二次电压回路中的风险和改进

郭乐欣

(深圳供电局有限公司，广东 深圳 518000)

0 引 言

继电保护装置能否可靠地运行取决于电气模拟量的正确输入，电压量是保护装置正确判断运行状态的重要依据。电压量值对距离保护，方向式零序保护和解除复合电压闭锁逻辑等有很大影响。

电压互感器二次抽头引出的PT二次电压，经过PT空气开关后，再经过电压互感器的刀闸辅助接点(或刀闸重动继电器接点)，引入到PT接口屏内的各个电压小母线(或电压端子排)。各个保护装置电压切换回路的切换前电压分别从PT接口屏电压小母线引入后，根据保护装置所投入的一次设备的母线刀闸位置，选定应进入保护装置的切换后电压，经由保护装置电压空气开关后作为保护装置的电压采样和判别依据。完整的二次回路中需要配置的二次设备不多，但实际运行中由于二次电压回路异常导致的故障却不少见。二次电压回路一旦失压，可能使得保护装置TV断线闭锁、保护误动或保护拒动，而如由二次系统向一次系统反充电导致的失压，更是会危害到检修人员的人身安全，造成严重后果。

本文首先分析二次电压回路失压对保护装置的影响，提出了四个可能导致二次电压回路失压的风险点，并针对性地提出改进方法，使得二次电压回路在运行过程中具有更高的稳定性和可靠性。

1 二次电压对保护装置的影响

二次电压回路的异常一般反映为电压回路空气开关跳闸，使得保护装置采集到的电压异常，对于常规的保护装置，电压异常会有如下影响：

(1)线路保护：电压消失对故障距离和故障方向的判断有影响，采用纵联距离和纵联零序的保护装置主保护会退出，后备保护中需要电压作为判据的距离保护和零序方向过流保护退出，此时只能依靠TV断线相过流和TV断线零序过流保护来作为后备保护，影响了保护的选择性和可靠性。

(2)主变保护：主变差动保护只需要判断主变各侧电流差流，不受电压回路影响，但是后备保护如采集不到电压，会根据选定控制字选择暂时取消方向和电压闭锁或者退出经过方向和电压闭锁的各段过流保护。

(3)母差保护装置：电压消失会使装设了复压闭锁功能的220 kV和110 kV母线保护开放复压闭锁功能，失灵保护的复压闭锁也会开放。

(4)备自投装置：标准化备自投在采集到的母线电压发生单相PT断线时，备自投不会误动，装置不放电，只发告警信号；而三相电压消失时，如果此时主供线路电流小于元件无流定值，备自投会误动。

(5)安全稳控控制装置：电压回路异常主要影响低频低压切负荷逻辑，母线电压空气开关单相跳开时，判为PT回路断线，闭锁电压判断回路、频率判断回路，延时发母线PT断线告警；母线电压空气开关三相跳开时，判为母线电压消失，不进行低压判断，闭锁低压出口、低频出口，并延时发母线电压消失告警。

可以看出，虽然各个保护装置都会针对PT回路异常的情况进行判断并采取相应措施，但是二次电压回路失压时保护装置性能会削弱，保护误动、拒动风险增加。其中，三相失压比起单相失压的危害更加严重。

2 二次电压回路中的风险

2.1 电压回路总空气开关选用三相联动空气开关

当出现短路时，三相联动空气开关同时动作，跳开三相电压回路，使得装置完全失压，而分相单极空气开关动作时，单跳故障相并不影响非故障相电压，装置仍然能接收到正常相电压。对于线路、主变保护的PT断线逻辑判断，单相失压和三相失压并不会有大的差别，同样是闭锁跟电压相关的保护。而传统备自投的有压判据要求三相有压，所以对于这一类装置，三相联动空气开关和分相单极空气开关跳闸效果差别也不大。但是对于现在多采用的标准化备自投装置，由于母线有压判据是只要求一相电压满足有压条件，此时如果三相联动空气开关跳闸，备自投装置将会判断为电压消失，如果出现线路无流的情况，备自投装置将会误动；而采用分相单极空气开关时，如果只是单跳一相，装置判定为PT断线，只是存在异常，因为有另外两相电压的接入，即使线路无流，装置也不存在误动的风险。

2.2 并列回路反充电

在PT接口屏处的二次电压并列回路中，如果一次侧母联开关没有合上，直接将二次PT并列转换开关置于“并列”位置，或者并列继电器接点粘连(即图1中BL常开接点粘连)，将使Ⅰ、Ⅱ母 PT 二次侧非正常并列。此时由于Ⅰ、Ⅱ母实际上分列运行，即便此时运行人员无任何操作，因Ⅰ母、Ⅱ母存在电压差，且两条母线上的PT特性也不能完全一致，则在电压并列回路中产生很大的环流，当其环流大到一定值时，会造成母线PT 过负荷，二次空气开关跳闸，使得全部保护失去电压。

图1 电压并列回路

2.3 切换回路反充电

220 kV及以上电压等级保护装置一般配置了电压切换回路，基于间隔母线侧刀闸位置选择切换后电压。电压切换继电器采用双位置继电器，可以在一次刀闸辅助接点接触不良无开入时，保护装置不失压，但是这种情况下，如果刀闸辅助接点复归不到位，信号复归接点效果不可靠，会出现装置刀闸位置指示灯显示正常，但切换回路接点实际未复归的现象，造成二次反充电空气开关跳闸，保护装置失压。如果在Ⅰ母设备往Ⅱ母倒母线的操作过程中，当拉开线路Ⅰ母刀闸时，刀闸常开接点断开，但是刀闸常闭接点未能闭合，此时1YQJ4～1YQJ7双位置继电器将无法复归，当合上Ⅱ母刀闸时， 1YQJ、2YQJ同时动作，Ⅰ母、Ⅱ母电压通过电压切换回路辅助接点1YQJ、2YQJ形成环路，II母PT 通过环路向I母 PT 反充电，电压空气开关跳闸失压。

2.4 单间隔电压异常引起整母失压

从PT接口屏单独引到各个保护装置的电压，在经过电压切换回路后，才会引入到保护装置的空气开关上端，经由空气开关下端传输到保护装置。保护电压空气开关下端出现短路时，本级保护电压空气开关跳闸，只会对本间隔的装置造成影响，但是如果电压回路短路故障发生在保护空气开关的上端，或者空气开关的极差配合错误，上级空气开关动作电流偏小，则会引起电压总空气开关的跳闸，使得整段母线失压，取自同一段母线的其他所有保护装置就会同时失去电压，电压损失的影响范围扩大。

图2 电压切换回路

3 改进方法

(1)电压总空气开关选用分相单极空气开关取代三相联动开关，在电压回路出现单相故障时，可以分相动作，避免造成整母完全失压的情况，另外在各相空气开关上，安装辅助接点，当空气开关跳闸时可以报出空气开关跳闸遥信信号，方便快速判断电压空气开关运行状态；

(2)电压并列继电器辅助节点应有较大的容量，能够承受并列时两回母线二次侧间的电压差而不发生粘连，此外，选择可靠的二次电压空气开关，当故障发生时，空气开关能够迅速跳闸，缩小故障时间，减小电压并列继电器接点粘连的可能；

(3)由于刀闸辅助接点运行环境较为恶劣，辅助接点动作不到位情况常有发生，应优先选用刀闸机构辅助接点，避免选用刀闸重动继电器接点，应选用高可靠性的辅助接点，如真空型辅助接点；

(4)采用双位置继电器接点发“切换继电器同时动作”信号，监视切换回路的异常并列，运行人员在执行每个间隔的倒闸操作后需在监控后台确保各间隔“切换继电器同时动作”信号复归；

(5)电压切换装置指示灯接在动作线圈回路内，只监视刀闸常开接点、不监视刀闸常闭接点的通断，建议在电压切换回路中加装指示灯专门监视刀闸常闭接点，可以保证切换回路继电器正确复归；

(6)电压空气开关要注意级差配合，保证不会越级动作，在运维定检开始前，必须做好电压回路的安全措施，确保本间隔的电压回路与外部电压回路完全隔离。特别要注意PT接口屏引入的到空气开关上端这一部分电压回路的安全。

4 结 论

二次电压回路是变电站内二次系统中的重要组成部分，二次电压的稳定可靠与电网的稳定运行息息相关。在运维过程中把握到回路失压的风险点，积极改进运维方法，提高运维水平，可以有效减少变电站内二次回路失压的风险，提高保护装置可靠稳定运行水平。