邢俐佳

上海電力安裝第一工程有限公司

0 引言

雙母線上連接的電氣元件，其保護裝置所接的母線電壓應(yīng)隨該間隔一次回路一起進行切換。在某段母線電壓互感器停役而母線不停役時，設(shè)置兩段母線電壓互感器切換回路，便于其中一段母線電壓互感器停用時，保證其電壓互感器二次電壓小母線上電壓不間斷，該段母線所接的保護、測量和計量元件可正常運行。母線電壓切換與并列回路不僅關(guān)系繼電保護裝置的正確動作率，且威脅運行及檢修人員的人身安全，危害設(shè)備質(zhì)量。本文結(jié)合實際案例，從電壓切換、并列回路原理和現(xiàn)場回路改進等方面進行分析闡述。

1 電壓切換原理介紹

傳統(tǒng)電壓切換功能利用隔離開關(guān)輔助觸點重動中間繼電器，再利用中間繼電器觸點構(gòu)成電壓切換回路，完成電壓切換功能。

圖1所示的電壓切換回路采用單線圈中間繼電器，不帶自保持功能，在切換回路直流失壓后會造成保護裝置失壓。如設(shè)備連接在Ⅰ母，Ⅰ母刀閘1G動合觸點閉合，1YQJ中間繼電器動作，Ⅰ母PT二次電壓經(jīng)1YQJ-1至保護電壓輸入，而Ⅱ母刀閘2G動合觸點打開，2YQJ中間繼電器未動作，Ⅱ母PT二次電壓回路斷開。

圖1不帶自保持功能的電壓切換回路

圖1 所示電壓切換原理優(yōu)點為回路簡單，缺點為刀閘輔助觸點不可靠時易引起保護裝置失去電壓。為避免上述情況，通常將隔離開關(guān)重動繼電器由常規(guī)中間繼電器改為雙位置繼電器。

如圖2所示的電壓切換回路采用雙線圈中間繼電器，帶自保持功能，在切換回路直流失壓后會保持原有電壓切換回路的導(dǎo)通，不會造成保護失壓。如果設(shè)備連接在Ⅰ母，Ⅰ母刀閘1G動合觸點閉合，動斷觸點斷開，1YQJ中間繼電器動作，Ⅰ母PT二次電壓經(jīng)1YQJ-1至保護電壓輸入，而Ⅱ母刀閘2G動合觸點斷開，動斷觸點閉合，2YQJ中間繼電器被復(fù)歸，Ⅱ母PT二次電壓回路斷開。

圖2 帶自保持功能的電壓切換回路

雙位置繼電器具有兩個線圈，一是工作線圈，二是復(fù)歸線圈，兩個線圈不能同時施加激勵量。當(dāng)工作線圈激勵量失去時，雙位置繼電器觸點能保持在原狀態(tài)位置，直到另一個激勵量施加在復(fù)歸線圈上，觸點才改變當(dāng)前狀態(tài)保持在另一狀態(tài)位置上。如果遇到直流電源消失時，由于沒有激勵量施加在復(fù)歸線圈上，繼電器的觸點不改變狀態(tài)，交流電壓便不會消失。

雙位置繼電器雖可以保證在控制直流電源消失時二次電壓的正常切換。但是，在切換過程中，要求兩組控制觸點必須同時正確動作才能保證切換的可靠，對隔離開關(guān)的輔助轉(zhuǎn)換觸點提出了更高的要求。

2 電壓切換與并列

2.1 PT并列

兩段母線，每段母線各有一臺PT，當(dāng)Ⅰ母PT檢修時，需要退出運行，而此時Ⅰ母的保護繼續(xù)運行（考慮到帶低壓閉鎖功能），保護失去電壓會發(fā)生誤動，此時需用Ⅱ母PT維持兩段母線上的保護電壓，因此，需要PT并列。并列時先并一次，合母聯(lián)/分段開關(guān)，再將PT并列把手切在并列位置。需要將母聯(lián)/分段開關(guān)的兩側(cè)刀閘、開關(guān)接點串接到二次PT并列回路中，確保只有在一次并列的情況下，二次才能并列。

2.2 PT切換

PT切換主要用于雙母運行方式。在雙母運行方式時，由于計量、測量和保護的需要，必須對電壓進行切換。切換模式是二選一，即兩路電壓輸入，一路電壓輸出。主要靠母線側(cè)兩把隔離開關(guān)的輔助接點進行切換。

2.3 并列

電壓切換是從一個電源電壓切換到另一個電源電壓。而電壓并列是二個電源連接在一起，形成一個電壓。一般情況下，為保證供電的可靠性，二次電壓的切換均先進行電壓并列，然后再拉開不需要的電源，完成電壓切換。

3 案例分析

某工程的220kV升壓站，母聯(lián)開關(guān)從熱備用狀態(tài)改為冷備用狀態(tài)，當(dāng)把母聯(lián)開關(guān)兩把正、副母隔離閘刀拉開時，整個220kV系統(tǒng)計量、測控、保護的母線電壓全部消失，兩套母差保護的低電壓閉鎖開放。

該220kV升壓站采用全封閉GIS系統(tǒng)，雙母方式。工程配置的母線電壓切換和并列裝置為國電南瑞科技的NSD200YB2，設(shè)計原理采用在PT二次回路中串接由PT隔離開關(guān)啟動的重動繼電器觸點進行電壓的切換。其回路原理如圖3（a）所示。當(dāng)母線電壓失壓后，立即對其相關(guān)回路進行檢查，發(fā)現(xiàn)原應(yīng)取母線PT隔離開關(guān)的輔助觸點，卻取自母聯(lián)隔離開關(guān)的輔助觸點。查閱相關(guān)設(shè)計圖紙后，發(fā)現(xiàn)設(shè)計院把廠家原理圖上的Ⅰ母隔離開關(guān)、Ⅱ母隔離開關(guān)錯誤理解為母聯(lián)正、付母隔離開關(guān)，且調(diào)試人員在調(diào)試過程中也未發(fā)現(xiàn)此錯誤。由于在220kV母線受電時，受電方案中要求把母聯(lián)開關(guān)置于熱備用的方式，所以母聯(lián)開關(guān)正、付母兩把隔離開關(guān)都是合上的，當(dāng)合上Ⅰ母母線隔離開關(guān)時，正母電壓有顯示，合上Ⅱ母母線隔離開關(guān)時，付母電壓有顯示，表面看上去一切都正常。當(dāng)母聯(lián)開關(guān)改為冷備用狀態(tài)，問題即隨之出現(xiàn)。

圖3 (a)母線PT電壓輸入回路

圖3 (b)裝置重動原理圖

發(fā)現(xiàn)此問題后，設(shè)計院對原設(shè)計圖紙進行了會審，發(fā)現(xiàn)還存在較為嚴重的設(shè)計缺陷。原設(shè)計中的PT并列的判據(jù)不夠充分。如圖3(b)所示，廠家單純的以母聯(lián)開關(guān)的合位作為啟動PT并列的條件，與現(xiàn)場實際有較大的差異。實際運行中，母聯(lián)開關(guān)的合位不能表明一次系統(tǒng)一定已經(jīng)并列，如果僅采用母聯(lián)開關(guān)的合位啟動PT并列，容易造成一次系統(tǒng)未并列，直接將二次側(cè)并列。由于兩段母線一次電壓的不平衡，加之電壓互感器內(nèi)阻極小，可能導(dǎo)致電壓二次回路出現(xiàn)大環(huán)流，熔斷運行PT的二次保險或使空氣開關(guān)跳閘，使運行中的繼電保護裝置、電度計量表計等設(shè)備交流失電，甚至導(dǎo)致低壓、距離或復(fù)合電壓等基于電壓量判據(jù)的保護誤動。如果PT的二次保險或空氣開關(guān)沒有跳開，則可能導(dǎo)致PT本體設(shè)備的損壞。

為此，設(shè)計院進行了符合運行實際的補充判據(jù)，即以母聯(lián)開關(guān)及其兩側(cè)隔離開關(guān)共同構(gòu)成起動PT并列的條件，只有當(dāng)母聯(lián)開關(guān)及其兩側(cè)的隔離開關(guān)同時在合位的時候才確認為一次系統(tǒng)已真正并列，滿足此條件后方可完成二次側(cè)的PT并列操作。當(dāng)母聯(lián)開關(guān)及其兩側(cè)的隔離開關(guān)三者中任意一個處于分位時，確認為一次系統(tǒng)沒有并列。設(shè)計修改為母聯(lián)斷路器與母聯(lián)隔離開關(guān)輔助接點組合輸入接入電壓并列裝置。改進后的PT并列原理圖如圖4所示。

圖4 改進后的PT并列原理圖

此次母線電壓失壓事件引起了市繼保中心的高度重視，專程派人赴現(xiàn)場進行工作調(diào)研和指導(dǎo)，并提出了反措要求。按上海電力公司反措要求，母線PT二次回路不再串接母線壓變閘刀輔助接點或其重動接點，現(xiàn)場取消母線PT隔離開關(guān)接點至電壓并列柜的輸入回路，并在母線PT電壓輸入回路中短接與母線PT隔離開關(guān)接點輸入重動繼電器的相關(guān)接點，即短接圖3(a)中1GWJ和2GWJ的相關(guān)輔助接點。

4 結(jié)論

電壓切換回路是否正常對于雙母線接線電力系統(tǒng)的安全運行至關(guān)重要，應(yīng)在設(shè)計、調(diào)試、運行和維護過程中嚴格執(zhí)行各類標準及規(guī)程，切實保障系統(tǒng)的安全。各工程施工中，由于時間進度倉促及技術(shù)水平的局限性，難免會存在缺陷和隱患，為此，調(diào)試人員應(yīng)不斷進行總結(jié)，及時發(fā)現(xiàn)并盡可能的消除缺陷和隱患，進一步完善設(shè)計，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。