胡航帆，李玉杰

(1．哈爾濱電業(yè)局，黑龍江 哈爾濱150001;2．沈陽(yáng)工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng)110136)

0 引言

近幾年，由于隔離開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)、電壓互感器二次空開(kāi)容量、繼電器觸點(diǎn)容量和運(yùn)行人員操作等出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致PT二次跳閘和電壓切換回路燒毀，造成了保護(hù)裝置失壓等事故時(shí)有發(fā)生，而且危害較大［1］。對(duì)此，本文從二次電壓回路的原理出發(fā)，對(duì)二次電壓回路的問(wèn)題進(jìn)行了分類和分析，并提出了預(yù)防此類事故的相應(yīng)措施。

1 二次電壓回路的作用

對(duì)于雙母線系統(tǒng)上所連接的電氣元件的電壓保護(hù)或者電流電壓連鎖的保護(hù)，在兩組母線分列運(yùn)行或兩組母線并列運(yùn)行而其中一組母線PT檢修時(shí)，其所需電壓的引入，應(yīng)滿足保護(hù)及自動(dòng)裝置的二次電壓隨同主接線一起進(jìn)行切換，使得電壓互感器二次繞組的電壓狀態(tài)(有/無(wú))和電壓互感器的運(yùn)行狀態(tài)(投入/退出)保持對(duì)應(yīng)關(guān)系，以免發(fā)生電壓互感器退出運(yùn)行時(shí)的二次電壓反充電和繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)。

這里需要明確三個(gè)概念，分別是電壓重動(dòng)、電壓并列、電壓切換。電壓重動(dòng)、電壓并列是對(duì)電壓互感器二次回路而言的，適用于某個(gè)電壓等級(jí)母線上所有電壓互感器的配合。而電壓切換針對(duì)某個(gè)具體間隔，它指的是一個(gè)雙母線的電氣設(shè)備依靠隔離開(kāi)關(guān)在兩條母線之間變換連接位置時(shí)，其二次設(shè)備如何對(duì)應(yīng)的變換二次電壓的來(lái)源，即如何在兩條母線上的兩組電壓互感器重動(dòng)后的二次電壓輸出端上進(jìn)行切換。

2 二次電壓回路的原理分析

對(duì)于不同廠家的電壓并列切換裝置其二次電壓回路有所不同，但其PT二次電壓引入保護(hù)裝置的原理類似，本文以圖1所示的二次電壓回路為例，從原理上來(lái)說(shuō)明電壓重動(dòng)、并列、切換的過(guò)程［2］。

圖1 二次電壓回路

一個(gè)完整的二次電壓回路有兩部分，電壓重動(dòng)/并列回路、電壓切換回路，如圖2、圖3所示。

圖1所示二次電壓回路中，u1，u2為I母、II母PT二次電壓，1Q、2Q為 I母、II母 PT二次空開(kāi)，1KCE、2KCE、3KCE為重動(dòng)/并列回路重動(dòng)繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)，1YM、2YM為 I母、II母電壓小母線，1YQ、2YQ為電壓切換回路電壓切換繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)。

圖2 電壓重動(dòng)/并列回路

圖3 電壓切換回路

圖2所示電壓重動(dòng)/并列回路中，1G、2G、MDL為I母電壓互感器隔離開(kāi)關(guān)、II母電壓互感器隔離開(kāi)關(guān)、母聯(lián)開(kāi)關(guān)常開(kāi)接點(diǎn)，KK為電壓并列切換把手，1KCE、2KCE、3KCE 為 I母、II母、電壓并列重動(dòng)繼電器。

圖3所示電壓切換回路中，3G1、4G1為某線路I母、II母隔離開(kāi)關(guān)的常開(kāi)接點(diǎn)、3G2、4G2為某線路I母、II母隔離開(kāi)關(guān)的常閉接點(diǎn)，1YQ、2YQ為I母、II母電壓切換繼電器。

2．1 正常分列運(yùn)行

I母PT投入運(yùn)行時(shí)，1G常開(kāi)接點(diǎn)閉合，I母重動(dòng)繼電器1KCE動(dòng)作，其常開(kāi)接點(diǎn)1KCE閉合，I母電壓u1經(jīng)電壓互感器變換輸出后，經(jīng)空氣開(kāi)關(guān)1Q、1KCE引入I母電壓小母線，輸出給相關(guān)二次設(shè)備。某一線路運(yùn)行在I母，其I母隔離開(kāi)關(guān)常開(kāi)接點(diǎn)3G1閉合，I母電壓切換繼電器1YQ動(dòng)作，其常開(kāi)接點(diǎn)1YQ閉合，將I母PT電壓引入該線路保護(hù)裝置。II母PT投入運(yùn)行情況與其類似。

2．2 母線PT檢修

I母PT檢修退出運(yùn)行，II母PT正常投入運(yùn)行，母聯(lián)MDL在合位，電壓切換把手KK并列閉合時(shí)，電壓并列重動(dòng)繼電器3KCE動(dòng)作，其常開(kāi)接點(diǎn)3KCE閉合，將II母電壓u2通過(guò)空氣開(kāi)關(guān)2Q、閉合的II母重動(dòng)繼電器常開(kāi)接點(diǎn)2KCE引入I母電壓小母線1YM，輸出給I母相關(guān)元件的二次設(shè)備。某一線路運(yùn)行在I母，仍通過(guò)其常開(kāi)接點(diǎn)1YQ將II母PT電壓u2引入該線路保護(hù)裝置。II母PT檢修退出運(yùn)行，與此類似。

2．3 線路倒母線

某一線路原運(yùn)行在I母，將其由I母倒至II母運(yùn)行。當(dāng)合上II母隔離開(kāi)關(guān)4G時(shí)，其常開(kāi)接點(diǎn)4G1閉合，電壓切換繼電器2YQ得電，其常開(kāi)接點(diǎn)2YQ閉合，而此時(shí)I母隔離開(kāi)關(guān)3G也在合位，其電壓切換繼電器常開(kāi)接點(diǎn)1YQ也閉合，I母、II母電壓同時(shí)引入保護(hù)裝置，后臺(tái)機(jī)報(bào)“電壓切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”信號(hào)，如圖4所示。當(dāng)拉開(kāi)I母隔離開(kāi)關(guān)3G時(shí)，其常閉接點(diǎn)3G2閉合，電壓切換繼電器1YQ復(fù)歸，其常開(kāi)接點(diǎn)1YQ斷開(kāi)，此時(shí)I母電壓消失，II母電壓引入保護(hù)裝置，“電壓切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”信號(hào)消失。

圖4 電壓切換繼電器同時(shí)動(dòng)作回路

3 二次電壓回路存在的問(wèn)題及解決措施

3．1 電壓重動(dòng)/并列回路

3．1．1 因重動(dòng)繼電器輔助接點(diǎn)粘連引起的電壓互感器反充電

在電壓重動(dòng)/并列回路中，正常運(yùn)行時(shí)，存在因電壓并列重動(dòng)繼電器3KCE在電壓并列操作結(jié)束后，未能可靠復(fù)歸或者其常開(kāi)接點(diǎn)3KCE觸點(diǎn)容量在電壓回路故障時(shí)通過(guò)故障電流，發(fā)生粘連現(xiàn)象，3KCE常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，致使I母、II母PT二次側(cè)非正常并列。

在圖1的二次電壓回路示意圖，若此時(shí)兩母線為分列運(yùn)行，即便此時(shí)運(yùn)行人員無(wú)任何操作，因I母、II母存在電壓差，則在電壓重動(dòng)/并列回路中產(chǎn)生很大的環(huán)流，當(dāng)其環(huán)流大到一定值時(shí)，造成母線PT過(guò)負(fù)荷，二次空氣開(kāi)關(guān)跳閘，使得全部保護(hù)失去電壓，或者燒毀繼電器，使得其常開(kāi)接點(diǎn)發(fā)生粘連，引起保護(hù)裝置誤動(dòng)。

3．1．2 因隔離開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)轉(zhuǎn)換不到位引起的電壓互感器反充電

在電壓重動(dòng)/并列回路中，假如在拉開(kāi)I母PT操作過(guò)程中，因存在I母PT隔離開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)1G轉(zhuǎn)換不到位，造成因重動(dòng)繼電器1KCE未能失電，其常開(kāi)接點(diǎn)1KCE仍閉合。當(dāng)運(yùn)行人員未能將I母PT二次空開(kāi)1Q斷開(kāi)時(shí)，則會(huì)造成II母PT過(guò)負(fù)荷，引起二次空氣開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作跳閘，PT二次電壓全部消失。電壓二次回路等效電路如圖5所示。

圖5 電壓二次回路等效電路圖

圖5中，u1為未能引入電壓小母線的I母PT電壓，u2為引入電壓小母線的II母PT電壓，Z1、Z2為I母TV和II母TV內(nèi)阻抗，當(dāng)忽略兩組電壓互感器差別時(shí)，可認(rèn)為Z1=Z2，ZL為保護(hù)裝置的等效內(nèi)阻抗。

流入I母電壓小母線的電流i1為

流入I母電壓互感器二次側(cè)的電流i2為

由于TV的內(nèi)阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于保護(hù)裝置的內(nèi)阻抗，因此有

而II母PT二次空氣開(kāi)關(guān)2Q的選值為正常情況I母未反充電，圖4左邊支路斷開(kāi)時(shí)，II母PT僅帶保護(hù)裝置負(fù)荷時(shí)二次空開(kāi)流過(guò)的電流值。

由此可見(jiàn)，流入I母PT電壓小母線的電流非常大，造成II母PT過(guò)負(fù)荷，二次空氣開(kāi)關(guān)2Q跳閘，造成PT二次電壓消失或者二次空氣開(kāi)關(guān)未能及時(shí)跳閘，造成電壓重動(dòng)/并列板子燒毀。

3．1．3 問(wèn)題分析及對(duì)策

通過(guò)分析，上述故障，除了人為操作原因外，還存在輔助接點(diǎn)轉(zhuǎn)換不到位、重動(dòng)繼電器觸點(diǎn)容量不夠和PT二次空氣開(kāi)關(guān)容量不匹配的問(wèn)題。因此，為了徹底解決這些問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際狀況，應(yīng)采取如下相應(yīng)措施。

1)因隔離開(kāi)關(guān)屬于戶外暴露設(shè)備，運(yùn)行環(huán)境差，可靠性不高，易出現(xiàn)問(wèn)題，所以須選用轉(zhuǎn)換可靠的輔助結(jié)構(gòu)和質(zhì)量好的隔離開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)，并且運(yùn)行人員要加強(qiáng)維護(hù)。

2)所選用的重動(dòng)繼電器應(yīng)保證在斷電時(shí)可靠復(fù)歸，同時(shí)使其觸點(diǎn)容量在發(fā)生短路時(shí)，不至于發(fā)生粘連，宜更換容量更大的重動(dòng)繼電器。

3)一般情況下，電壓重動(dòng)/并列電路板通條的耐受電流為不超過(guò)10 A，所以選擇適當(dāng)?shù)腜T二次空氣開(kāi)關(guān)，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，電壓互感器二次空開(kāi)跳閘，從而預(yù)防電壓并列/重動(dòng)裝置燒毀。

4)運(yùn)行人員在母線PT由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修操作過(guò)程中，拉開(kāi)母線PT一次隔離開(kāi)關(guān)前，必須先斷開(kāi)停電母線PT二次空開(kāi)。

3．2 電壓切換回路

3．2．1 因隔離開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)轉(zhuǎn)換不到位引起的電壓互感器反充電

在電壓切換回路中，假如在單一線路倒母線或者母線由運(yùn)行轉(zhuǎn)檢修的倒母線操作過(guò)程中，當(dāng)拉開(kāi)某一線路母線隔離開(kāi)關(guān)3G過(guò)程中，其常閉接點(diǎn)3G2未閉合，造成1YQ、2YQ同時(shí)動(dòng)作，I母、II母電壓通過(guò)其1YQ、2YQ常開(kāi)接點(diǎn)形成環(huán)路，如果繼續(xù)進(jìn)行操作，無(wú)論是哪種操作順序(先拉開(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān)或者先拉開(kāi)I母PT一次隔離開(kāi)關(guān))，只要出現(xiàn)使I母PT引入二次電壓回路的電壓u1為零時(shí)，此時(shí)仍未拉開(kāi)停電母線I母PT二次空開(kāi)1Q，則會(huì)使II母PT通過(guò)該線路提供的環(huán)路對(duì)I母PT反充電，造成電壓切換元件燒毀或者母線PT二次空開(kāi)2Q跳閘。

3．2．2 問(wèn)題分析及對(duì)策

電壓切換回路中的問(wèn)題主要是因某線路的二次刀閘輔助接點(diǎn)轉(zhuǎn)換不到位和人為操作原因而引起，所以應(yīng)采取如下措施。

1)現(xiàn)在電壓切換裝置燈(I母運(yùn)行、II母運(yùn)行指示燈)只能監(jiān)視隔離開(kāi)關(guān)常開(kāi)觸點(diǎn)，而不能監(jiān)視其常閉觸點(diǎn)的狀態(tài)，運(yùn)行人員操作過(guò)程中不能僅屏該燈判斷母線隔離開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)的是否良好。需要按照反措施要求，對(duì)二次電壓回路進(jìn)行改造，利用雙位置繼電器監(jiān)視電壓切換裝置。

2)對(duì)于“電壓切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”信號(hào)已利用雙位置繼電器觸發(fā)的二次回路，運(yùn)行人員在操作過(guò)程中如果隔離開(kāi)關(guān)其常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)正常轉(zhuǎn)換，則該信號(hào)自動(dòng)復(fù)歸，若轉(zhuǎn)換不到位，該信號(hào)不復(fù)歸，運(yùn)行人員易發(fā)現(xiàn)異常，所以當(dāng)將一條線路從一母線倒至另一母線操作結(jié)束后，必須確認(rèn)“電壓切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”信號(hào)確已復(fù)歸，方可繼續(xù)進(jìn)行操作。

3)運(yùn)行人員在倒母線操作過(guò)程中，必須先斷開(kāi)停電母線PT二次空開(kāi)，然后才允許拉開(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān)或者停電母線PT一次隔離開(kāi)關(guān)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)二次電壓回路不同運(yùn)行狀態(tài)的分析，二次電壓回路故障主要因隔離開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)轉(zhuǎn)換不到位，重動(dòng)/并列繼電器觸點(diǎn)容量不足，以及倒閘操作順序不夠規(guī)范，運(yùn)行人員對(duì)各種信號(hào)的含義理解不明確引起的。因此，只要在投運(yùn)前嚴(yán)格按照反措要求，對(duì)不符合反措的二次回路進(jìn)行整改及運(yùn)行人員加強(qiáng)日常維護(hù)工作的巡視維護(hù)和嚴(yán)格規(guī)范倒閘操作順序，重視后臺(tái)監(jiān)控機(jī)發(fā)出的關(guān)于“電壓切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”信號(hào)，就能預(yù)防此類事故的再次發(fā)生。

［1］國(guó)家電力調(diào)度通信中心．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)典型故障分析［M］．北京:中國(guó)電力出版社，1998．

［2］宋繼成．220～500 kV變電所二次接線設(shè)計(jì)［M］．北京:中國(guó)電力出版社，1998．