電壓回路的電纜。此時220 kV 付母TV 端子箱至原中央信號繼電器屏的電壓電纜沒有電，可放心拆除，但原中央信號繼電器屏至各屏頂小母線的輸出電壓仍帶電（為新電壓并列屏輸出電壓返供電），在拆除接線時，應防止電壓觸電、短路。

斷開新電壓并列屏內(nèi)付母TV 隔離開關位置開入端子1D1-3，1D1-7 接線（見圖3），使付母TV 二次電壓不能切入裝置，如圖2 所示2GWJ 接點斷開（因新電壓并列屏為強制并列狀態(tài)，防止運行220 kV 付母TV后，若二次接線錯誤導致電壓短路等情況）。敷設220 kV 付母TV 端子箱至新電壓并列屏二次電纜（可同前面一起敷設），并接線，電壓并列屏內(nèi)的電壓電纜應接入切換前付母電壓端子，如圖2 所示。1D2-11，1D2-15，1D2-17，1D3-7，1D3-9，1D3-11 端子。

運行220 kV 付母TV，在新電壓并列屏內(nèi)進行I，II 段電壓核相試驗，確保220 kV 付母TV 二次電壓回路接線正確，兩段電壓可以并列。核相試驗方法同定相試驗方法，但端子有別，分別測量用于保護、測量回路的電壓切換前端子1D2-11，1D2-13，1D2-15 與電壓切換后端子1D2-43，1D2-48，1D2-53 之間電壓，分別測量用于計量回路的電壓切換前端子1D3-7，1D3-9，1D3-11 與電壓切換后端子1D3-28，1D3-33，1D3-38之間電壓，同相端子間電壓應為0 V。

在新電壓并列屏1D1-3，1D1-7 端子（見圖3）處接入取自于付母TV 隔離刀閘位置的二次電纜，并列220 kV 正、付母線TV 二次電壓后，拆除屏后母聯(lián)位置開入端子1D1-1，1D1-9（見圖4）短接線，接入取自母聯(lián)斷路器及刀閘位置的二次電纜，完善所有接線。至此，220 kV 母線TV 二次電壓回路改造工作全部完成，接下來進行110 kV，35 kV 部分的改造，方法相同。

3 改造需注意的問題

3.1 二次回路的保護

TV 相當于一個電壓源，當二次回路發(fā)生短路時將會出現(xiàn)很大的短路電流，如果沒有合適的保護設備將故障切除，將會使TV 及其二次回路燒壞，其保護設備一般采用快速熔斷器或自動空氣開關。電壓回路具體采用哪種保護方式，主要取決于電壓回路所接的繼電保護和自動裝置的特征。1 隨著微機保護技術的成熟，距離保護裝置一般都具有性能良好的電壓回路斷線閉鎖功能，電壓回路故障不會引起保護誤動。對于本工程而言，在接有距離保護的電壓回路采用了熔斷器作為電壓回路的故障保護，運行情況良好。《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》2012年修訂版要求：TV中性線不得接有可能斷開的開關或熔斷器等[2]。但TV二次側應在各相回路和開口三角的試驗芯上配置保護用的熔斷器或自動開關，且應盡可能靠近二次繞組的出口處裝設，以減小保護死區(qū)，通常安裝在TV 端子箱內(nèi)，端子箱應盡可能靠近TV 布置。開口三角繞組不能短接，否則在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時會影響其他次級電壓的正確測量，出現(xiàn)長時間接地故障時，可能會造成TV 二次繞組燒壞。

3.2 二次回路的接線

（1）為減小回路壓降，TV 二次回路一般采用4 mm2以上截面的電纜芯線，特別是如本工程案例所示，戶外TV 安裝處與保護室距離較遠時，采用了6 mm2截面。TV 二次接線還要注意繞組的極性，特別是開口三角回路，在新投運時要認真檢查其極性是否符合方向保護等要求。

（2）TV 二次回路接地的主要目的是防止一次高壓通過TV 繞組之間的電容耦合到二次側時可能對人身及二次設備造成威脅。但如果有2 點接地或多點接地，當系統(tǒng)發(fā)生接地故障，地電網(wǎng)各點間有電壓差時，將會有電流從2個接地點間流過，在TV 二次回路產(chǎn)生壓降，該壓降將使TV 二次電壓的準確性受到影響，嚴重時影響保護裝置動作的準確性。在本工程案例中各電壓等級的TV 應統(tǒng)一采用了中性點接地，并且全站各TV 二次回路共用一個零相電壓小母線，在主控制室一點接地。

3.3 二次回路的切換和并列

本工程案例中，變電站220 kV 電氣主接線為雙母線接線，為了保證保護裝置及測量、計量等設備采集的二次電壓與一次對應，必須設置二次電壓的切換和并列回路。雙母線接線的母線二次電壓并列條件：在一次母聯(lián)或分段斷路器在合閘位置，并且兩側的隔離刀閘也在合閘位置，當1 臺TV 停運，只有停運的TV 一次隔離刀閘分開，并且二次電壓總開關斷開時，二次回路才允許并列。在TV 停運時，首先斷開二次空氣開關，防止由于TV 隔離刀閘輔助接點問題或切換繼電器問題，使得二次回路的電壓倒送至一次側，由于TV 變比很大，一次的電容電流將使二次回路過載，造成正常運行的TV 二次總開關跳閘，影響計量及保護裝置的正常運行[3]。在雙母線接線的變電站中，采用自動切換的方式，能做到一、二次操作的基本同步，一般使用雙位置繼電器，即使直流電源消失或隔離刀閘輔助接點接觸不良，繼電器接點將保持在原有位置，提高自動切換的可靠性。需要注意二次回路中的中性線不能經(jīng)切換繼電器的接點切換，防止因切換繼電器的動作而使二次回路失去接地點。

4 結束語

220 kV 變電站母線TV 二次回路改造是一項涉及運行間隔較多、危險點較多、較為復雜的工程，不僅要在改造過程中確保安全，還要在改造過程中不留隱患，確保各保護裝置不能因為電壓問題而發(fā)生不正確動作等。能否保證工程安全順利完成，則需要設計、施工、驗收等涉及各個環(huán)節(jié)的所有從業(yè)人員認真、盡責地做好各項工作。

[1]支葉青.繼電保護[M].北京：中國電力出版社，2010：241-247.

[2]國家電網(wǎng)公司.國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施（2012年修訂）[Z].北京：國家電網(wǎng)公司，2012.

[3]李 斌，黃奇峰，楊世海.高壓多繞組電壓互感器二次負荷配置優(yōu)化與改造工程實施[J].江蘇電機工程，2012，31（5）：5-8.