二次電壓回路中的風險和改進

郭樂欣

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引 言

繼電保護裝置能否可靠地運行取決于電氣模擬量的正確輸入，電壓量是保護裝置正確判斷運行狀態的重要依據。電壓量值對距離保護，方向式零序保護和解除復合電壓閉鎖邏輯等有很大影響。

電壓互感器二次抽頭引出的PT二次電壓，經過PT空氣開關后，再經過電壓互感器的刀閘輔助接點(或刀閘重動繼電器接點)，引入到PT接口屏內的各個電壓小母線(或電壓端子排)。各個保護裝置電壓切換回路的切換前電壓分別從PT接口屏電壓小母線引入后，根據保護裝置所投入的一次設備的母線刀閘位置，選定應進入保護裝置的切換后電壓，經由保護裝置電壓空氣開關后作為保護裝置的電壓采樣和判別依據。完整的二次回路中需要配置的二次設備不多，但實際運行中由于二次電壓回路異常導致的故障卻不少見。二次電壓回路一旦失壓，可能使得保護裝置TV斷線閉鎖、保護誤動或保護拒動，而如由二次系統向一次系統反充電導致的失壓，更是會危害到檢修人員的人身安全，造成嚴重后果。

本文首先分析二次電壓回路失壓對保護裝置的影響，提出了四個可能導致二次電壓回路失壓的風險點，并針對性地提出改進方法，使得二次電壓回路在運行過程中具有更高的穩定性和可靠性。

1 二次電壓對保護裝置的影響

二次電壓回路的異常一般反映為電壓回路空氣開關跳閘，使得保護裝置采集到的電壓異常，對于常規的保護裝置，電壓異常會有如下影響：

(1)線路保護：電壓消失對故障距離和故障方向的判斷有影響，采用縱聯距離和縱聯零序的保護裝置主保護會退出，后備保護中需要電壓作為判據的距離保護和零序方向過流保護退出，此時只能依靠TV斷線相過流和TV斷線零序過流保護來作為后備保護，影響了保護的選擇性和可靠性。

(2)主變保護：主變差動保護只需要判斷主變各側電流差流，不受電壓回路影響，但是后備保護如采集不到電壓，會根據選定控制字選擇暫時取消方向和電壓閉鎖或者退出經過方向和電壓閉鎖的各段過流保護。

(3)母差保護裝置：電壓消失會使裝設了復壓閉鎖功能的220 kV和110 kV母線保護開放復壓閉鎖功能，失靈保護的復壓閉鎖也會開放。

(4)備自投裝置：標準化備自投在采集到的母線電壓發生單相PT斷線時，備自投不會誤動，裝置不放電，只發告警信號；而三相電壓消失時，如果此時主供線路電流小于元件無流定值，備自投會誤動。

(5)安全穩控控制裝置：電壓回路異常主要影響低頻低壓切負荷邏輯，母線電壓空氣開關單相跳開時，判為PT回路斷線，閉鎖電壓判斷回路、頻率判斷回路，延時發母線PT斷線告警；母線電壓空氣開關三相跳開時，判為母線電壓消失，不進行低壓判斷，閉鎖低壓出口、低頻出口，并延時發母線電壓消失告警。

可以看出，雖然各個保護裝置都會針對PT回路異常的情況進行判斷并采取相應措施，但是二次電壓回路失壓時保護裝置性能會削弱，保護誤動、拒動風險增加。其中，三相失壓比起單相失壓的危害更加嚴重。

2 二次電壓回路中的風險

2.1 電壓回路總空氣開關選用三相聯動空氣開關

當出現短路時，三相聯動空氣開關同時動作，跳開三相電壓回路，使得裝置完全失壓，而分相單極空氣開關動作時，單跳故障相并不影響非故障相電壓，裝置仍然能接收到正常相電壓。對于線路、主變保護的PT斷線邏輯判斷，單相失壓和三相失壓并不會有大的差別，同樣是閉鎖跟電壓相關的保護。而傳統備自投的有壓判據要求三相有壓，所以對于這一類裝置，三相聯動空氣開關和分相單極空氣開關跳閘效果差別也不大。但是對于現在多采用的標準化備自投裝置，由于母線有壓判據是只要求一相電壓滿足有壓條件，此時如果三相聯動空氣開關跳閘，備自投裝置將會判斷為電壓消失，如果出現線路無流的情況，備自投裝置將會誤動；而采用分相單極空氣開關時，如果只是單跳一相，裝置判定為PT斷線，只是存在異常，因為有另外兩相電壓的接入，即使線路無流，裝置也不存在誤動的風險。

2.2 并列回路反充電

在PT接口屏處的二次電壓并列回路中，如果一次側母聯開關沒有合上，直接將二次PT并列轉換開關置于“并列”位置，或者并列繼電器接點粘連(即圖1中BL常開接點粘連)，將使Ⅰ、Ⅱ母 PT 二次側非正常并列。此時由于Ⅰ、Ⅱ母實際上分列運行，即便此時運行人員無任何操作，因Ⅰ母、Ⅱ母存在電壓差，且兩條母線上的PT特性也不能完全一致，則在電壓并列回路中產生很大的環流，當其環流大到一定值時，會造成母線PT 過負荷，二次空氣開關跳閘，使得全部保護失去電壓。

圖1 電壓并列回路

2.3 切換回路反充電

220 kV及以上電壓等級保護裝置一般配置了電壓切換回路，基于間隔母線側刀閘位置選擇切換后電壓。電壓切換繼電器采用雙位置繼電器，可以在一次刀閘輔助接點接觸不良無開入時，保護裝置不失壓，但是這種情況下，如果刀閘輔助接點復歸不到位，信號復歸接點效果不可靠，會出現裝置刀閘位置指示燈顯示正常，但切換回路接點實際未復歸的現象，造成二次反充電空氣開關跳閘，保護裝置失壓。如果在Ⅰ母設備往Ⅱ母倒母線的操作過程中，當拉開線路Ⅰ母刀閘時，刀閘常開接點斷開，但是刀閘常閉接點未能閉合，此時1YQJ4～1YQJ7雙位置繼電器將無法復歸，當合上Ⅱ母刀閘時， 1YQJ、2YQJ同時動作，Ⅰ母、Ⅱ母電壓通過電壓切換回路輔助接點1YQJ、2YQJ形成環路，II母PT 通過環路向I母 PT 反充電，電壓空氣開關跳閘失壓。

2.4 單間隔電壓異常引起整母失壓

從PT接口屏單獨引到各個保護裝置的電壓，在經過電壓切換回路后，才會引入到保護裝置的空氣開關上端，經由空氣開關下端傳輸到保護裝置。保護電壓空氣開關下端出現短路時，本級保護電壓空氣開關跳閘，只會對本間隔的裝置造成影響，但是如果電壓回路短路故障發生在保護空氣開關的上端，或者空氣開關的極差配合錯誤，上級空氣開關動作電流偏小，則會引起電壓總空氣開關的跳閘，使得整段母線失壓，取自同一段母線的其他所有保護裝置就會同時失去電壓，電壓損失的影響范圍擴大。

圖2 電壓切換回路

3 改進方法

(1)電壓總空氣開關選用分相單極空氣開關取代三相聯動開關，在電壓回路出現單相故障時，可以分相動作，避免造成整母完全失壓的情況，另外在各相空氣開關上，安裝輔助接點，當空氣開關跳閘時可以報出空氣開關跳閘遙信信號，方便快速判斷電壓空氣開關運行狀態；

(2)電壓并列繼電器輔助節點應有較大的容量，能夠承受并列時兩回母線二次側間的電壓差而不發生粘連，此外，選擇可靠的二次電壓空氣開關，當故障發生時，空氣開關能夠迅速跳閘，縮小故障時間，減小電壓并列繼電器接點粘連的可能；

(3)由于刀閘輔助接點運行環境較為惡劣，輔助接點動作不到位情況常有發生，應優先選用刀閘機構輔助接點，避免選用刀閘重動繼電器接點，應選用高可靠性的輔助接點，如真空型輔助接點；

(4)采用雙位置繼電器接點發“切換繼電器同時動作”信號，監視切換回路的異常并列，運行人員在執行每個間隔的倒閘操作后需在監控后臺確保各間隔“切換繼電器同時動作”信號復歸；

(5)電壓切換裝置指示燈接在動作線圈回路內，只監視刀閘常開接點、不監視刀閘常閉接點的通斷，建議在電壓切換回路中加裝指示燈專門監視刀閘常閉接點，可以保證切換回路繼電器正確復歸；

(6)電壓空氣開關要注意級差配合，保證不會越級動作，在運維定檢開始前，必須做好電壓回路的安全措施，確保本間隔的電壓回路與外部電壓回路完全隔離。特別要注意PT接口屏引入的到空氣開關上端這一部分電壓回路的安全。

4 結 論

二次電壓回路是變電站內二次系統中的重要組成部分，二次電壓的穩定可靠與電網的穩定運行息息相關。在運維過程中把握到回路失壓的風險點，積極改進運維方法，提高運維水平，可以有效減少變電站內二次回路失壓的風險，提高保護裝置可靠穩定運行水平。