繼電保護(hù)二次回路中防誤動端子排研究與設(shè)計

史春旻 丁知見

摘 要：通過介紹兩起繼電保護(hù)現(xiàn)場工作中的事故案例，詳細(xì)論述事故發(fā)生的原因，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的端子排設(shè)計沒有防誤措施，提出了一種新的端子排設(shè)計思路，能杜絕現(xiàn)場工作中拆接二次回路時誤碰和誤動的情況發(fā)生，并通過彈簧機(jī)構(gòu)的設(shè)計防止螺絲長時間緊固后發(fā)生松動。該研究推動了繼電保護(hù)二次回路的發(fā)展和完善，消除了二次回路端子排處存在隱患、易發(fā)生故障的短板。

關(guān)鍵詞：端子排;繼電保護(hù);二次回路

0? ? 引言

變電站保護(hù)屏、端子箱等屏柜內(nèi)部通常用端子排來實現(xiàn)二次回路電纜線的轉(zhuǎn)接和連接。在繼電保護(hù)校驗、保護(hù)改造、搶修故障排除等過程中，端子排處二次回路發(fā)生誤碰或者松動引起故障等事故常有發(fā)生。常規(guī)接線端子排的隱患已經(jīng)造成繼電保護(hù)可靠性下降，但是并沒有引起相關(guān)人員的重視，也沒有任何防誤措施[1-2]。

傳統(tǒng)做法是在二次回路工作中加強(qiáng)監(jiān)護(hù)，做好相關(guān)安全措施，施工時提高接線質(zhì)量。但由于保護(hù)人員技術(shù)、技能水平原因，繼電保護(hù)在端子排處故障率很難降低到零。

在110 kV變電站主變保護(hù)校驗過程中，需要斷開聯(lián)跳分段或者其他有源線路的二次回路。在斷開二次回路或者恢復(fù)二次回路的過程中，二次人員如果誤碰或者誤接線，很可能造成誤跳運行開關(guān)[2]。

另一方面，運行幾年的變電站，常常由于熱脹冷縮、金屬疲勞等原因，端子排螺絲的緊固程度會發(fā)生下降，甚至造成二次回路接觸不良，開關(guān)無法正確分合閘，信號無法正確傳輸[2]。通常的做法是在變電站新建的時候要求施工人員緊固端子。但在運行狀態(tài)下，很難一一去檢查每個端子的緊固程度。

采用現(xiàn)有技術(shù)的接線端子，很難避免上述類似問題的發(fā)生。本文通過分析兩起繼電保護(hù)事故，尋找現(xiàn)有接線端子的設(shè)計薄弱點，再經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，對其進(jìn)一步完善，防止今后類似事故發(fā)生，推動繼電保護(hù)二次回路的發(fā)展和完善[1]。

1? ? 一起安措恢復(fù)過程中誤跳閘事故

某日，某110 kV變電站2號主變擴(kuò)建施工安措恢復(fù)過程中，20 kV分段210、220開關(guān)動作，跳開分段開關(guān)。檢查全站遙信信號后發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場無保護(hù)動作信號，僅有開關(guān)分閘信號。具體信號如圖1所示，箭頭處為開關(guān)變位信號，開關(guān)分閘時刻沒有保護(hù)動作信號。

調(diào)取現(xiàn)場監(jiān)控錄像后發(fā)現(xiàn)，開關(guān)分閘時，現(xiàn)場保護(hù)班工作人員驗收工作已結(jié)束，正在恢復(fù)聯(lián)跳分段開關(guān)安措。在恢復(fù)安措過程中，工作人員誤碰相鄰端子裸露部分，導(dǎo)致運行開關(guān)分閘。發(fā)生短路的為圖2中箭頭指向的KD31、KD33、KD41、KD43處。

在安措恢復(fù)過程中，由于工作人員技能水平原因，造成了本次故障，誤跳了運行開關(guān)。但是如果端子排有防誤碰設(shè)計，將能大大降低本次事故發(fā)生的概率。

本次故障暴露了現(xiàn)有端子排在拆接線以及日常其他工作中，存在誤碰端子排導(dǎo)電部分導(dǎo)致故障的可能性。本文在防誤碰端子排的設(shè)計中，將研究如何通過合理簡單的措施避免這種現(xiàn)象的發(fā)生。

2? ? 一起端子松動引起的開關(guān)拒動事故

某日，某變電站10 kV 128線路保護(hù)動作，開關(guān)未動作，2號主變低壓側(cè)零序后備動作，跳開主變各側(cè)開關(guān)隔離故障。

10 kV 128線路保護(hù)為西門子7SJ62，接地保護(hù)采用零序過流，其中零序過流Ⅰ段定值120 A（二次1 A）、0.6 s，零序過流Ⅱ段定值60 A（二次0.5 A）、0.9 s。保護(hù)裝置報文如下：620 ms，零序Ⅰ段動作;913 ms，零序Ⅱ段動作。

調(diào)取波形如圖3所示。

從線路保護(hù)記錄的波形（圖4）中可以看出，故障起始時刻，B相二次電流增大至約3.6 A，滿足零序過流Ⅰ段、Ⅱ段定值;同時可以看出，故障電流、電壓持續(xù)了約1 550 ms，已超過零序過流Ⅰ段、Ⅱ段動作延時（600 ms、900 ms），線路保護(hù)在此故障電流作用下先后發(fā)出零序過流Ⅰ段、Ⅱ段動作信號。

最后檢查開關(guān)柜回路發(fā)現(xiàn)，在保護(hù)動作時，由于X2-6、X2-7（如圖5中箭頭所示）端子排的操作回路螺絲松動，在128線路保護(hù)動作時，開關(guān)分閘電流未達(dá)到開關(guān)機(jī)構(gòu)額定分閘電流，開關(guān)分閘失敗，造成繼電保護(hù)越級跳閘[3]。

3? ? 對現(xiàn)有端子的設(shè)計優(yōu)化

現(xiàn)有接線端子存在裸露部分明顯并容易松動現(xiàn)象。本文對端子排進(jìn)行了針對性設(shè)計，以消除上述隱患。

3.1? ? 使用擋板設(shè)計

端子排在接線處，常常由于施工時導(dǎo)線銅芯長度預(yù)留過長，導(dǎo)致導(dǎo)線發(fā)生裸露現(xiàn)象，增加了隱患。接線情況如圖6所示。

如果在端子排接線口兩側(cè)使用擋板，在拆接線時打開，平時關(guān)閉擋板，就能起到防止端子排處發(fā)生誤碰、積灰、凝露的作用。擋板的設(shè)計如圖7所示[4]。

3.2? ? 端子排內(nèi)彈簧結(jié)構(gòu)設(shè)計

端子排內(nèi)的導(dǎo)線，上部受到螺絲的壓力。由于銅導(dǎo)線存在一定的延展性，以及夏天和冬天溫度差形成的熱脹冷縮原因，在緊固一段時間以后，端子排將發(fā)生松動。如果端子排存在一個彈簧墊片，對導(dǎo)線施加一個預(yù)緊力，將能有效克服可能產(chǎn)生的松動現(xiàn)象。加裝彈簧墊片后的效果圖如圖8所示。

彈簧墊片呈一定的弧度，上部螺絲擰緊之后，下部墊片的接觸面積進(jìn)一步增大，能更好地降低接觸電阻。同時墊片對銅導(dǎo)線產(chǎn)生向上的反作用力，如果發(fā)生部分松動，彈簧墊片通過自身發(fā)生形變能夠彌補(bǔ)松動帶來的間隙[4]。

4? ? 結(jié)語

本文從繼電保護(hù)二次回路端子排在現(xiàn)場運行中發(fā)現(xiàn)的薄弱點出發(fā)，分析了開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)、特點，最后進(jìn)行針對性設(shè)計，對原有的薄弱點進(jìn)行彌補(bǔ)。新設(shè)計端子排已在變電站現(xiàn)場試用，運行情況良好。

上面提出的改進(jìn)方法，增加了端子排的復(fù)雜性，提升了成本，未來還需要在現(xiàn)場試用經(jīng)驗的基礎(chǔ)之上進(jìn)行優(yōu)化，改善結(jié)構(gòu)，使端子排更加完善。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 陳曉彬，孫玉彤，孫旭，等.基于和電流回路誤動的新防誤系列端子研制[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2018，46（21）：168-174.

[2] 陳偉洋.二次回路接線端子排維護(hù)問題探討[J].機(jī)電信息，2020（3）：102-103.

[3] 國家電力調(diào)度通信中心.國家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教材[M].北京：中國電力出版社，2009.

[4] 賴紹奇.改進(jìn)二次保護(hù)裝置端子排的方法措施[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2013（11）：75-76.

收稿日期：2020-03-24

作者簡介：史春旻（1981—），男，江蘇東臺人，碩士研究生，高級工程師，主要從事變電站二次系統(tǒng)運維工作。

丁知見（1993—），男，江蘇宜興人，工程師，主要從事變電站二次系統(tǒng)運維工作。