交流电压切换回路的原理及应用

2014-09-19

电气开关 2014年4期

关键词：刀闸接点主变

(河北省唐山市陡河发电厂，河北唐山 063028)

1 交流电压切换回路的原理

在一次主接线为双母线的变电所中，为使二次回路计量、保护等设备输入的二次电压能与一次运行的母线对应，二次电压必须作相应的切换，为此，需要设置交流电压切换回路。

典型的TV二次电压自动切换回路原理如图1所示，利用相应单元隔离开关的辅助接点1G、2G起动切换继电器1YQJ、2YQJ，由切换继电器的接点对电压回路进行自动切换。

图1 交流电压切换回路原理图

当然，TV二次电压切换也可以手动进行。只需将图1中切换继电器启动回路取消，而由手动切换开关的位置接点代替切换回路中切换继电器1YQJ、2YQJ的相应接点即可。

手动切换的好处是回路简单，连接可靠，但需要人工操作，而且一、二次操作不能完全同步。自动切换能做到一、二次操作基本同步，但回路较手动切换复杂，当流电源消失或辅助接点接触不良时，1YQJ、2YQJ将返回，交流电压也将消失。

为提高自动切换的可靠性，1YQJ、2YQJ可选双位置继电器，由该继电器构成的电压切换回路可称为自保持电压切换回路。双位置继电器的优点是即使直流电源消失或隔离开关辅助接点接触不良，继电器仍将保持原有位置。双位置继电器电压切换回路的构成有很多形式，既可以采用隔离开关的单辅助接点进行切换，也可以采用隔离开关的双辅助接点进行切换。单辅助接点切换回路在一只切换继电器动作的同时去复归另一只切换继电器，两只继电器一定只有一只在动作状态。

双位置继电器电压切换回路的优点是即使直流电源消失或隔离开关辅助接点接触不良，继电器将保持原有位置，计量及保护装置不致失去交流电压，因此得到了广泛的应用，但这种继电器仍存在事故隐患，需要制定相应的反事故措施，本文将对此进行详细分析。

2 现场实际应用案例分析

2.1 故障现象

2008年2月28日，南京220kV大定坊变电站按调度令进行操作，将220kV双母线由并列运行方式改为Ⅱ母单独运行(原有Ⅰ母运行间隔接入Ⅱ母运行，Ⅰ母不带电退出运行)。操作完毕后值班人员发现Ⅰ母仍有电压(231kV)，并将故障上报。

2.2 故障排查及原因分析

继电保护人员到达现场后，在中间继电器屏(以下简称“中继屏”)测量电压后发现，该屏至各保护屏Ⅰ母电压小母线电缆上有电压(单相57．7V)，而至Ⅰ母TV二次侧电缆无压，判断问题可能出在本屏电压二次并列回路上。电压二次并列时，切换继电器(简称“YQJ”)线圈带电，其常开接点YQJ闭合，使Ⅰ、Ⅱ小母线电压并列(如图3所示)。在目前运行方式下，若YQJ线圈错带电或接点粘死，则Ⅱ母电压加至Ⅰ母，有可能造成所谓的“Ⅰ母带电”现象。YQJ为电磁型继电器，经检查发现无异常。由此得出结论：问题的根源不在中继屏。

保护人员采用排除法，分别解开中继屏至各间隔保护屏顶小母线电缆，当解开至1#主变保护屏电缆时，故障现象消失。对1#主变保护(PST-1202 A保护)电压切换回路进行分析，其原理如图2、图3所示：图2中，1YQJ为双位置电压切换继电器，当Ⅰ母隔离开关合位时，常开接点1G1闭合，1YQJ励磁线圈带电，图3中常开接点1YQJ闭合，Ⅰ母电压经空开1ZK进入保护；与之对应，当Ⅰ母隔离开关分位，图3中常闭接点1G2闭合，1YQJ消磁线圈带电使继电器复归，图3中常开接点1YQJ断开(Ⅱ母电压切换原理同Ⅰ母)。当前运行方式为Ⅱ母单独运行，Ⅰ母隔离开关应在分位，此时1G1应断开，1G2应闭合，即12D14带负电，12D15带正电。经测量电压，端子12D14、12D15均带负电(即1YQJ线圈未复归，其接点1YQJ仍闭合)，这种情况下，如图3所示，Ⅱ母电压通过接点1YQJ、2YQJ与Ⅰ母电压并列，进而通过中继屏使所有运行间隔Ⅰ母电压小母线及电压变送器屏Ⅰ母电压带电，从而产生故障现象。通过上述分析得出结论：故障产生的原因是1#主变隔离开关辅助接点1G2损坏(无法闭合)导致电压切换回路有缺陷。由于1#主变正在运行，无法处理隔离开关辅助接点，只能暂时将12D15与正电人为短接，满足当前运行要求，待#1主变停电检修时方可进行隔离开关辅助接点更换，消除故障。

图2 1#主变保护电压切换继电器原理图

图3 1#主变保护电压切换回路原理图

2.3 自保持交流电压切换回路存在的问题

通过处理这起故障，我们发现，该站电压切换回路存在着以下问题：

首先，故障现象不明显。该站一般采用双母线并列运行方式，1#主变运行于Ⅰ母，隔离开关辅助接点1G2损坏并无任何故障现象，如果不是临时改变运行方式，故障点很难发现。此外，故障发生后，监控系统应当发出“切换继电器同时动作”信号，但实际情况是没有任何告警信号发出。工作人员只能从监控系统中的系统接线图上观察Ⅰ母电压的数字显示，如果不细心故障现象很容易被忽略掉。

第二，故障时存在向Ⅰ母反充电的重大隐患。发生上述故障时，由于没有明显的故障现象，操作中当Ⅰ母空载而互感器二次侧空开ZKK未拉开时，只有刀闸位置继电器重动接点一个断开点，危险系数陡增，一旦该接点粘连，通过电压互感器二次侧向不带电的Ⅰ母反充电，将产生极大的反充电电流，后果非常严重。

第三，带自保持线圈的电压切换回路需要外引四副隔离开关辅助接点，发生接点损伤的故障概率较大。

可见，对这种自保持电压切换回路应当制定相应的反措方案。

3 交流电压切换回路反措要求

(1)用隔离开关辅助接点控制的电压切换继电器，应有一对接点作监视用；不得在运行中维护隔离开关辅助接点。用隔离开关辅助接点控制，进行切换的中间继电器，一旦出现异常，保护装置将会失去电压。为此，必须用切换继电器的一副接点监视电压切换继电器的工作状态。如果不正常(失压)必须立即发出告警信号。

(2)检查并保证在切换过程中，不会发生电压互感器二次回路反充电。如果在倒闸操作中，由于操作不认真或操作票有误，则将造成双母线带电的电压互感器二次回路，与不带电的电压互感器二次回路相并联，出现这种情况称之为“反充电"。其后果是使带电的电压互感器二次熔断器因过电流而熔断。

(3)手动进行电压切换时，应有专用的运行规程，由运行人员执行。手动切换交流二次电压的情况已很少见，因此，不列入本文分析内容。

(4)用隔离开关辅助接点控制的切换继电器，应同时控制可能误动作的保护的正电源；有处理切换继电器同时动作与同时不动作等异常情况的专用运行规程。如果使用这种切换方式的距离保护时，没有采取防止直流电压短时中断引起误动的措施，自动切换回路的设计与调整，必须保证控制正电源的接点，较控制交流电压回路的接点迟闭合、早断开，并保证有足够的压力。当两组电压互感器二次电压切换继电器出现同时动作或同时失磁时，要发出报警信号，否则容易造成带电的电压互感器二次向停电的电压互感器二次回路反充电，或将带电的电压互感器二次熔断器熔断。