JFZ-12B分相操作箱电压切换回路的改进

马永辉，陈军，张建锋

(陕西华电瑶池发电有限公司，陕西 彬县 713500)

1 事故概述

某电厂330 kV电源系统主接线方式为双母线接线，每个间隔SF6断路器配置1台JFZ-12B分相操作箱，测量、保护二次电压的切换通过JFZ-12B分相操作箱电压切换回路完成。在一次母线撤运倒闸操作中，由于刀闸辅助接点切换不到位，导致2段母线电压互感器(PT)二次侧电压并列反送电，造成PT二次电压降低，电压切换板烧损，交流蹿入直流，引起母线差动保护误动作。

2 事故经过及原因分析

2.1 事故发生前运行方式及事故经过

2.1.1 事故发生前运行方式

事故发生前，该电厂330 kV电源系统运行方式为:330 kVⅠ，Ⅱ段母线经3300母线联络(以下简称母联)开关并联运行，外送一线、启动备用变压器(以下简称启备变)接至Ⅰ段母线运行，外送二线、#2发电机变压器组(以下简称发变组)接至Ⅱ段母线运行，#1发变组及3311开关检修。2套母线保护和各线路保护投运。

2.1.2 事故经过

根据母线检修计划，运行人员接调度命令，330 kVⅠ段母线运行转检修。运行人员依次完成启备变Ⅰ段母线切换为Ⅱ段母线运行、外送一线由Ⅰ段母线切换为Ⅱ段母线运行，并检查Ⅰ段母线所接元件刀闸确已全部拉开。

当运行人员操作拉开3300母联开关约1 min后，Ⅱ段母线所接开关及母联开关全部跳闸，330 kV 2条母线失压。

经检查，各保护动作信号如下。

(1)母线保护Ⅰ(BP-2B)失灵保护动作，装置显示“TV断线”“互联”“开入变位”“差动开放1”“差动开放2”“失灵动作1”“失灵动作2”“失灵开放1”“失灵开放2”信号。

(2)母线保护Ⅱ(RCS-915AB)发TV断线告警信号。

(3)外送Ⅰ线、Ⅱ线保护柜2套保护装置发TV断线信号、差动启动信号。

运行人员对现场进行详细检查，发现330 kVⅠ段母线PT端子箱内4ZK，6ZK开关跳闸，330 kVⅡ段母线 PT端子箱内3ZK，7ZK，8ZK，10ZK，11ZK 开关跳闸。检查中还发现外送一线3351开关分相操作箱有烧糊味，操作箱向外冒烟，打开后发现JFZ-12B分相操作箱电压切换继电器板和背板烧损，X16，X17，X18插头不同程度烧损。

2.2 事故原因分析

该事故的直接原因为330 kV第1套母线差动保护(BP-2B)装置失灵保护动作，为查明失灵保护动作原因，进行了以下分析。

(1)对BP-2B保护开入信号记录进行分析。事件记录中多次出现了L3回路(#2发变组)失灵开入接点变位(接通或断开)信号，并且该失灵变位信号出现了3次20 ms的时间间隔，表明该事故与交流蹿入直流有关。

(2)对事故期间故障录波上的母线电压进行分析。故障录波表明母联开关拉开后，Ⅰ段母线电压未消失，母线电压波形畸变，A，C相电压消失，这个现象说明Ⅱ段母线二次电压反送到Ⅰ段母线上。经过对烧损的JFZ-12B分相操作箱电压切换板进行检查，发现Ⅰ段、Ⅱ段2组母线电压切换继电器均在接通位置。分析认为，由于母线电压切换继电器均接通，导致2段母线二次电压并列，3300母联开关拉开后，Ⅱ段母线PT二次电压通过切换继电器向Ⅰ段母线PT回路充电，造成母线PT二次电压下降，波形畸变，并导致Ⅰ段母线PT二次小开关4ZK，6ZK及Ⅱ段母线 PT二次小开关3ZK，7ZK，8ZK，10ZK，11ZK跳闸，PT二次出现零序电压，母线保护BP-2B低电压闭锁开放。

(3)对BP-2B母线差动保护L3回路失灵开入回路进行检查，对侧(发变组保护)失灵信号并未发出，用万用表检测该失灵开入回路电缆负极侧对地绝缘电阻，最低仅为30 kΩ，兆欧表测量为0。

综合以上分析，母线差动保护(BP-2B)装置失灵保护误动作的原因为:Ⅱ段母线差动保护L3回路(#2发变组)由发变组C柜至母线保护柜1(BP-2B)启动失灵的负端电缆接地，加之由于3351开关分相操作箱切换继电器板烧损，母线PT二次电压交流电源经切换继电器烧损处蹿入继电器直流正电源中，导致母线差动保护L3间隔失灵开入信号变位。由于事故期间母线PT二次电压畸变降低，母线失灵保护中低电压闭锁开放，在L3失灵开入信号触发后失灵保护出口，跳开2台母线上所有断路器。

经进一步检查发现，造成外送一线的JFZ-12B分相操作箱电压切换板两组母线电压切换继电器均在接通位置的原因为:外送一线Ⅰ段母线侧刀闸拉开后A相常闭接点未闭合，Ⅰ段母线电压切换继电器未返回，仍在接通位置。

3 JFZ－12B操作箱电压切换回路存在的问题

图1 JFZ－12B操作箱电压切换继电器接线

图1、图2为JFZ-12B操作箱电压切换继电器接线和电压切换信号回路。1YQJ1，1YQJ2，1YQJ3为Ⅰ段母线侧电压继电器，2YQJ1，2YQJ2，2YQJ3为Ⅱ段母线侧电压继电器，6个继电器为双位置保持型继电器。1G为Ⅰ段母线侧刀闸辅助接点，刀闸合闸后1G常开接点闭合，1YQJ1，1YQJ2，1YQJ3动作线圈带电，继电器动作，接通I段母线PT二次电压，刀闸分闸后 1G常闭接点闭合，1YQJ1，1YQJ2，1YQJ3返回线圈带电，继电器返回，断开Ⅰ段母线PT二次电压。2G为Ⅱ段母线侧刀闸辅助接点，动作过程同1G。

图2 JFZ－12B操作箱电压切换信号回路

监视继电器(1YQJF，2YQJF)为2组非保持继电器，当2组隔离开关辅助接点同时闭合时，监视继电器动作，其常开接点闭合告警，向控制室发出“切换继电器同时动作”信号，提醒运行人员注意。

在该事故中，由于外送一线Ⅱ段母线侧刀闸已合上，刀闸辅助接点切换正常，即2YQJ1，2YQJ2，2YQJ3切换继电器动作线圈带电，继电器动作，Ⅱ段母线侧PT二次电压接通。此时，Ⅰ段母线侧刀闸已拉开，刀闸常开接点已断开，但因刀闸A相常闭接点未闭合，1YQJ1，1YQJ2，1YQJ3返回线圈未带电，3个切换继电器均保持在动作状态，Ⅰ段母线侧PT二次电压仍然接通，和Ⅱ段母线侧PT二次电压并接。在母联开关拉开后，Ⅱ段母线侧PT二次电压经2组切换继电器接点反送到I段母线侧PT二次侧，并给PT一次侧反充电，导致电压波形畸变，反充电电流烧坏电压切换板插头及继电器，引起线路板插头处PT二次交流电压蹿入直流回路，PT二次小开关跳闸，最终导致失灵保护误动作。

故障过程中，由于信号回路接在刀闸常开接点回路上，因此装置面板上L1YQJ灯灭(Ⅰ段母线运行)，L2YQJ灯亮(Ⅱ段母线运行)，切换继电器同时动作信号未发出，运行人员未能及时发现2组PT电压并列。

通过上述事故分析可知，JFZ-12B分相操作箱接线存在缺陷，当刀闸常闭辅助接点故障不能接通时，就会导致两端母线二次电压误并列，并引发事故，而这种情况并不能从外部信号回路反映出来。

4 JFZ－12B操作箱电压切换回路优化

针对电压切换回路存在的问题，提出了以下优化改进方案。

(1)应用于双母线电压切换时，将4n1603端子(启动1YQJ)，4n1606端子(返回2YQJ)短接并接到隔离开关1G辅助常开接点，将4n1604端子(启动2YQJ)，4n1605端子(返回1YQJ)短接并接到隔离开关2G辅助常开接点，4n1610端子接切换负电源，1G与2G隔离开关仅使用一个辅助常开接点即可。具体接线如图3所示。

图3 JFZ－12B操作箱电压切换继电器优化改进接线图

经过上述改进后，仅通过刀闸常开接点驱动电压切换继电器和监视继电器，当1G闭合时，在Ⅰ段母线侧电压切换继电器动作的同时，使Ⅱ段母线侧电压切换继电器返回，避免了2组电压切换继电器长时间同时动作。

(2)短接7D55端子和7D65端子，短接7D60端子和7D66端子，利用图2中1YQJ3和2YQJ3电压切换继电器的备用接点串联，发出“电压切换继电器同时动作”信号，使该信号和切换继电器的实际状态完全对应。

5 避免同类事故发生的防范措施

(1)按上述改进方案对JFZ-12B分相操作箱电压切换继电器外部回路和监视告警回路进行优化。

(2)电厂在保护装置校验时，对所有保护外部开关量二次回路电缆绝缘进行检测，并做好记录，防范电缆绝缘低引起的二次保护拒动、误动事故。

(3)每次330 kV刀闸倒闸操作完成后，由检修人员在刀闸操作箱和开关端子箱测量刀闸各路辅助接点的通断情况，确保刀闸辅助接点切换到位。

6 结束语

本文提出的分相操作箱电压切换回路改进方案易于实施，能有效提高电压切换回路的可靠性，避免同类型事故再次发生，具有积极的借鉴作用。