變電站二次電壓回路運行注意事項

王洪儉

(國網浙江省電力有限公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314033)

0 引言

變電站電壓互感器(potential transformer，PT)二次側電壓并列、切換回路設計廣泛適用于內橋、單母分段、雙母線等各種接線方式。電壓并列回路能夠保障一段母線PT故障或檢修時，兩段母線中的另一段母線PT通過二次并列回路提供正確的電壓量供保護裝置使用；電壓切換回路能夠保障計量、保護裝置根據母線隔離刀閘的切換自動選擇相應母線PT的二次電壓。但生產現場實際因一系列原因，時有發生因設計不合理、倒閘操作時檢查不到位而造成PT二次側向一次側反送電事故。

1 雙位置電壓切換繼電器復位回路斷線

1.1 事故概況

某220 kV變電站220 kV配電裝置采用雙母單分段接線方式，三段母線正常并列運行。220 kV Ⅰ，Ⅲ母分段斷路器間隔電流互感器爆炸，母差正確動作切除Ⅰ，Ⅲ段母線；因原運行在Ⅰ母的一回220 kV線路保護電壓切換箱Ⅱ母隔離刀閘分位開入回路斷路，相應電壓切換繼電器未能復位，使得Ⅰ，Ⅱ母電壓切換回路二次誤并列，造成Ⅱ母PT通過二次電壓回路對Ⅰ母PT及Ⅰ母反充電，Ⅱ母PT二次電壓總空開跳閘，使得運行在Ⅱ母的剩余220 kV電源線路保護失壓，已進入故障處理程序的距離保護Ⅲ段動作，造成全站停電。

1.2 原因分析

該案例的主要事故原因是電壓切換回路設計不合理，電壓切換回路采用雙位置繼電器接點，而“切換繼電器同時動作”信號采用單位置繼電器接點(如圖1所示)，致使二次電壓回路長期并列而無法被發現。

圖1 切換繼電器同時動作信號回路

線路運行在Ⅰ母，Ⅰ母電壓切換繼電器(1YQJ1～1YQJ7)動作，相應常開接點正常閉合。Ⅱ母隔離刀閘分位，因其開入回路斷路，Ⅱ母電壓切換繼電器驅動回路斷線失電，Ⅱ母電壓切換繼電器2YQJ1～2YQJ3掉電失磁復位，相應常開接點斷開，此時“切換繼電器同時動作”信號回路中1YQJ1常開接點閉合、2YQJ1常開接點斷開，不會發出“切換繼電器同時動作”告警。而Ⅱ母電壓切換繼電器2YQJ4～2YQJ7系雙位置繼電器，掉電后復位線圈無法勵磁，保持切換前的狀態，常開接點保持閉合狀態，Ⅰ母、Ⅱ母電壓小母線通過該線路間隔的電壓切換繼電器接點并列運行。

該案例中母差保護動作切除Ⅰ母瞬間，Ⅰ母失電，Ⅱ母PT開始通過二次電壓回路向Ⅰ母反充電。因電壓互感器是一種小容量、大變比的降壓變壓器，在一次側無電源、二次側反充電的情況下，由于其阻抗從二次側看進去非常小，將產生很大的充電電流，從而致使Ⅱ母PT二次電壓總空開跳閘。

2 電壓并列切換開關投入方式錯誤

2.1 事故概況

某500 kV變電站500 kV配電裝置采用雙母線接線方式，兩段母線正常并列運行，母線電壓并列裝置并列切換開關投入“自動”位置（即“并列”位置，二次電壓并列與否由母斷路器及其兩側隔離刀閘自動控制），二次電壓并列。因配合檢修工作，500 kVⅠ母需陪停，母聯斷路器分閘拉停Ⅰ母過程中，Ⅰ母已斷電，因母聯斷路器主觸頭分閘與輔助接點切換存在20～30 ms的延時，Ⅰ，Ⅱ母電壓并列回路延時解列，造成Ⅱ母PT通過二次電壓并列回路對Ⅰ母PT及Ⅰ段母線反充電，Ⅱ母PT二次電壓總空開跳閘，運行在Ⅱ母上的間隔保護裝置及母線保護屏裝置相繼發出“PT斷線”告警。

2.2 原因分析

該案例的主要事故原因是運行人員不熟悉電壓并列回路的原理，對電壓并列回路的運行風險和注意事項沒有足夠的認識。一是忽略了一次開關設備固有動作特性對二次設備運行的影響，將并列裝置并列切換開關投入“自動”位置；二是Ⅰ母停電倒閘操作過程中，在Ⅰ母PT二次側電壓空氣開關未斷開、PT與二次電壓小母線未隔離的情況下，即拉停Ⅰ母及母線設備。

3 母線隔離刀閘輔助接點未切換

3.1 事故概況

某220 kV變電站220 kV配電裝置采用雙母帶旁路接線方式，母線正常并列運行。因配合檢修工作，220 kVⅠ母需陪停。停電操作首先將Ⅰ母上運行間隔倒換至Ⅱ母，因旁路斷路器間隔Ⅰ母隔離刀閘輔助接點未切換，Ⅰ母PT二次電壓空氣開關未斷開，造成Ⅱ母PT通過二次電壓回路對Ⅰ母PT及Ⅰ段母線反充電。因Ⅱ母PT二次電壓總空氣開關容量配置不當，未動作跳閘切斷反充電回路，產生的大電流燒毀220 kV旁路電壓切換插件，同時造成運行中的220 kVⅡ母PT隔離刀閘輔助接點熔斷，運行在Ⅱ母上的間隔保護裝置二次電壓全失。導致運行中的Ⅱ母所有保護及安全自動裝置無法采集電壓，型號為LFP-901A，LFP-902A，RCS-902C的線路保護失去主保護以及距離保護，安全穩定控制裝置失去電壓切換判據，嚴重影響繼電保護裝置動作的可靠性和準確性，危及設備的安全運行。

3.2 原因分析

該案例相較于前兩個案例，產生的影響更大。造成此次事故的原因較多，一是旁路斷路器間隔Ⅰ母隔離刀閘輔助接點未切換，倒換至Ⅱ母運行后，Ⅰ，Ⅱ母電壓切換繼電器同時動作，未被操作人員及時發現并處置，造成Ⅰ，Ⅱ母電壓二次回路并列；二是拉停Ⅰ母前未斷開Ⅰ母PT二次側電壓空氣開關，將Ⅰ母PT與二次電壓小母線隔離；三是母線PT二次側電壓空氣開關配置不當，未能正確動作切斷反充電回路。

4 運行注意事項

4.1 規范電壓切換繼電器選型

國家電網公司企業標準《線路保護及輔助裝置標準化設計規范》明確規定，220 kV電壓等級線路保護裝置雙套配置，電壓切換箱(插件)也雙套配置，刀閘輔助觸點采用單位置輸入方式，即采用單位置輸入的繼電器接法簡單、便于實現。由于單位置繼電器不具備自保持特性，刀閘分閘后立即自動復位，避免了二次電壓回路誤并列。

正因為單位置繼電器的非自保持特性，當切換回路直流電源失去后，繼電器自動復位，其接點斷開，二次設備失去電壓信號，保護復壓閉鎖開放、距離保護閉鎖。如果保護裝置因區外故障已啟動時失去電壓信號，不再進入PT斷線、保護閉鎖的邏輯判別，易導致距離保護誤動作，因此規范同時要求，單位置輸入方式下，電壓切換直流電源與對應保護裝置直流電源共用自動空氣開關。

110 kV及以下電壓等級線路保護若配置單套電壓切換箱(回路)，隔離刀閘輔助接點采用雙位置輸入方式，即采用雙位置輸入的繼電器。

4.2 同源設計電壓切換主回路與信號回路

出線或變壓器間隔母線隔離刀閘輔助接點不切換、電壓切換繼電器接點粘連、雙位置繼電器復位線圈掉電等原因都有可能致使Ⅰ，Ⅱ母電壓切換繼電器常開接點同時閉合，造成Ⅰ，Ⅱ母PT二次電壓回路誤并列。此時，如果“切換繼電器同時動作”信號回路按照圖2所示改接線，即可及時告警，正確處置后可以避免進一步造成反充電事故。

圖2 “切換繼電器同時動作”信號回路改接線

4.3 正確使用二次電壓回路并列切換開關

兩段母線正常并列運行時，如并列切換開關BQK投入“并列(或自動)”位置，二次電壓小母線自動并列。母線故障切除其中一段母線時，因母聯(分段)斷路器輔助接點滯后于主觸頭切換，存在運行母線PT二次側向故障母線瞬時反充電的隱患，將造成事故范圍擴大。

正確的做法是，正常情況下，無論一次母線并列與否，并列切換開關BQK均應投入“分列( 或非自動)”位置，二次電壓小母線各自獨立運行。當其中一段母線PT停電檢修，需要二次側電壓并列時，一定要先檢查確認兩段母線一次側并列運行，才能將二次側并列；PT檢修完畢送電時，也要避免通過二次并列回路向停運PT反送電感應高電壓的情況。

4.4 規范母線壓變停役操作步驟

并列裝置并列切換開關BQK誤投入“并列(或自動)”位置或接點粘連、出線或變壓器間隔電壓切換繼電器同時動作(常開接點閉合)或接點粘連等，均有可能導致兩段母線并列運行時二次電壓小母線自動并列。拉停母線或母線PT前，應提前斷開相應壓變二次側電壓空氣開關，切斷二次電壓回路，消除運行母線PT二次側向停電母線反充電的隱患。同時，斷開待停母線PT二次側電壓空氣開關(包括保護和計量)后，還需要測量確認空氣開關二次電壓小母線側電壓為零，如果電壓不為零，說明電壓切換或并列回路存在誤并列，必須檢查確認故障原因并消除后，才能繼續操作。

反之，母線送電時，也應先給母線充電，然后再合上二次電壓空氣開關，否則一旦二次回路存在誤并列，必將造成人身傷害和設備燒毀事故。

4.5 嚴禁擅自變更母線PT檢修作業現場安全措施

母線PT單獨檢修維護時，兩段母線PT二次一般已提前并列運行。此時如果母線PT隔離刀閘輔助接點未可靠切換或電壓重動繼電器接點粘連，二次電壓空氣開關二次側帶電，一經合閘，即可反充電至檢修作業現場，輕則導致兩段母線電壓全失，重則造成人身傷害和設備燒毀事故。

5 結束語

在分析變電站二次電壓并列、切換回路工作原理的基礎上，選取三個典型事故案例詳細分析生產現場易導致事故發生的隱患點和注意事項，最后總結梳理了二次電壓并列、切換回路在設計和運行階段的一些注意事項或改進措施，以指導變電站生產現場實際應用。