电压互感器二次并列回路防反充电设计与改进措施

彭娇 钟永城

摘 要：根据电压互感器倒闸操作中容易出现二次侧向一次侧反充电的情况，本文结合相关厂家设计的案例，分析防止反充电的电压互感器二次并列回路的特点，指出电压互感器二次并列回路防止反充电的设计要点。

关键词：防止反充电；电压互感器；二次并列回路；设计要点

中图分类号：TM45 文献标识码：A

按照《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》等相关电力行业标准的规定，设计人员应特别注意掌握电压互感器（也称PT）二次并列回路设计要点，防止电压互感器由于设计缺陷造成的反充电事故。PT反充电会产生很大的电流，轻则熔断二次保险或者使二次空开跳闸，导致运行线路二次电压消失，继电保护误动；若二次空开无法跳开，重则烧坏设备本身或者威胁人身安全。

当前，由于电压互感器二次并列回路设计没有统一规范，种类繁多，部分设计可能存在安全隐患，容易出现由于设计原因导致的PT反充电事故。因此，掌握防止反充电的设计要点意义非常重大。

1 电压互感器反充电情况分析

在正常运行的情况下，PT是一个内阻非常小的电压源，且PT二次侧负载如表计及继电保护等的线圈阻抗很大，此时的电流很小。另外，若两组PT一次侧正常并列，不存在电压差（或很小），虽然PT内阻非常小，此时也不会造成二次并列后大的环流，不会反充电。

若一次侧没有正常并列，直接将PT二次并列，则由于存在较大的电压差，且PT内阻非常小，导致二次回路产生非常大的环路电流，会熔断二次保险或者使二次空开跳闸，继电保护装置失去电压，让距离、零序、纵联距离等电压相关的保护误动，甚至烧毁设备及威胁人身安全，发生反充电事故。因此，电压互感器反充电的情况主要为：一次侧未并列，而将二次侧并列；二次侧已经并列，一次侧解列。

2 防止反充电的PT二次并列回路分析

2.1 双位置继电器安全隐患分析

某A变电站为单母带分段接线，正常情况下电压互感器PT1及母联断路器MDL在运行状态，电压互感器PT2在备用状态，PT1及PT2二次侧在并列运行状态。

对应该变电站某厂家设计的电压互感器二次并列回路如图1所示。

该厂家设计的PT二次并列回路图中，MDL为母联断路器动合触点，1QK为转换开关，对应有（1，2）手动并列位置，（3，4）手动解列位置，（5-6，7-8）远方控制位置，在远方控制位置分别对应有远方并列和远方分列接点，J8为具有自保持功能的双位置继电器，YQJ为中间继电器，满足起动条件后其接点闭合将二次回路并列。分析此设计图，对于双位置继电器J8，存在安全隐患。若A变电站需要将母联开关MDL检修，正常的倒闸操作顺序是将备用电压互感器PT2转为运行，然后将PT1与PT2二次侧由并列运行切换为分列运行，最后再断开母联开关并将母联开关转检修。若操作人员将PT2转为运行后，先断开母联开关（中间继电器YQJ失电，PT二次分列），再将1QK切换为分列位置。这种情况下，双位置继电器J8由于自保持功能仍然保持在并列位置，当检修过程需要合上母联开关试验时，将使PT1与PT2异常并列（一次侧未并列，二次侧直接并列），这会导致PT二次回路产生很大的环路电流，发生反充电。若母联开关因故障跳闸，排除故障后合上母联开关同样会由于双位置继电器J8的自保持功能造成PT二次异常并列，发生反充电事故。

2.2 母联位置接点设计不完善的分析

分析图1，仍存不足的地方： PT并列的条件不够充分，即母联位置接点不够完善。图1中，该厂家只以母联开关MDL的动合触点作为PT二次并列起动的条件，这与现场实际明显不相符。以图1的设计回路，非常容易造成PT一次侧未并列，直接将PT二次侧并列的情况，从而使PT二次回路出现极大的环流，熔断二次保险或跳开二次空开，继电保护失压，让距离、零序、纵联距离等电压相关的保护误动，若空开未跳开，则会烧毁设备及威胁人身安全，发生反充电事故。仅由母联断路器的位置不能确保PT一次侧已经并列，而需要在母联开关动合触点中串入母联开关两侧隔离刀闸的辅助触点M1G和M2G，改进后的PT二次并列回路必须满足MDL、M1G、M2G同时在合位，其相应辅助触点在合位后才满足防止反充电的二次并列起动条件。

2.3 缺少重动回路的分析

该设计缺少重动回路，没有PT隔离开关的辅助触点串联的重动回路。若A变电站需要将其中一组PT检修，其操作顺序为：将两组PT一次侧正常并列，1QK转换开关切换至二次侧并列位置，然后将待检修PT二次空开及保险断开，最后拉开PT一次刀闸将PT转为检修。此时，若待检修的PT空开或保险未可靠断开，环流反送至另一组运行PT将其空开或保险熔断，使母线二次失压，保护装置失压误动；若另一组运行PT空开或保险未断开，则正常运行PT的电压将通过电压二次并列回路反送至带检修PT，造成设备烧毁甚至危害人身安全的反充电事故。

3 防止反充电的设计

综合上述分析，具有防止反充电的电压互感器二次并列回路需要考虑：双位置继电器的安全隐患；完善母联位置接点；增加重动回路。改善后的防止反充电的设计如图2所示。

从图2中可以看出，母联开关位置接点进行了前移，将并列、分列控制回路直接接到正电源处，这样双位置继电器J8将始终处于正确的位置，母联开关分、合后，可以通过并列、分列控制回路将双位置继电器J8置于正确的位置；另外，母联位置接点进行了完善，将母联开关两侧隔离刀闸动合触点串入母联位置接点，能够确保一次并列的情况下，二次侧才能并列；最后增加了重动环节，将PT隔离刀闸的辅助接点作为重动继电器启动的条件，防止因PT空开或保险未可靠断开造成的反充电，加入重动环节后，由于PT电压二次回路随PT隔离刀闸的断开而可靠断开，不会因为PT空开或保险的不可靠断开而造成反充电，PT电压二次并列回路如图3所示。

从图3可以看出，PT电压二次并列回路加入了重动继电器的辅助触点，PT二次电压不会直接送至小母线1YM、2YM，而是经过PT隔离刀闸1G、2G起动的重动继电器的辅助触点1GWJ、2GWJ送至小母线1YM、2YM，即PT的二次电压回路随PT一次隔离刀闸的状态而改变。当待检修PT刀闸拉开后，该PT对应二次电压回路被可靠断开，防止环流的产生以及反充电造成的设备和人身伤害。

结语

本文通过探讨分析电压互感器二次并列回路的设计，总结出防止反充电的二次并列回路的设计要点：（1）要避免双位置继电器带来的安全隐患，将并列、分列控制回路直接接正、负电源；（2）母联位置接点设计要完善，避免一次未并列，直接并列二次造成的反充电；（3）应加入重动环节，使PT二次并列回路及电压二次并列回路随PT一次状态改变而相应改变，防止环流及反充电事故的发生。

参考文献

[1]焦凯亮.电压互感器二次并列回路分析及改进[J].广东电力，2013，26（10）.

[2]李丹. PT并列回路二次设计的事故预防思路[J].华中电力，2009，22（03）.

[3]张耀洪，袁锋，岑林，袁明旭.考虑PT二次电压及刀闸辅助触点的电压并列判据[J]. 电力系统保护与控制，2011，39（15）.

[4]吴有中. 变电站二次电压并列几种方式问题探讨[J].科技与生活，2011（22）.

作者简介：彭娇（1989-）女，本科，工学学士，电气助理工程师，从事电气二次设计的相关工作。