变电站二次电压回路存在的问题及解决措施

胡航帆，李玉杰

(1．哈尔滨电业局，黑龙江 哈尔滨150001;2．沈阳工程学院，辽宁 沈阳110136)

0 引言

近几年，由于隔离开关辅助接点、电压互感器二次空开容量、继电器触点容量和运行人员操作等出现问题，导致PT二次跳闸和电压切换回路烧毁，造成了保护装置失压等事故时有发生，而且危害较大［1］。对此，本文从二次电压回路的原理出发，对二次电压回路的问题进行了分类和分析，并提出了预防此类事故的相应措施。

1 二次电压回路的作用

对于双母线系统上所连接的电气元件的电压保护或者电流电压连锁的保护，在两组母线分列运行或两组母线并列运行而其中一组母线PT检修时，其所需电压的引入，应满足保护及自动装置的二次电压随同主接线一起进行切换，使得电压互感器二次绕组的电压状态(有/无)和电压互感器的运行状态(投入/退出)保持对应关系，以免发生电压互感器退出运行时的二次电压反充电和继电保护及自动装置误动、拒动。

这里需要明确三个概念，分别是电压重动、电压并列、电压切换。电压重动、电压并列是对电压互感器二次回路而言的，适用于某个电压等级母线上所有电压互感器的配合。而电压切换针对某个具体间隔，它指的是一个双母线的电气设备依靠隔离开关在两条母线之间变换连接位置时，其二次设备如何对应的变换二次电压的来源，即如何在两条母线上的两组电压互感器重动后的二次电压输出端上进行切换。

2 二次电压回路的原理分析

对于不同厂家的电压并列切换装置其二次电压回路有所不同，但其PT二次电压引入保护装置的原理类似，本文以图1所示的二次电压回路为例，从原理上来说明电压重动、并列、切换的过程［2］。

图1 二次电压回路

一个完整的二次电压回路有两部分，电压重动/并列回路、电压切换回路，如图2、图3所示。

图1所示二次电压回路中，u1，u2为I母、II母PT二次电压，1Q、2Q为 I母、II母 PT二次空开，1KCE、2KCE、3KCE为重动/并列回路重动继电器的常开接点，1YM、2YM为 I母、II母电压小母线，1YQ、2YQ为电压切换回路电压切换继电器的常开接点。

图2 电压重动/并列回路

图3 电压切换回路

图2所示电压重动/并列回路中，1G、2G、MDL为I母电压互感器隔离开关、II母电压互感器隔离开关、母联开关常开接点，KK为电压并列切换把手，1KCE、2KCE、3KCE 为 I母、II母、电压并列重动继电器。

图3所示电压切换回路中，3G1、4G1为某线路I母、II母隔离开关的常开接点、3G2、4G2为某线路I母、II母隔离开关的常闭接点，1YQ、2YQ为I母、II母电压切换继电器。

2．1 正常分列运行

I母PT投入运行时，1G常开接点闭合，I母重动继电器1KCE动作，其常开接点1KCE闭合，I母电压u1经电压互感器变换输出后，经空气开关1Q、1KCE引入I母电压小母线，输出给相关二次设备。某一线路运行在I母，其I母隔离开关常开接点3G1闭合，I母电压切换继电器1YQ动作，其常开接点1YQ闭合，将I母PT电压引入该线路保护装置。II母PT投入运行情况与其类似。

2．2 母线PT检修

I母PT检修退出运行，II母PT正常投入运行，母联MDL在合位，电压切换把手KK并列闭合时，电压并列重动继电器3KCE动作，其常开接点3KCE闭合，将II母电压u2通过空气开关2Q、闭合的II母重动继电器常开接点2KCE引入I母电压小母线1YM，输出给I母相关元件的二次设备。某一线路运行在I母，仍通过其常开接点1YQ将II母PT电压u2引入该线路保护装置。II母PT检修退出运行，与此类似。

2．3 线路倒母线

某一线路原运行在I母，将其由I母倒至II母运行。当合上II母隔离开关4G时，其常开接点4G1闭合，电压切换继电器2YQ得电，其常开接点2YQ闭合，而此时I母隔离开关3G也在合位，其电压切换继电器常开接点1YQ也闭合，I母、II母电压同时引入保护装置，后台机报“电压切换继电器同时动作”信号，如图4所示。当拉开I母隔离开关3G时，其常闭接点3G2闭合，电压切换继电器1YQ复归，其常开接点1YQ断开，此时I母电压消失，II母电压引入保护装置，“电压切换继电器同时动作”信号消失。

图4 电压切换继电器同时动作回路

3 二次电压回路存在的问题及解决措施

3．1 电压重动/并列回路

3．1．1 因重动继电器辅助接点粘连引起的电压互感器反充电

在电压重动/并列回路中，正常运行时，存在因电压并列重动继电器3KCE在电压并列操作结束后，未能可靠复归或者其常开接点3KCE触点容量在电压回路故障时通过故障电流，发生粘连现象，3KCE常开触点闭合，致使I母、II母PT二次侧非正常并列。

在图1的二次电压回路示意图，若此时两母线为分列运行，即便此时运行人员无任何操作，因I母、II母存在电压差，则在电压重动/并列回路中产生很大的环流，当其环流大到一定值时，造成母线PT过负荷，二次空气开关跳闸，使得全部保护失去电压，或者烧毁继电器，使得其常开接点发生粘连，引起保护装置误动。

3．1．2 因隔离开关辅助接点转换不到位引起的电压互感器反充电

在电压重动/并列回路中，假如在拉开I母PT操作过程中，因存在I母PT隔离开关辅助接点1G转换不到位，造成因重动继电器1KCE未能失电，其常开接点1KCE仍闭合。当运行人员未能将I母PT二次空开1Q断开时，则会造成II母PT过负荷，引起二次空气开关误动作跳闸，PT二次电压全部消失。电压二次回路等效电路如图5所示。

图5 电压二次回路等效电路图

图5中，u1为未能引入电压小母线的I母PT电压，u2为引入电压小母线的II母PT电压，Z1、Z2为I母TV和II母TV内阻抗，当忽略两组电压互感器差别时，可认为Z1=Z2，ZL为保护装置的等效内阻抗。

流入I母电压小母线的电流i1为

流入I母电压互感器二次侧的电流i2为

由于TV的内阻抗远远小于保护装置的内阻抗，因此有

而II母PT二次空气开关2Q的选值为正常情况I母未反充电，图4左边支路断开时，II母PT仅带保护装置负荷时二次空开流过的电流值。

由此可见，流入I母PT电压小母线的电流非常大，造成II母PT过负荷，二次空气开关2Q跳闸，造成PT二次电压消失或者二次空气开关未能及时跳闸，造成电压重动/并列板子烧毁。

3．1．3 问题分析及对策

通过分析，上述故障，除了人为操作原因外，还存在辅助接点转换不到位、重动继电器触点容量不够和PT二次空气开关容量不匹配的问题。因此，为了彻底解决这些问题，结合实际状况，应采取如下相应措施。

1)因隔离开关属于户外暴露设备，运行环境差，可靠性不高，易出现问题，所以须选用转换可靠的辅助结构和质量好的隔离开关辅助触点，并且运行人员要加强维护。

2)所选用的重动继电器应保证在断电时可靠复归，同时使其触点容量在发生短路时，不至于发生粘连，宜更换容量更大的重动继电器。

3)一般情况下，电压重动/并列电路板通条的耐受电流为不超过10 A，所以选择适当的PT二次空气开关，当故障发生时，电压互感器二次空开跳闸，从而预防电压并列/重动装置烧毁。

4)运行人员在母线PT由运行转检修操作过程中，拉开母线PT一次隔离开关前，必须先断开停电母线PT二次空开。

3．2 电压切换回路

3．2．1 因隔离开关辅助接点转换不到位引起的电压互感器反充电

在电压切换回路中，假如在单一线路倒母线或者母线由运行转检修的倒母线操作过程中，当拉开某一线路母线隔离开关3G过程中，其常闭接点3G2未闭合，造成1YQ、2YQ同时动作，I母、II母电压通过其1YQ、2YQ常开接点形成环路，如果继续进行操作，无论是哪种操作顺序(先拉开母联开关或者先拉开I母PT一次隔离开关)，只要出现使I母PT引入二次电压回路的电压u1为零时，此时仍未拉开停电母线I母PT二次空开1Q，则会使II母PT通过该线路提供的环路对I母PT反充电，造成电压切换元件烧毁或者母线PT二次空开2Q跳闸。

3．2．2 问题分析及对策

电压切换回路中的问题主要是因某线路的二次刀闸辅助接点转换不到位和人为操作原因而引起，所以应采取如下措施。

1)现在电压切换装置灯(I母运行、II母运行指示灯)只能监视隔离开关常开触点，而不能监视其常闭触点的状态，运行人员操作过程中不能仅屏该灯判断母线隔离开关辅助接点的是否良好。需要按照反措施要求，对二次电压回路进行改造，利用双位置继电器监视电压切换装置。

2)对于“电压切换继电器同时动作”信号已利用双位置继电器触发的二次回路，运行人员在操作过程中如果隔离开关其常开、常闭触点正常转换，则该信号自动复归，若转换不到位，该信号不复归，运行人员易发现异常，所以当将一条线路从一母线倒至另一母线操作结束后，必须确认“电压切换继电器同时动作”信号确已复归，方可继续进行操作。

3)运行人员在倒母线操作过程中，必须先断开停电母线PT二次空开，然后才允许拉开母联开关或者停电母线PT一次隔离开关。

4 结束语

通过对二次电压回路不同运行状态的分析，二次电压回路故障主要因隔离开关辅助接点转换不到位，重动/并列继电器触点容量不足，以及倒闸操作顺序不够规范，运行人员对各种信号的含义理解不明确引起的。因此，只要在投运前严格按照反措要求，对不符合反措的二次回路进行整改及运行人员加强日常维护工作的巡视维护和严格规范倒闸操作顺序，重视后台监控机发出的关于“电压切换继电器同时动作”信号，就能预防此类事故的再次发生。

［1］国家电力调度通信中心．电力系统继电保护典型故障分析［M］．北京:中国电力出版社，1998．

［2］宋继成．220～500 kV变电所二次接线设计［M］．北京:中国电力出版社，1998．