变电站二次回路电缆并接端子应用研究

黄立金

（贵州电网有限责任公司兴义供电局，贵州 兴义 562400）

1 前言

变电站二次系统是对一次设备进行监视、测量、控制、保护、调节的辅助设备。二次系统包括二次设备及其相关的二次回路，是电力系统不可缺少的部分。二次回路是二次设备接收传递电气信息的通道，二次设备接收电气信息后执行采样、计算、输出等功能，实现人与一次系统的联系监视、控制。二次设备属于微机设备，具备计算机技术上的2个优势：高速的运算能力和完备的存贮记忆能力，此外还采用大规模集成电路和成熟的数据采集，A/D模数变换、数字滤波和抗干扰措施等技术。设备内的数字元件的特性是不易受温度变化、电源波动、使用年限的影响，不易受元件更换的影响；且自检和巡检能力强，可用软件方法检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。二次设备软硬件技术成熟，在二次系统中故障率极低，可靠性高。

二次设备故障率低，但运行变电站常出现二次系统故障引起的事故。统计发现，部分二次系统故障是因为二次回路接线松动所造成，特别是接触不良的情况，很难诊断。二次接线电缆的数量极多，控制电缆一般有几万米之多，少则上千根，多则上万根，并有上万个线芯，各个线芯之间用接线端子衔接起来组成二次接线。接线回路可分为交流电源回路、直流控制回路、直流信号回路、交直流闭锁回路、电压电流回路。接线多，回路复杂，接线故障经常发生。

2 二次接线松动造成危害

变电站二次回路接线故障会造成监控系统误遥信、保护误动、拒动断路器，甚至会损坏一次设备、危及人身安全，危害极大。

2.1 信号回路接线松动造成危害

信号公共端在端子箱、机构箱处几乎是一颗电缆并接N颗电缆，在配置端子不足或者接线施工不规范的情况下，易出现电缆并接的情况。并接的电缆在长时间运行以及设备操作振动的影响下，易发生并接点松动，引起遥信不对位或者遥信频繁变位的现象，严重影响变电站的运行监视。此外，信号公共端并接也会导致一些特殊告警信号（如气压低报警、主变风冷全停、闭锁重合闸等）不能发出，造成设备非计划停运。例如，在投入主变非电量保护风冷全停延时跳闸功能的情况下，若主变风冷全停时信号未发出预告，运行人员未及时处理，一段时间后主变将退出运行。很多二次回路的连接状况没有监视机制，不能对回路线缆连接异常发出告警，接线要确保稳定可靠。

2.2 交流回路故障危害

变电站交流电源回路是给刀闸地刀控制电机、加热照明设备提供电源的回路。电源回路虚接、松动将引起回路断电、打火的现象发生，甚至发展成接线端子起火，严重时烧毁开关柜。电缆连接松动时，会在接触面上形成接触电阻，接头接触不良则会导致局部接触电阻过大，发生过热，使金属变色甚至融化，引起绝缘材料中可燃物燃烧。一颗电缆连接多颗电缆的情况，会引起线束与载流导体之间接触电阻增大，长期运行会逐渐发热，严重时达到端子排基体材料熔点后会导致端子排基体材料融化坍塌，导致载流体之间相碰发生短路起火现象，引起火灾，或者发热达到周围材料的着火点后，周围材料发生起火，引起火灾。

2.3 互感器二次回路故障

电力系统互感器分电流互感器和电压互感器。电流互感器起变换电流、隔离高压，不允许高压引入二次回路作用。电流互感器一次电流大小与二次负载大小无关，在正常工作时，由于二次负载阻抗很小，接近短路状态，一次电流所产生的磁化力大部分被二次电流所补偿，总磁通密度不大，所以，二次侧绕组电动势也不大。一旦电流互感器二次回路开路时，二次阻抗无限增大，二次电流等于零，二次磁化力等于零，总磁力等于一次绕组磁化力，即一次电流完全变成励磁电流，将在二次绕组回路产生很高的电动势，其峰值可达几kV，严重威胁人身安全，或造成仪表保护装置绝缘被损坏，引发火灾，同时一次绕组磁化力使磁通密度增加，也可能使电流互感器铁芯过热而损坏互感器。所以运行中的电流互感器二次接线禁止出现开路、虚接、接线不牢固的现象。

电压互感器是将系统高电压转变为标准的低电压，为计量、测量、保护提供必要的电压，同时隔离一次设备与二次设备，保护人身和设备安全。电压互感器二次接线不允许短路，接线要求较电流回路低。电压回路接线故障会造成非同期合开关，引起电网振荡，或者造成同期闭锁开关遥控，开关合闸不成功。电压回路故障也会导致测量电压异常，影响功率值，引起AVC或者AGC误动误调。

2.4 保护回路断线引起误动

保护跳合闸回路包括控制回路、闭锁回路、启动失灵回路。控制回路有监视机制，回路接线故障能触发控制回路断线信号。而闭锁回路和启动失灵回路接线故障不能发出告警，只能在定检测试或者开关误动情况下体现出来。所以保护回路接线故障，将发生开关误动拒动现象。例如，母差保护动作时需闭锁线路保护重合闸，若闭锁回路故障，闭锁信号不能传至线路保护，重合闸将动作合开关，母线故障不能隔离。交流电源回路、直流控制回路、直流信号回路、交直流闭锁回路、电压电流回路接线故障造成的危害不小，防范接线故障的措施重点是检修好接线端头的安装工作，防止在各个接线端头存在损伤或是磨损、端头与端头之间衔接不良好，避免接线压接不牢靠，避免接线断裂等情况。

3 运行变电站二次接线存在隐患的风险分析

二次接线故障不容小觑。上述危害无论是信号不对位、信号频繁变位，还是开关不能分合、开关误动拒动，处理过程中发现，绝大部分的故障是由于端子的进线口压接不止一根电缆（电缆并接），引起电缆接触不良、或接线虚接松动现象的发生。电缆并接会导致端子螺丝拧紧，但线仍然松动无法压紧，或者紧固螺丝滑丝、部分螺丝松紧几次就无法接紧等问题。电缆并接还会出现并接过程中线头不能插入端子内部，仅在端子外部粘连，一碰就出来了，或者有些线虽然插进去了，并接线间有一定裕度空间，若螺丝没有用力压紧，也出现与紧固螺丝接触不良的现象。甚至有些线径不一样的电缆压接在一起接入端子进线孔，线缆根本无法同时接紧，而是一根线接紧，而靠下方的另一根线仅靠在端子外部，造成接触不可靠。上述电缆并接故障情况都有一定隐蔽性，不易被发现，有些故障在一、二次试验中很难被发现，就出现某些开关柜试验过程中动作正常，而到了验收、送电时却发生拒动的情况。这是由于电缆并接导致有些线虽然没接紧却能导通，但在几次断路器分合后，线头受到震动而接触不良。

变电站二次回路电缆并接给二次系统安全带来隐患，变电站需消除电缆并接现象，提升安全。依照南方电网设计规范[5]规定，每个端子的每个端口只允许接1根线，不允许2根线压接在一起。规范颁布以前，其他标准规定，每个端子的端口接线不宜超过2根线，所以之前变电站电缆并接不违反标准，导致并接现象遍布交流电源回路、直流控制回路、直流信号回路、交直流闭锁回路、电压电流回路。

4 电缆并接端子的工作原理

并接端子由2个导线接线孔、端子内部扁平金属接触体、并接端子接线头、塑料外壳组成。接线孔使用螺钉紧线设计，可接入不同大小的电缆芯，螺丝紧线导体间接触充分；内部扁平金属体硬度高，不易弯曲；并接端子接线头可以旋转调节其长度，适应不同端子进线孔深度尺寸的要求；并接端子接线头不是硬质导体，保证压接时接触充分；并接端子与接线端子紧线孔在同一平面，接线施工不受端子排其他电缆影响，也不影响端子排布线接线。使用并接端子工作过程：先把电缆A芯接入螺钉紧线孔一，旋转螺钉紧线，再把电缆B芯接入螺钉紧线孔二，紧线。旋转并接端子接线头调整其长度，以合适端子排端子进线孔深度为宜。接线头插入屏柜端子进线孔，拧紧屏柜端子紧线螺丝。最终实现电缆A芯与电缆B芯汇成一个接头，接头再接入屏柜端子目的。

5 结语

电缆并接端子的实际应用效果明显，并接端子具有很多优点：电缆并接端子小巧、安装方便、不需外加电源，塑料外壳包裹绝缘，安全性高；需并接的电缆连接更加牢靠，后期不会发生松动、脱接现象；并接线之间接线拆线方便，拆线接线时线缆之间互不影响；可实现不同线径电缆并接；不改变原有端子排，不影响整齐美观；较双层端子更实用、更经济、更节约；改善存量站的电缆并接风险时，不需要移动端子排其他端子，安全无风险。使用电缆并接端子，可以有效消除回路故障隐患，提高二次系统的安全可靠性。