變電站二次回路電纜并接端子應用研究

黃立金

（貴州電網有限責任公司興義供電局，貴州 興義 562400）

1 前言

變電站二次系統是對一次設備進行監視、測量、控制、保護、調節的輔助設備。二次系統包括二次設備及其相關的二次回路，是電力系統不可缺少的部分。二次回路是二次設備接收傳遞電氣信息的通道，二次設備接收電氣信息后執行采樣、計算、輸出等功能，實現人與一次系統的聯系監視、控制。二次設備屬于微機設備，具備計算機技術上的2個優勢：高速的運算能力和完備的存貯記憶能力，此外還采用大規模集成電路和成熟的數據采集，A/D模數變換、數字濾波和抗干擾措施等技術。設備內的數字元件的特性是不易受溫度變化、電源波動、使用年限的影響，不易受元件更換的影響；且自檢和巡檢能力強，可用軟件方法檢測主要元件、部件的工況以及功能軟件本身。二次設備軟硬件技術成熟，在二次系統中故障率極低，可靠性高。

二次設備故障率低，但運行變電站常出現二次系統故障引起的事故。統計發現，部分二次系統故障是因為二次回路接線松動所造成，特別是接觸不良的情況，很難診斷。二次接線電纜的數量極多，控制電纜一般有幾萬米之多，少則上千根，多則上萬根，并有上萬個線芯，各個線芯之間用接線端子銜接起來組成二次接線。接線回路可分為交流電源回路、直流控制回路、直流信號回路、交直流閉鎖回路、電壓電流回路。接線多，回路復雜，接線故障經常發生。

2 二次接線松動造成危害

變電站二次回路接線故障會造成監控系統誤遙信、保護誤動、拒動斷路器，甚至會損壞一次設備、危及人身安全，危害極大。

2.1 信號回路接線松動造成危害

信號公共端在端子箱、機構箱處幾乎是一顆電纜并接N顆電纜，在配置端子不足或者接線施工不規范的情況下，易出現電纜并接的情況。并接的電纜在長時間運行以及設備操作振動的影響下，易發生并接點松動，引起遙信不對位或者遙信頻繁變位的現象，嚴重影響變電站的運行監視。此外，信號公共端并接也會導致一些特殊告警信號（如氣壓低報警、主變風冷全停、閉鎖重合閘等）不能發出，造成設備非計劃停運。例如，在投入主變非電量保護風冷全停延時跳閘功能的情況下，若主變風冷全停時信號未發出預告，運行人員未及時處理，一段時間后主變將退出運行。很多二次回路的連接狀況沒有監視機制，不能對回路線纜連接異常發出告警，接線要確保穩定可靠。

2.2 交流回路故障危害

變電站交流電源回路是給刀閘地刀控制電機、加熱照明設備提供電源的回路。電源回路虛接、松動將引起回路斷電、打火的現象發生，甚至發展成接線端子起火，嚴重時燒毀開關柜。電纜連接松動時，會在接觸面上形成接觸電阻，接頭接觸不良則會導致局部接觸電阻過大，發生過熱，使金屬變色甚至融化，引起絕緣材料中可燃物燃燒。一顆電纜連接多顆電纜的情況，會引起線束與載流導體之間接觸電阻增大，長期運行會逐漸發熱，嚴重時達到端子排基體材料熔點后會導致端子排基體材料融化坍塌，導致載流體之間相碰發生短路起火現象，引起火災，或者發熱達到周圍材料的著火點后，周圍材料發生起火，引起火災。

2.3 互感器二次回路故障

電力系統互感器分電流互感器和電壓互感器。電流互感器起變換電流、隔離高壓，不允許高壓引入二次回路作用。電流互感器一次電流大小與二次負載大小無關，在正常工作時，由于二次負載阻抗很小，接近短路狀態，一次電流所產生的磁化力大部分被二次電流所補償，總磁通密度不大，所以，二次側繞組電動勢也不大。一旦電流互感器二次回路開路時，二次阻抗無限增大，二次電流等于零，二次磁化力等于零，總磁力等于一次繞組磁化力，即一次電流完全變成勵磁電流，將在二次繞組回路產生很高的電動勢，其峰值可達幾kV，嚴重威脅人身安全，或造成儀表保護裝置絕緣被損壞，引發火災，同時一次繞組磁化力使磁通密度增加，也可能使電流互感器鐵芯過熱而損壞互感器。所以運行中的電流互感器二次接線禁止出現開路、虛接、接線不牢固的現象。

電壓互感器是將系統高電壓轉變為標準的低電壓，為計量、測量、保護提供必要的電壓，同時隔離一次設備與二次設備，保護人身和設備安全。電壓互感器二次接線不允許短路，接線要求較電流回路低。電壓回路接線故障會造成非同期合開關，引起電網振蕩，或者造成同期閉鎖開關遙控，開關合閘不成功。電壓回路故障也會導致測量電壓異常，影響功率值，引起AVC或者AGC誤動誤調。

2.4 保護回路斷線引起誤動

保護跳合閘回路包括控制回路、閉鎖回路、啟動失靈回路。控制回路有監視機制，回路接線故障能觸發控制回路斷線信號。而閉鎖回路和啟動失靈回路接線故障不能發出告警，只能在定檢測試或者開關誤動情況下體現出來。所以保護回路接線故障，將發生開關誤動拒動現象。例如，母差保護動作時需閉鎖線路保護重合閘，若閉鎖回路故障，閉鎖信號不能傳至線路保護，重合閘將動作合開關，母線故障不能隔離。交流電源回路、直流控制回路、直流信號回路、交直流閉鎖回路、電壓電流回路接線故障造成的危害不小，防范接線故障的措施重點是檢修好接線端頭的安裝工作，防止在各個接線端頭存在損傷或是磨損、端頭與端頭之間銜接不良好，避免接線壓接不牢靠，避免接線斷裂等情況。

3 運行變電站二次接線存在隱患的風險分析

二次接線故障不容小覷。上述危害無論是信號不對位、信號頻繁變位，還是開關不能分合、開關誤動拒動，處理過程中發現，絕大部分的故障是由于端子的進線口壓接不止一根電纜（電纜并接），引起電纜接觸不良、或接線虛接松動現象的發生。電纜并接會導致端子螺絲擰緊，但線仍然松動無法壓緊，或者緊固螺絲滑絲、部分螺絲松緊幾次就無法接緊等問題。電纜并接還會出現并接過程中線頭不能插入端子內部，僅在端子外部粘連，一碰就出來了，或者有些線雖然插進去了，并接線間有一定裕度空間，若螺絲沒有用力壓緊，也出現與緊固螺絲接觸不良的現象。甚至有些線徑不一樣的電纜壓接在一起接入端子進線孔，線纜根本無法同時接緊，而是一根線接緊，而靠下方的另一根線僅靠在端子外部，造成接觸不可靠。上述電纜并接故障情況都有一定隱蔽性，不易被發現，有些故障在一、二次試驗中很難被發現，就出現某些開關柜試驗過程中動作正常，而到了驗收、送電時卻發生拒動的情況。這是由于電纜并接導致有些線雖然沒接緊卻能導通，但在幾次斷路器分合后，線頭受到震動而接觸不良。

變電站二次回路電纜并接給二次系統安全帶來隱患，變電站需消除電纜并接現象，提升安全。依照南方電網設計規范[5]規定，每個端子的每個端口只允許接1根線，不允許2根線壓接在一起。規范頒布以前，其他標準規定，每個端子的端口接線不宜超過2根線，所以之前變電站電纜并接不違反標準，導致并接現象遍布交流電源回路、直流控制回路、直流信號回路、交直流閉鎖回路、電壓電流回路。

4 電纜并接端子的工作原理

并接端子由2個導線接線孔、端子內部扁平金屬接觸體、并接端子接線頭、塑料外殼組成。接線孔使用螺釘緊線設計，可接入不同大小的電纜芯，螺絲緊線導體間接觸充分；內部扁平金屬體硬度高，不易彎曲；并接端子接線頭可以旋轉調節其長度，適應不同端子進線孔深度尺寸的要求；并接端子接線頭不是硬質導體，保證壓接時接觸充分；并接端子與接線端子緊線孔在同一平面，接線施工不受端子排其他電纜影響，也不影響端子排布線接線。使用并接端子工作過程：先把電纜A芯接入螺釘緊線孔一，旋轉螺釘緊線，再把電纜B芯接入螺釘緊線孔二，緊線。旋轉并接端子接線頭調整其長度，以合適端子排端子進線孔深度為宜。接線頭插入屏柜端子進線孔，擰緊屏柜端子緊線螺絲。最終實現電纜A芯與電纜B芯匯成一個接頭，接頭再接入屏柜端子目的。

5 結語

電纜并接端子的實際應用效果明顯，并接端子具有很多優點：電纜并接端子小巧、安裝方便、不需外加電源，塑料外殼包裹絕緣，安全性高；需并接的電纜連接更加牢靠，后期不會發生松動、脫接現象；并接線之間接線拆線方便，拆線接線時線纜之間互不影響；可實現不同線徑電纜并接；不改變原有端子排，不影響整齊美觀；較雙層端子更實用、更經濟、更節約；改善存量站的電纜并接風險時，不需要移動端子排其他端子，安全無風險。使用電纜并接端子，可以有效消除回路故障隱患，提高二次系統的安全可靠性。