雙母線接線支路開關電壓切換裝置改進設計方案

段文學，譚武光

（1.云南電網有限責任公司 文山供電局，云南 文山 663000；2.云南電網有限責任公司 教育培訓評價中心，云南 昆明 650204）

0 引 言

采用雙母線接線方式的支路開關供電可靠性高，運行方式靈活，任一路支路開關可運行于I組母線，也可運行于II組母線。支路開關的測量、計量、保護及自動裝置等所需的母線TV二次電壓也需隨著母線側刀閘運行方式的變化而進行切換，以保證支路開關測量、計量、保護及自動裝置所需的母線TV二次電壓能正確反應支路開關的運行方式。將故障備品備件應用于現場，并重點分析主機板卡的失效預測方法，對直流控制保護主機的正常使用起著關鍵作用。為此設置了支路開關母線TV二次電壓切換裝置以適應支路開關的不同運行方式，保證支路開關的測量、計量保護及自動裝置所采集的母線電壓模擬量的正確性。當支路開關運行于I組母線時，測量、計量保護及自動裝置由I組母線TV二次電壓供給；當支路開關運行于II組母線時，測量、計量保護及自動裝置由II組母線TV二次電壓供給。由此可見，母線TV二次電壓切換裝置的正確性與可靠性關系到保護及自動裝置的可靠性。

1 支路開關母線TV二次電壓切換裝置原理分析

1.1 220 kV母線TV配置及供電回路原理分析

220 kV母線TV配置及供電回路原理如圖1所示。220 kV母線TV按母線配置，每組母線配置1臺母線TV。以I組母線TV為例，220kV I組母線電壓經2901刀閘加到I組母線TV高壓側，經TV變換后的母線TV二次電壓經TV二次空開及I組母線TV重動繼電器接點加到I組母線TV電壓小母線上，經電壓小母線給相應的測量、計量、保護及自動裝置供電。TV重動繼電器受TV高壓側刀閘位置接點的控制，以保證TV高壓側刀閘在合閘位置。母線TV一次側投入運行時，母線TV二次電壓才能供到TV電壓小母線上。I、II組母線TV二次側需并列運行時，應保證一次側I、II組母線在并列運行狀態，I/II組母線TV并列裝置受母聯開關及其兩側刀閘位置接點的控制，即母聯212開關及2121、2122刀閘應在合閘位置運行。

圖1 220 kV母線TV配置及供電回路圖

1.2 支路開關母線TV二次電壓切換裝置原理分析信號源

支路開關母線TV二次電壓切換裝置原理如圖2所示。支路開關的測量、計量、保護及自動裝置所需的母線TV二次電壓需隨著支路開關運行方式的變化而進行相應切換，當支路開關運行于I組母線時，I組母線TV小母線線電壓（如A630）經I路切換繼電器1YQJ常開接點加到支路開關的測量、計量、保護及自動裝置，I路切換繼電器1YQJ受I母母線側刀閘1G位置接點的控制，以保證支路開關I母母線側刀閘1G在合閘位置。支路開關運行于I組母線時，1YQJ繼電器才能動作，I組母線TV二次電壓才能加到相應的保護及自動裝置。當支路開關運行于II組母線，II母母線側刀閘2G在合閘位置時，II組母線TV小母線線電壓（如A640）經II路切換繼電器2YQJ常開接點加到支路開關的測量、計量、保護及自動裝置，II路切換繼電器2YQJ受II母母線側刀閘2G位置接點的控制，保證支路開關II母母線側刀閘2G在合閘位置。支路開關運行于II組母線時，2YQJ繼電器才能動作，II組母線TV二次電壓才能加到相應的保護及自動裝置。

圖2 母線TV二次電壓切換裝置原理圖

支路開關母線TV二次電壓切換裝置的控制回路原理如圖3所示。由I組母線側刀閘1G輔助常開觸點啟動I路切換繼電器1YQJ1～5與1YQJ6～7，由I組母線側刀閘1G輔助常閉觸點復歸I路切換繼電器1YQJ1～5。其中1YQJ1～5為雙位置繼電器，I組母線TV二次電壓經其常開接點給相應的保護及自動裝置提供母線電壓（如I組母線TV二次電壓A630I→1YQJ常開接點→7UD9→A721→1ZK1常開接點→線路主一保護）。1YQJ6～7為常規繼電器，其常開接點供信號和指示回路。由II組母線側刀閘2G輔助常開觸點啟動II路切換繼電器2YQJ1～5、2YQJ6～7，II組母線側刀閘2G輔助常閉觸點復歸II路切換繼電器2YQJ1～5。其中2YQJ1～5為雙位置繼電器，II組母線TV二次電壓經其常開接點給相應的保護及自動裝置提供母線電壓（如III組母線TV二次電壓A640I→2YQJ常開接點→7UD9→A721→1ZK1常開接點→線路主一保護）。2YQJ6～7為常規繼電器，其常接點供信號和指示回路。

圖3 母線TV二次電壓切換裝置的控制回路原理圖

2 一起因電壓切換裝置故障引起的全站失壓典型事故分析

電壓切換裝置故障示意如圖4所示。

圖4 電壓切換裝置故障示意圖

2.1 事故經過概述

江川變電站220 kV部分電氣主接線如圖5所示。為檢修2522隔離開關，進行了以下倒閘操作。將220 kVⅡ母負荷倒至Ⅰ母運行，合上2021、2541刀閘，拉開2022、2542刀閘，斷開212開關，拉開2122、2121刀閘，將220 kV II組母線轉檢修。當斷開212開關時，2901Ⅰ母TV保護電壓空開、B相計量電壓空開跳閘，導致I組母線TV二次電壓消失。220 kV線路備自投裝置動作，發分253、254開關命令，合251開關命令。因251開關滿足距離手合后加速條件，所以251開關加速跳閘，造成江川變全站失壓事故。通過這樣的方式實現模擬量輸入輸出功能測試。

圖5 江川變電站220 kV部分主接線圖

2.2 事故原因分析

造成此次事故的直接原因是在倒母線操作結束，斷開212開關時，I組母線一次側母線失壓。因2542刀閘輔助常閉接點未接通（參見圖4和圖5），導致II路切換繼電器2YQJ未復歸，其常開接點未斷開，II組母線TV經如下回路形成反充電回路。I組母線TV電壓→1ZK→1CDJ→A630→1YQJ常開接點→A721→2YQJ常開接點→A640→2CDJ常開接點→1ZK→II組母線TV二次側→II組母線TV一次側。I組母線TV二次側經II組母線TV二次側再到II組母線TV一次側反充電，I組母線TV二次側空開過負荷跳閘，導致I組母線TV二次電壓消失，220 kV線路備自投裝置動作，發分253、254開關命令，合251開關命令，因251開關滿足距離手合后加速條件，所以251開關加速跳閘，造成江川變全站失壓事故。

在倒閘操作過程中，254開關I母運行燈已點亮，II母運行燈已熄滅，I/II切換繼電器同時動作指示燈已熄滅。檢查項目齊全完整，檢查結果正確。之所以未發現2YQJ雙位置繼電器未復歸，2YQJ常開接點未斷開的故障，是因為254開關I母運行燈、II母運行燈及I/II母切換繼電器同時動作指示燈都采用單位置切換繼電器常開接點供電。該繼電器由母線側刀閘輔助常開接點閉合啟動，常開接點斷開時返回，僅反映母線側刀閘輔助常開接點的運行位置，不能反映母線電壓供電回路用雙位置繼電器的復歸狀態。

3 雙母線接線方式下支路電壓切換裝置改進設計方案

改進后切換繼電器控制回路如圖6所示，支路開關母線TV二次電壓切換裝置的控制回路原理見圖3。

圖6 改進設計后切換繼電器控制回路原理圖

由I組母線側刀閘1G輔助常開觸點啟動I路切換繼電器1YQJ1～7，由I組母線側刀閘1G輔助常閉觸點復歸I路切換繼電器1YQJ1～6，其中1YQJ1～6為雙位置繼電器，I組母線TV二次電壓經其常開接點給相應的保護及自動裝置提供母線電壓（如I組母線TV二次電壓A630I→1YQJ常開接點→7UD9→A721→1ZK1常開接點→線路主一保護）。1YQJ7為常規繼電器，其常開接點供信號和指示回路。

由II組母線側刀閘2G輔助常開觸點啟動II路切換繼電器2YQJ1～7，由II組母線側刀閘2G輔助常閉觸點復歸II路切換繼電器2YQJ1～6，其中2YQJ1～6為雙位置繼電器。II組母線TV二次電壓經其常開接點給相應的保護及自動裝置提供母線電壓（如III組母線TV二次電壓A640I→2YQJ常開接點→7UD9→A721→1ZK1常開接點→線路主一保護）。2YQJ7為常規繼電器，其常接點供信號和指示回路。

原設計方案信號回路如圖7所示。I母運行指示燈由單位置繼電器1YQJ6常開觸點供電，II母運行指示燈由單位置繼電器2YQJ6常開觸點供電，切換繼電器同時動作信號由1YQJ6和2YQJ6常開觸點供電，僅反映1G或2G刀閘常開輔助接點的運行位置。當刀閘拉開而刀閘輔助常閉觸點不轉換閉合的缺陷不能通過I母或II母運行指示燈及切換繼電器同時動作信號反映出來。根據南方電網公司反事故措施要求，新投設備運行電壓切換裝置的電壓切換回路及其切換繼電器同時動作信號采用保持（雙位置）繼電器接點，切換繼電器回路斷線或直流消失信號應采用隔離開關常開接點啟動的不保持（單位置）繼電器接點。

圖7 母線TV二次電壓切換裝置信號原理圖

改進設計后的就地信號原理如圖8所示。I組母運行指示燈（1G合閘Ⅰ母燈）用常規繼電器1YQJ7常開觸點供電，用于監視Ⅰ組母線刀閘常開輔助接點的運行狀態。Ⅰ母切換繼電器動作指示燈用雙位置繼電器1YQJ6常開觸點供電，用于監視I組母線刀閘常閉輔助接點的運行狀態。Ⅱ組母運行指示燈（2G合閘Ⅱ母燈）用常規繼電器1YQJ7常開觸點供電，用于監視Ⅱ組母線刀閘常開輔助接點的運行狀態。Ⅱ母切換繼電器動作指示燈用雙位置繼電器2YQJ6常開觸點供電，用于監視Ⅱ組母線刀閘常閉輔助接點或切換繼電器的運行狀態。

圖8 母線TV二次電壓切換裝置就地信號原理圖

改進設計后的遠方信號原理圖如圖9所示。I組母運行指示燈（1G合閘Ⅰ母燈）用常規繼電器1YQJ7常開觸點供電，用于監視Ⅰ組母線刀閘常開輔助接點的運行狀態。Ⅱ組母運行指示燈（2G合閘Ⅱ母燈）用常規繼電器2YQJ7常開觸點供電，用于監視Ⅱ組母線刀閘常開輔助接點的運行狀態。切換繼電器同時動作用雙位置1YQJ5和2YQJ5供電，用于指示Ⅰ、Ⅱ母線側刀閘同時合閘，母線電壓互感器二次電壓并列運行的特殊工作狀態。控制電源故障由電壓監視繼電器常閉接點供電，用于監視控制電源是否正常。

圖9 母線TV二次電壓切換裝置遠方信號原理圖

4 結 論

I母運行指示燈、II母運行指示燈及切換繼電器同時動作指示信號改由相應的雙位置切換繼電器供電后，通過監視I母運行指示燈、II母運行指示燈以及切換繼電器同時動作信號，可間接判斷電壓切換回路的完好性，有效防止刀閘拉開而刀閘輔助常閉觸點未閉合，電壓切換回路未斷開的故障。通過雙母線接線支路開關電壓切換裝置改進設計，無需運行人員通過測量二次電壓來判斷電壓切換回路是否斷開，節約了人力成本，同時避免了測量操作不當引起的安全問題。綜合以上分析，通過對直流控制保護主機板卡自動測試的研究，有利于直流輸電控制保護系統主機的正常工作，同時對直流輸電工程的運維具有一定的指導和借鑒作用。