一起500kV变电站母线电压互感器断路器异常动作分析

肖 齐，吴 珂，邓 清

（江西省电力公司检修分公司变电检修中心，江西南昌 330052）

0 引言

电压切换装置,要确保各电气单元二次设备的电压回路能够随同一次元件一起投退。而电压切换装置的不正确动作会导致电压非正常并列，引起电压互感器的短路，使电压互感器本体及其相关电压回路中的元件损坏。导致依靠电压实现距离、方向、功率等电气量判别的继电保护设备失去判据，母线和失灵保护电压闭锁误开放、计量系统丢失电量、稳控、测控装置等自动化设备失去对系统的监控和调节能力。

本文结合一起500kV变电站计量用电压切换装置故障导致的母线电压并列的事故，详尽介绍了电压并列装置的工作原理及导致母线电压非正常并列的成因，提出了有效的防范措施。

1 事件的发生

2013年6月16号，某500kV变电站2号主变中压侧刀闸2022维护，站内将220kV各间隔倒至I母运行。倒母过程中，将母联231开关断开后II母PT第二绕组空开跳闸。继电保护人员赶至现场后发现液晶面板显示第一套母差保护I母电压正常，II母电压为零；第二套母差保护同时存在I、II母电压。

PT空开跳闸时现场运行方式为：211开关、212开关、213开关、214开关、1号主变中压侧201开关接于I母A段运行，217开关、218开关接于I母B段运行。2号主变中压侧201开关处于检修状态，母联231开关处于热备用状态，II母母线上未接任何出线，无电压。

图1 220kV线路一次主接线图

2 现场检查及处理情况

现场发现这个异常现象后初步怀疑为I、II母PT第二绕组电压出现了并列，随即采取了逐级排除的办法。先行对场地的II母PT第二绕组空开QFⅢ下桩头进行测量，测得空开下桩头三相带交流60V电压。说明了I、II母PT第二绕组电压确实出现了并列并反送到了II母PT第二绕组空开QFⅢ的下桩头。由于220kV线路电能计量和第二套保护共用一个电压绕组，现场判断可能出现并列的点有三处即：各220kV线路保护电压切换箱，母线的电压并列柜，线路电能计量电压切换箱。

220kV线路电压切换箱排查过程：220kV各线路电压切换箱采取的是双节点自保持切换回路如图2所示，其中常开节点对应电压切换继电器动作回路，其串联了I、II母位置指示发光二极管1XD、2XD，现场查看刀闸位置指示都与现场一次运行方式一致，说明该节点正确动作。常闭节点对应电压切换继电器的复归回路，在端子4D49及4D51处测得直流电压+115V，说明该节点也正确动作。在端子4D6～8处将各线路保护电压切换箱II母电压回路解开，测得端子排交流电压为零而从屏顶小母线引下线的三相配线交流电压为60V，可以排除由于220kV各间隔线路保护电压切换箱问题出现并列的可能。

图2 220kV线路保护电压切换原理图

图3 220kV线路保护电压切换回路

母线的电压并列柜排查过程：由图4所示，II母PT第二绕组三相交流电压在端子3D13、3D17、3D21处引入母线并列柜。在端子3D53、3D58、3D63处分配给220kV线路电能计量，在3D54、3D59、3D64处分配给屏顶小母线。解开端子3D54、3D59、3D64接线后，测得端子处依然存在60V交流电压，而各间隔线路保护II母电压为零。而解开端子3D53、3D58、3D63接线后，测得端子处电压为零，而引至220kV线路电能计量的三相配线交流电压为60V。由于解线电压可以恢复正常，故可以排除母线电压并列柜继电器的不正确动作。初步判定问题出在线路电能计量电压切换箱。将3D54、3D59、3D64端子处接线恢复后发现第二套母差保护II母电压显示为零。说明屏顶小母线电压恢复正常值零伏，第二套保护电压恢复正常。

图4 220kV母线电压并列柜

线路电能计量电压切换箱排查过程：现场共有6条220kV线路，2线路共用一组电能计量电压切换箱，如图5所示以第一组电能计量电压切换箱为例：在端子D11-11、D11-13、D11-15、D11-17处将II母PT第二绕组三相交流电压解除，用万用表测量发现，外部配线电压为零而端子处依然存在60V交流电压。测得端子排的D11-1与D11-11、D11-3与D11-13、D11-5与D11-15处I母与II母的电压差为零，并发现端子D11-1与D11-11、端子D11-3与D11-13、端子D11-5与D11-15处于导通状态且电阻为零。故可以判断为线路电能计量电压切换箱电压切换继电器节点粘死导致了I、II母PT第二绕组电压并列并通过母线的电压并列柜反送到屏顶小母线，导致母线及各间隔的第二套保护电压异常。

图5 220kV线路电能计量电压切换原理图

图6 220kV线路电能计量电压切换回路

3 异常原因分析

由于存在线路电能计量和第二套保护共用一个电压绕组的情况，线路电能计量电压切换箱处的故障导致了I、II母电压并列。当母联231开关断开后II母的一次侧不再带电压，I母的二次电压通过线路电能计量处的电压并列反送至II母PT第二绕组处，从PT二次侧看PT内阻很小，导致大电流的出现，于是空开QFⅢ过流跳闸。

现场共发现3组线路电能计量电压切换继电器损坏，此批次电压切换箱型号为WES7703。现场的I、II母刀闸常开常闭辅助接点动作正确；判定为电压切换继电器逐批老化引发的节点粘死导致了此次电压并列。

4 结语

无论是何种型号的切换装置,电压二次回路运行状态需与一次系统相对应,应能适应一次运行方式的灵活调整,严禁电压二次回路向一次反充电,而计量用电压切换箱在日常的运行维护中容易忽视，电压并列故障排查过程中也容易产生遗漏。首先建议采用单节点自保持方式电压切换箱，其优点是简单、便于实现，且只有在切换继电器复归线圈不可靠的情况下才会引起电压非正常并列。其次要加强计量用电压切换箱的定期检测，及时更换已经老化的装置保证电网的安全运行。

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