變電站二次回路帶電測量端子可靠性分析及應(yīng)用

丁 健 王興佳

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司茂名供電局）

0 引言

受環(huán)境因素、設(shè)備因素、人員操作等影響，變電站二次回路帶電測量事故頻發(fā)，嚴(yán)重影響了變電站的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。尤其是在壓板電壓測量過程中，一旦操作失誤或測量短接，將直接引起接地事故，造成設(shè)備誤動作，導(dǎo)致區(qū)域大面積斷電。因此，關(guān)注變電站二次回路帶電測量問題，研制一種高可靠性高安全性的變電站二次回路帶電測量端子，輔助電力運(yùn)維人員實(shí)現(xiàn)壓板電壓的精準(zhǔn)測量、高效測量及安全測量，具有現(xiàn)實(shí)緊迫性。

1 變電站二次設(shè)備概述

變電站二次設(shè)備是變電系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，其可通過在線監(jiān)測、控制回路、調(diào)度規(guī)劃等實(shí)現(xiàn)對一次設(shè)備工作數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)設(shè)和調(diào)整，還能夠針對外部環(huán)境、運(yùn)行工況等實(shí)時優(yōu)化和完善，從根本上改善了變電站的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益，已經(jīng)成為新時期人們關(guān)注的焦點(diǎn)。信息與控制系統(tǒng)由各種檢測設(shè)備、熔斷器、控制開關(guān)、控制電纜、測量儀表、繼電器、控制和信號元件、自動裝置、繼電保護(hù)裝置、電流、電壓互感器、通信設(shè)備、安全保護(hù)裝置、自動控制裝置以及監(jiān)控自動化、調(diào)度自動化系統(tǒng)組成。二次設(shè)備按一定的要求連接在一起所構(gòu)成對一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)的的電氣回路，稱為二次回路或二次接線系統(tǒng)。

2 變電站二次回路具體類型及作用

變電站二次回路可通過控制隔離開關(guān)及斷路器動作，實(shí)現(xiàn)分合閘操作；可通過敏感元件及信號元件獲取關(guān)鍵設(shè)備的位置信號、動作信號和電氣信號；可在隔離開關(guān)、繼電器及斷路器等動作配合下快速隔離故障區(qū)間；可通過遠(yuǎn)動保護(hù)及遠(yuǎn)程調(diào)度實(shí)現(xiàn)無人值守和遠(yuǎn)程調(diào)控等。綜合來說，變電站二次回路系統(tǒng)直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行。而用于檢測變電站二次回路的測量端子主要起監(jiān)測、防護(hù)責(zé)任。全面檢測整個變電站的二次回路連接性能，保障變電站二次設(shè)備動作的準(zhǔn)確性，為變電站自動化系統(tǒng)和二次設(shè)備的驗(yàn)收、改造、改進(jìn)等提供技術(shù)依據(jù)，有利于電網(wǎng)安全生產(chǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行。

3 變電站二次回路運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)

現(xiàn)常用的有兩種測試端子，一種是帶隔刀端子，一種是電流測試端子。帶隔刀端子主要用于信號的斷開，沒有設(shè)置測試孔，通過拉開隔刀，它也可以用于測量電流和接入外部信號。缺點(diǎn)在于一要事先拉開隔刀，操作完成后恢復(fù)，增加操作步驟；二是沒有測試孔，需要用手保持測量線，不便于工作。電流測試端子雖然能高效準(zhǔn)確地測量電流和接入外部信號，但進(jìn)行電流測試和接入外部信號前，需要斷開端子內(nèi)的連接，增加操作步驟。此外，電流測試端子通常用于大電流通斷，其工作電壓、電流和耐壓水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般二次控制回路，將其大量用于二次回路，成本投入偏大。

此外，當(dāng)二次回路存在接線錯誤或缺陷時，極容易造成變電站保護(hù)設(shè)備誤動或拒動，降低變電站供電可靠性，影響電力有效供給。而且，二次回路當(dāng)中的CT（電流互感器）開路和PT（電壓互感器）短路均屬于危險(xiǎn)狀態(tài)，容易造成設(shè)備和人身事故。因此，變電站在新站或改造站投運(yùn)之前或涉及PT，CT二次回路更改變動時，必須在送電前對變電站內(nèi)各組電壓電流二次回路進(jìn)行仔細(xì)檢查及試驗(yàn)，以確保各電壓電流回路連接正確。此外，當(dāng)電壓電流二次回路已經(jīng)接線完畢，部分重要電壓電流二次回路必須通過帶負(fù)荷試驗(yàn)，驗(yàn)證其回路的正確性。這就需要性能穩(wěn)定、可靠的變電站二次回路帶電測量端子，以應(yīng)對異常情況下的斷路器的誤動作。比如使用的儀器儀表故障，操作人員選錯檔位，造成的斷路器的誤動作。比如供電運(yùn)行人員在操作母差屏的出口壓板時，由于萬用表的故障，造成直流接地，繼而造成運(yùn)行設(shè)備誤動作的電力事件。這些都是二次回路帶電測量面對的現(xiàn)實(shí)問題，也是新型變電站二次回路帶電測量端子需要應(yīng)對或者規(guī)避的問題。

4 具有高可靠性高安全性的變電站二次回路帶電測量端子功能設(shè)定

4.1 使用時更方便快捷

一種用于二次回路的測試端子，能方便地進(jìn)行電壓、電流測量，能方便地接入外部信號。而在測試過程中僅需要將測試線插入即可，無需額外的操作，無需解除原接線。因此更方便現(xiàn)場使用，易操作，滿足現(xiàn)場使用要求。測量端子主要包括盤外側(cè)接線柱和盤內(nèi)側(cè)接線柱，盤外側(cè)接線柱與盤外側(cè)導(dǎo)體相連接，盤內(nèi)側(cè)接線柱與盤內(nèi)側(cè)導(dǎo)體相連接；在盤外側(cè)導(dǎo)體上設(shè)有與外部連通的盤外側(cè)測試孔，在盤內(nèi)側(cè)導(dǎo)體上設(shè)有與外部連通的盤內(nèi)側(cè)測試孔；盤外側(cè)導(dǎo)體與盤內(nèi)側(cè)導(dǎo)體之間設(shè)有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)體和轉(zhuǎn)軸，導(dǎo)體設(shè)于盤內(nèi)側(cè)測試孔的下方，與轉(zhuǎn)軸相連，并能繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；在導(dǎo)體的下部設(shè)有復(fù)位彈簧，在導(dǎo)體上還設(shè)有絕緣塊，絕緣塊設(shè)于盤內(nèi)側(cè)測試孔的正下方。在大型的Ⅰ/o盤柜內(nèi)，可以多達(dá)近千個測量通道，在完成配線工作后往往需要對柜內(nèi)接線及Ⅰ/o通道進(jìn)行檢驗(yàn)，具有高可靠性高安全性的變電站二次回路帶電測量端子的使用將大大縮減工作量。

4.2 不影響正常電壓測量

為增強(qiáng)接線的安全性、可靠性和便捷性，在大量導(dǎo)線互聯(lián)時往往在接頭處設(shè)置接線端子。該端子一側(cè)將金屬片和導(dǎo)線使用塑料封裝固定，另一側(cè)帶螺栓，可與其他導(dǎo)線通過螺絲緊固，從而形成完整的接線，操作非常便捷，實(shí)用效益顯著。

本次設(shè)計(jì)的變電站二次回路帶電測量端子采用上述封裝方式，其在使用過程中可先根據(jù)信號回路線號，依次測量信號回路數(shù)值，并根據(jù)變化趨勢快速判斷信號回路故障區(qū)域，準(zhǔn)確定位故障端子區(qū)間。再使用量表對故障接點(diǎn)兩端進(jìn)行復(fù)測，確認(rèn)信號通斷是否正常，直至查找到準(zhǔn)確故障點(diǎn)，進(jìn)行有效處理。變電站二次回路帶電測量端子可以測量懷疑節(jié)點(diǎn)處兩端電位，如果輔助節(jié)點(diǎn)導(dǎo)通，則節(jié)點(diǎn)兩端具有相同電位，如果測量處節(jié)點(diǎn)兩端極性相反，說明在測量點(diǎn)前有斷線或接線不牢，甚至端子接錯。

本次設(shè)計(jì)的變電站二次回路帶電測量端子在使用過程中操作非常便捷，可短接懷疑節(jié)點(diǎn)兩端端子，觀察信號是否恢復(fù)正常，如果恢復(fù)正常，說明短接處前存問題，不斷向前短接，直至查找出故障點(diǎn)。上述過程中僅需要一個人就可以到場進(jìn)行測量，將帶電測試工作由原來的小時級降低到分鐘級，值得深入研究和拓展應(yīng)用。

4.3 及時阻止直流接地

具有高可靠性高安全性的變電站二次回路帶電測量端子進(jìn)行變電站二次回路帶電測量，主要用高內(nèi)阻萬用表對地或者對正負(fù)電源，將二次回路分段進(jìn)行電壓電位的測量，以確定故障位置。在故障點(diǎn)尋找工作中，可以防止電壓回路短路，直流回路接地，避免新故障點(diǎn)的產(chǎn)生和事故的擴(kuò)大。使用變電站二次回路帶電測量端子時先查看回路是否有電壓（或電流），在確認(rèn)該回路無電壓、無電流時，用萬用表、絕緣電阻表等檢查回路元件的通斷。在使用絕緣電阻表檢查絕緣時應(yīng)斷開本回路交直流電源，斷開與其他回路的接線，拆除電流的接地點(diǎn)后方可搖測，這樣可以最大限度防止向電容元件充電，避免損壞保護(hù)裝置中的元器件。即便在設(shè)備故障以及人為選錯萬用表檔位時，依然可以阻止直流接地。

5 變電站二次回路帶電測量端子應(yīng)用分析

在直流絕緣監(jiān)察系統(tǒng)的回路上，假定控制母線的額定電壓為Uе，正負(fù)控制母線對地的絕緣電阻相等，則正常運(yùn)行時+KM對地的電壓為＋50%Uе，-KM對地的電壓為-50%Uе。可以看出，這時在抗干擾電容以及蓄電池正、負(fù)極的對地電容上的充電電壓為50%Uе。為了抗干擾，目前變電站各種裝置都在電源回路上接了抗干擾電容，這種做法對二次回路帶來一定的影響。如圖1所示，B點(diǎn)發(fā)生接地時，B點(diǎn)電壓為0，C點(diǎn)電壓由于直流系統(tǒng)負(fù)對地電容的作用，電壓不能突變，為-50%Uе，因此會對繼電器產(chǎn)生一個以+50%Uе的初始電壓。時間常數(shù)與直流系統(tǒng)對地電容C1和C2、對地絕緣電阻及絕緣監(jiān)察裝置的橋電阻有關(guān)。

圖1 接地狀態(tài)喜愛繼電器的初始電壓顯示

使用具有高可靠性高安全性的變電站二次回路帶電測量端子對二次回路重要節(jié)點(diǎn)實(shí)施電壓監(jiān)測，通過電壓實(shí)時分析二次回路運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)缺陷對缺陷進(jìn)行檢修，為電力安全生產(chǎn)提供必要保障。可以說，具有高可靠性高安全性的變電站二次回路帶電測量端子的研制，有利于提高現(xiàn)場帶電測量的安全性，同時，可有效提高現(xiàn)場作業(yè)安全水平，對確保保護(hù)設(shè)備安全可靠運(yùn)行具有重要意義，進(jìn)而確保電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

6 結(jié)束語

二次回路反映的是電力一次系統(tǒng)的工作狀態(tài)，控制一次系統(tǒng)，并在其發(fā)生異常時能及時發(fā)出信號，提醒運(yùn)維人員及時處理。可見，變配電所內(nèi)的二次回路是承擔(dān)變配電任務(wù)的主設(shè)備，為變配電設(shè)備的正常運(yùn)行提供保障。本文提出的一種具有高可靠性高安全性的變電站二次回路帶電測量端子采用電路原理。即在測量回路增加高阻，即能測得電壓，又不會誤動，是二次回路電壓電流帶電檢測的主要輔助工具。