变电站二次电压回路运行注意事项

王洪俭

(国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司，浙江 嘉兴 314033)

0 引言

变电站电压互感器(potential transformer，PT)二次侧电压并列、切换回路设计广泛适用于内桥、单母分段、双母线等各种接线方式。电压并列回路能够保障一段母线PT故障或检修时，两段母线中的另一段母线PT通过二次并列回路提供正确的电压量供保护装置使用；电压切换回路能够保障计量、保护装置根据母线隔离刀闸的切换自动选择相应母线PT的二次电压。但生产现场实际因一系列原因，时有发生因设计不合理、倒闸操作时检查不到位而造成PT二次侧向一次侧反送电事故。

1 双位置电压切换继电器复位回路断线

1.1 事故概况

某220 kV变电站220 kV配电装置采用双母单分段接线方式，三段母线正常并列运行。220 kV Ⅰ，Ⅲ母分段断路器间隔电流互感器爆炸，母差正确动作切除Ⅰ，Ⅲ段母线；因原运行在Ⅰ母的一回220 kV线路保护电压切换箱Ⅱ母隔离刀闸分位开入回路断路，相应电压切换继电器未能复位，使得Ⅰ，Ⅱ母电压切换回路二次误并列，造成Ⅱ母PT通过二次电压回路对Ⅰ母PT及Ⅰ母反充电，Ⅱ母PT二次电压总空开跳闸，使得运行在Ⅱ母的剩余220 kV电源线路保护失压，已进入故障处理程序的距离保护Ⅲ段动作，造成全站停电。

1.2 原因分析

该案例的主要事故原因是电压切换回路设计不合理，电压切换回路采用双位置继电器接点，而“切换继电器同时动作”信号采用单位置继电器接点(如图1所示)，致使二次电压回路长期并列而无法被发现。

图1 切换继电器同时动作信号回路

线路运行在Ⅰ母，Ⅰ母电压切换继电器(1YQJ1～1YQJ7)动作，相应常开接点正常闭合。Ⅱ母隔离刀闸分位，因其开入回路断路，Ⅱ母电压切换继电器驱动回路断线失电，Ⅱ母电压切换继电器2YQJ1～2YQJ3掉电失磁复位，相应常开接点断开，此时“切换继电器同时动作”信号回路中1YQJ1常开接点闭合、2YQJ1常开接点断开，不会发出“切换继电器同时动作”告警。而Ⅱ母电压切换继电器2YQJ4～2YQJ7系双位置继电器，掉电后复位线圈无法励磁，保持切换前的状态，常开接点保持闭合状态，Ⅰ母、Ⅱ母电压小母线通过该线路间隔的电压切换继电器接点并列运行。

该案例中母差保护动作切除Ⅰ母瞬间，Ⅰ母失电，Ⅱ母PT开始通过二次电压回路向Ⅰ母反充电。因电压互感器是一种小容量、大变比的降压变压器，在一次侧无电源、二次侧反充电的情况下，由于其阻抗从二次侧看进去非常小，将产生很大的充电电流，从而致使Ⅱ母PT二次电压总空开跳闸。

2 电压并列切换开关投入方式错误

2.1 事故概况

某500 kV变电站500 kV配电装置采用双母线接线方式，两段母线正常并列运行，母线电压并列装置并列切换开关投入“自动”位置（即“并列”位置，二次电压并列与否由母断路器及其两侧隔离刀闸自动控制），二次电压并列。因配合检修工作，500 kVⅠ母需陪停，母联断路器分闸拉停Ⅰ母过程中，Ⅰ母已断电，因母联断路器主触头分闸与辅助接点切换存在20～30 ms的延时，Ⅰ，Ⅱ母电压并列回路延时解列，造成Ⅱ母PT通过二次电压并列回路对Ⅰ母PT及Ⅰ段母线反充电，Ⅱ母PT二次电压总空开跳闸，运行在Ⅱ母上的间隔保护装置及母线保护屏装置相继发出“PT断线”告警。

2.2 原因分析

该案例的主要事故原因是运行人员不熟悉电压并列回路的原理，对电压并列回路的运行风险和注意事项没有足够的认识。一是忽略了一次开关设备固有动作特性对二次设备运行的影响，将并列装置并列切换开关投入“自动”位置；二是Ⅰ母停电倒闸操作过程中，在Ⅰ母PT二次侧电压空气开关未断开、PT与二次电压小母线未隔离的情况下，即拉停Ⅰ母及母线设备。

3 母线隔离刀闸辅助接点未切换

3.1 事故概况

某220 kV变电站220 kV配电装置采用双母带旁路接线方式，母线正常并列运行。因配合检修工作，220 kVⅠ母需陪停。停电操作首先将Ⅰ母上运行间隔倒换至Ⅱ母，因旁路断路器间隔Ⅰ母隔离刀闸辅助接点未切换，Ⅰ母PT二次电压空气开关未断开，造成Ⅱ母PT通过二次电压回路对Ⅰ母PT及Ⅰ段母线反充电。因Ⅱ母PT二次电压总空气开关容量配置不当，未动作跳闸切断反充电回路，产生的大电流烧毁220 kV旁路电压切换插件，同时造成运行中的220 kVⅡ母PT隔离刀闸辅助接点熔断，运行在Ⅱ母上的间隔保护装置二次电压全失。导致运行中的Ⅱ母所有保护及安全自动装置无法采集电压，型号为LFP-901A，LFP-902A，RCS-902C的线路保护失去主保护以及距离保护，安全稳定控制装置失去电压切换判据，严重影响继电保护装置动作的可靠性和准确性，危及设备的安全运行。

3.2 原因分析

该案例相较于前两个案例，产生的影响更大。造成此次事故的原因较多，一是旁路断路器间隔Ⅰ母隔离刀闸辅助接点未切换，倒换至Ⅱ母运行后，Ⅰ，Ⅱ母电压切换继电器同时动作，未被操作人员及时发现并处置，造成Ⅰ，Ⅱ母电压二次回路并列；二是拉停Ⅰ母前未断开Ⅰ母PT二次侧电压空气开关，将Ⅰ母PT与二次电压小母线隔离；三是母线PT二次侧电压空气开关配置不当，未能正确动作切断反充电回路。

4 运行注意事项

4.1 规范电压切换继电器选型

国家电网公司企业标准《线路保护及辅助装置标准化设计规范》明确规定，220 kV电压等级线路保护装置双套配置，电压切换箱(插件)也双套配置，刀闸辅助触点采用单位置输入方式，即采用单位置输入的继电器接法简单、便于实现。由于单位置继电器不具备自保持特性，刀闸分闸后立即自动复位，避免了二次电压回路误并列。

正因为单位置继电器的非自保持特性，当切换回路直流电源失去后，继电器自动复位，其接点断开，二次设备失去电压信号，保护复压闭锁开放、距离保护闭锁。如果保护装置因区外故障已启动时失去电压信号，不再进入PT断线、保护闭锁的逻辑判别，易导致距离保护误动作，因此规范同时要求，单位置输入方式下，电压切换直流电源与对应保护装置直流电源共用自动空气开关。

110 kV及以下电压等级线路保护若配置单套电压切换箱(回路)，隔离刀闸辅助接点采用双位置输入方式，即采用双位置输入的继电器。

4.2 同源设计电压切换主回路与信号回路

出线或变压器间隔母线隔离刀闸辅助接点不切换、电压切换继电器接点粘连、双位置继电器复位线圈掉电等原因都有可能致使Ⅰ，Ⅱ母电压切换继电器常开接点同时闭合，造成Ⅰ，Ⅱ母PT二次电压回路误并列。此时，如果“切换继电器同时动作”信号回路按照图2所示改接线，即可及时告警，正确处置后可以避免进一步造成反充电事故。

图2 “切换继电器同时动作”信号回路改接线

4.3 正确使用二次电压回路并列切换开关

两段母线正常并列运行时，如并列切换开关BQK投入“并列(或自动)”位置，二次电压小母线自动并列。母线故障切除其中一段母线时，因母联(分段)断路器辅助接点滞后于主触头切换，存在运行母线PT二次侧向故障母线瞬时反充电的隐患，将造成事故范围扩大。

正确的做法是，正常情况下，无论一次母线并列与否，并列切换开关BQK均应投入“分列( 或非自动)”位置，二次电压小母线各自独立运行。当其中一段母线PT停电检修，需要二次侧电压并列时，一定要先检查确认两段母线一次侧并列运行，才能将二次侧并列；PT检修完毕送电时，也要避免通过二次并列回路向停运PT反送电感应高电压的情况。

4.4 规范母线压变停役操作步骤

并列装置并列切换开关BQK误投入“并列(或自动)”位置或接点粘连、出线或变压器间隔电压切换继电器同时动作(常开接点闭合)或接点粘连等，均有可能导致两段母线并列运行时二次电压小母线自动并列。拉停母线或母线PT前，应提前断开相应压变二次侧电压空气开关，切断二次电压回路，消除运行母线PT二次侧向停电母线反充电的隐患。同时，断开待停母线PT二次侧电压空气开关(包括保护和计量)后，还需要测量确认空气开关二次电压小母线侧电压为零，如果电压不为零，说明电压切换或并列回路存在误并列，必须检查确认故障原因并消除后，才能继续操作。

反之，母线送电时，也应先给母线充电，然后再合上二次电压空气开关，否则一旦二次回路存在误并列，必将造成人身伤害和设备烧毁事故。

4.5 严禁擅自变更母线PT检修作业现场安全措施

母线PT单独检修维护时，两段母线PT二次一般已提前并列运行。此时如果母线PT隔离刀闸辅助接点未可靠切换或电压重动继电器接点粘连，二次电压空气开关二次侧带电，一经合闸，即可反充电至检修作业现场，轻则导致两段母线电压全失，重则造成人身伤害和设备烧毁事故。

5 结束语

在分析变电站二次电压并列、切换回路工作原理的基础上，选取三个典型事故案例详细分析生产现场易导致事故发生的隐患点和注意事项，最后总结梳理了二次电压并列、切换回路在设计和运行阶段的一些注意事项或改进措施，以指导变电站生产现场实际应用。