双母线接线支路开关电压切换装置改进设计方案

段文学，谭武光

（1.云南电网有限责任公司 文山供电局，云南 文山 663000；2.云南电网有限责任公司 教育培训评价中心，云南 昆明 650204）

0 引 言

采用双母线接线方式的支路开关供电可靠性高，运行方式灵活，任一路支路开关可运行于I组母线，也可运行于II组母线。支路开关的测量、计量、保护及自动装置等所需的母线TV二次电压也需随着母线侧刀闸运行方式的变化而进行切换，以保证支路开关测量、计量、保护及自动装置所需的母线TV二次电压能正确反应支路开关的运行方式。将故障备品备件应用于现场，并重点分析主机板卡的失效预测方法，对直流控制保护主机的正常使用起着关键作用。为此设置了支路开关母线TV二次电压切换装置以适应支路开关的不同运行方式，保证支路开关的测量、计量保护及自动装置所采集的母线电压模拟量的正确性。当支路开关运行于I组母线时，测量、计量保护及自动装置由I组母线TV二次电压供给；当支路开关运行于II组母线时，测量、计量保护及自动装置由II组母线TV二次电压供给。由此可见，母线TV二次电压切换装置的正确性与可靠性关系到保护及自动装置的可靠性。

1 支路开关母线TV二次电压切换装置原理分析

1.1 220 kV母线TV配置及供电回路原理分析

220 kV母线TV配置及供电回路原理如图1所示。220 kV母线TV按母线配置，每组母线配置1台母线TV。以I组母线TV为例，220kV I组母线电压经2901刀闸加到I组母线TV高压侧，经TV变换后的母线TV二次电压经TV二次空开及I组母线TV重动继电器接点加到I组母线TV电压小母线上，经电压小母线给相应的测量、计量、保护及自动装置供电。TV重动继电器受TV高压侧刀闸位置接点的控制，以保证TV高压侧刀闸在合闸位置。母线TV一次侧投入运行时，母线TV二次电压才能供到TV电压小母线上。I、II组母线TV二次侧需并列运行时，应保证一次侧I、II组母线在并列运行状态，I/II组母线TV并列装置受母联开关及其两侧刀闸位置接点的控制，即母联212开关及2121、2122刀闸应在合闸位置运行。

图1 220 kV母线TV配置及供电回路图

1.2 支路开关母线TV二次电压切换装置原理分析信号源

支路开关母线TV二次电压切换装置原理如图2所示。支路开关的测量、计量、保护及自动装置所需的母线TV二次电压需随着支路开关运行方式的变化而进行相应切换，当支路开关运行于I组母线时，I组母线TV小母线线电压（如A630）经I路切换继电器1YQJ常开接点加到支路开关的测量、计量、保护及自动装置，I路切换继电器1YQJ受I母母线侧刀闸1G位置接点的控制，以保证支路开关I母母线侧刀闸1G在合闸位置。支路开关运行于I组母线时，1YQJ继电器才能动作，I组母线TV二次电压才能加到相应的保护及自动装置。当支路开关运行于II组母线，II母母线侧刀闸2G在合闸位置时，II组母线TV小母线线电压（如A640）经II路切换继电器2YQJ常开接点加到支路开关的测量、计量、保护及自动装置，II路切换继电器2YQJ受II母母线侧刀闸2G位置接点的控制，保证支路开关II母母线侧刀闸2G在合闸位置。支路开关运行于II组母线时，2YQJ继电器才能动作，II组母线TV二次电压才能加到相应的保护及自动装置。

图2 母线TV二次电压切换装置原理图

支路开关母线TV二次电压切换装置的控制回路原理如图3所示。由I组母线侧刀闸1G辅助常开触点启动I路切换继电器1YQJ1～5与1YQJ6～7，由I组母线侧刀闸1G辅助常闭触点复归I路切换继电器1YQJ1～5。其中1YQJ1～5为双位置继电器，I组母线TV二次电压经其常开接点给相应的保护及自动装置提供母线电压（如I组母线TV二次电压A630I→1YQJ常开接点→7UD9→A721→1ZK1常开接点→线路主一保护）。1YQJ6～7为常规继电器，其常开接点供信号和指示回路。由II组母线侧刀闸2G辅助常开触点启动II路切换继电器2YQJ1～5、2YQJ6～7，II组母线侧刀闸2G辅助常闭触点复归II路切换继电器2YQJ1～5。其中2YQJ1～5为双位置继电器，II组母线TV二次电压经其常开接点给相应的保护及自动装置提供母线电压（如III组母线TV二次电压A640I→2YQJ常开接点→7UD9→A721→1ZK1常开接点→线路主一保护）。2YQJ6～7为常规继电器，其常接点供信号和指示回路。

图3 母线TV二次电压切换装置的控制回路原理图

2 一起因电压切换装置故障引起的全站失压典型事故分析

电压切换装置故障示意如图4所示。

图4 电压切换装置故障示意图

2.1 事故经过概述

江川变电站220 kV部分电气主接线如图5所示。为检修2522隔离开关，进行了以下倒闸操作。将220 kVⅡ母负荷倒至Ⅰ母运行，合上2021、2541刀闸，拉开2022、2542刀闸，断开212开关，拉开2122、2121刀闸，将220 kV II组母线转检修。当断开212开关时，2901Ⅰ母TV保护电压空开、B相计量电压空开跳闸，导致I组母线TV二次电压消失。220 kV线路备自投装置动作，发分253、254开关命令，合251开关命令。因251开关满足距离手合后加速条件，所以251开关加速跳闸，造成江川变全站失压事故。通过这样的方式实现模拟量输入输出功能测试。

图5 江川变电站220 kV部分主接线图

2.2 事故原因分析

造成此次事故的直接原因是在倒母线操作结束，断开212开关时，I组母线一次侧母线失压。因2542刀闸辅助常闭接点未接通（参见图4和图5），导致II路切换继电器2YQJ未复归，其常开接点未断开，II组母线TV经如下回路形成反充电回路。I组母线TV电压→1ZK→1CDJ→A630→1YQJ常开接点→A721→2YQJ常开接点→A640→2CDJ常开接点→1ZK→II组母线TV二次侧→II组母线TV一次侧。I组母线TV二次侧经II组母线TV二次侧再到II组母线TV一次侧反充电，I组母线TV二次侧空开过负荷跳闸，导致I组母线TV二次电压消失，220 kV线路备自投装置动作，发分253、254开关命令，合251开关命令，因251开关满足距离手合后加速条件，所以251开关加速跳闸，造成江川变全站失压事故。

在倒闸操作过程中，254开关I母运行灯已点亮，II母运行灯已熄灭，I/II切换继电器同时动作指示灯已熄灭。检查项目齐全完整，检查结果正确。之所以未发现2YQJ双位置继电器未复归，2YQJ常开接点未断开的故障，是因为254开关I母运行灯、II母运行灯及I/II母切换继电器同时动作指示灯都采用单位置切换继电器常开接点供电。该继电器由母线侧刀闸辅助常开接点闭合启动，常开接点断开时返回，仅反映母线侧刀闸辅助常开接点的运行位置，不能反映母线电压供电回路用双位置继电器的复归状态。

3 双母线接线方式下支路电压切换装置改进设计方案

改进后切换继电器控制回路如图6所示，支路开关母线TV二次电压切换装置的控制回路原理见图3。

图6 改进设计后切换继电器控制回路原理图

由I组母线侧刀闸1G辅助常开触点启动I路切换继电器1YQJ1～7，由I组母线侧刀闸1G辅助常闭触点复归I路切换继电器1YQJ1～6，其中1YQJ1～6为双位置继电器，I组母线TV二次电压经其常开接点给相应的保护及自动装置提供母线电压（如I组母线TV二次电压A630I→1YQJ常开接点→7UD9→A721→1ZK1常开接点→线路主一保护）。1YQJ7为常规继电器，其常开接点供信号和指示回路。

由II组母线侧刀闸2G辅助常开触点启动II路切换继电器2YQJ1～7，由II组母线侧刀闸2G辅助常闭触点复归II路切换继电器2YQJ1～6，其中2YQJ1～6为双位置继电器。II组母线TV二次电压经其常开接点给相应的保护及自动装置提供母线电压（如III组母线TV二次电压A640I→2YQJ常开接点→7UD9→A721→1ZK1常开接点→线路主一保护）。2YQJ7为常规继电器，其常接点供信号和指示回路。

原设计方案信号回路如图7所示。I母运行指示灯由单位置继电器1YQJ6常开触点供电，II母运行指示灯由单位置继电器2YQJ6常开触点供电，切换继电器同时动作信号由1YQJ6和2YQJ6常开触点供电，仅反映1G或2G刀闸常开辅助接点的运行位置。当刀闸拉开而刀闸辅助常闭触点不转换闭合的缺陷不能通过I母或II母运行指示灯及切换继电器同时动作信号反映出来。根据南方电网公司反事故措施要求，新投设备运行电压切换装置的电压切换回路及其切换继电器同时动作信号采用保持（双位置）继电器接点，切换继电器回路断线或直流消失信号应采用隔离开关常开接点启动的不保持（单位置）继电器接点。

图7 母线TV二次电压切换装置信号原理图

改进设计后的就地信号原理如图8所示。I组母运行指示灯（1G合闸Ⅰ母灯）用常规继电器1YQJ7常开触点供电，用于监视Ⅰ组母线刀闸常开辅助接点的运行状态。Ⅰ母切换继电器动作指示灯用双位置继电器1YQJ6常开触点供电，用于监视I组母线刀闸常闭辅助接点的运行状态。Ⅱ组母运行指示灯（2G合闸Ⅱ母灯）用常规继电器1YQJ7常开触点供电，用于监视Ⅱ组母线刀闸常开辅助接点的运行状态。Ⅱ母切换继电器动作指示灯用双位置继电器2YQJ6常开触点供电，用于监视Ⅱ组母线刀闸常闭辅助接点或切换继电器的运行状态。

图8 母线TV二次电压切换装置就地信号原理图

改进设计后的远方信号原理图如图9所示。I组母运行指示灯（1G合闸Ⅰ母灯）用常规继电器1YQJ7常开触点供电，用于监视Ⅰ组母线刀闸常开辅助接点的运行状态。Ⅱ组母运行指示灯（2G合闸Ⅱ母灯）用常规继电器2YQJ7常开触点供电，用于监视Ⅱ组母线刀闸常开辅助接点的运行状态。切换继电器同时动作用双位置1YQJ5和2YQJ5供电，用于指示Ⅰ、Ⅱ母线侧刀闸同时合闸，母线电压互感器二次电压并列运行的特殊工作状态。控制电源故障由电压监视继电器常闭接点供电，用于监视控制电源是否正常。

图9 母线TV二次电压切换装置远方信号原理图

4 结 论

I母运行指示灯、II母运行指示灯及切换继电器同时动作指示信号改由相应的双位置切换继电器供电后，通过监视I母运行指示灯、II母运行指示灯以及切换继电器同时动作信号，可间接判断电压切换回路的完好性，有效防止刀闸拉开而刀闸辅助常闭触点未闭合，电压切换回路未断开的故障。通过双母线接线支路开关电压切换装置改进设计，无需运行人员通过测量二次电压来判断电压切换回路是否断开，节约了人力成本，同时避免了测量操作不当引起的安全问题。综合以上分析，通过对直流控制保护主机板卡自动测试的研究，有利于直流输电控制保护系统主机的正常工作，同时对直流输电工程的运维具有一定的指导和借鉴作用。