变电站二次回路带电测量端子可靠性分析及应用

丁 健 王兴佳

（广东电网有限责任公司茂名供电局）

0 引言

受环境因素、设备因素、人员操作等影响，变电站二次回路带电测量事故频发，严重影响了变电站的安全效益和经济效益。尤其是在压板电压测量过程中，一旦操作失误或测量短接，将直接引起接地事故，造成设备误动作，导致区域大面积断电。因此，关注变电站二次回路带电测量问题，研制一种高可靠性高安全性的变电站二次回路带电测量端子，辅助电力运维人员实现压板电压的精准测量、高效测量及安全测量，具有现实紧迫性。

1 变电站二次设备概述

变电站二次设备是变电系统安全、可靠、稳定运行的重要保障，其可通过在线监测、控制回路、调度规划等实现对一次设备工作数据及运行状态的预设和调整，还能够针对外部环境、运行工况等实时优化和完善，从根本上改善了变电站的安全效益和经济效益，已经成为新时期人们关注的焦点。信息与控制系统由各种检测设备、熔断器、控制开关、控制电缆、测量仪表、继电器、控制和信号元件、自动装置、继电保护装置、电流、电压互感器、通信设备、安全保护装置、自动控制装置以及监控自动化、调度自动化系统组成。二次设备按一定的要求连接在一起所构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的的电气回路，称为二次回路或二次接线系统。

2 变电站二次回路具体类型及作用

变电站二次回路可通过控制隔离开关及断路器动作，实现分合闸操作；可通过敏感元件及信号元件获取关键设备的位置信号、动作信号和电气信号；可在隔离开关、继电器及断路器等动作配合下快速隔离故障区间；可通过远动保护及远程调度实现无人值守和远程调控等。综合来说，变电站二次回路系统直接影响电力系统运行。而用于检测变电站二次回路的测量端子主要起监测、防护责任。全面检测整个变电站的二次回路连接性能，保障变电站二次设备动作的准确性，为变电站自动化系统和二次设备的验收、改造、改进等提供技术依据，有利于电网安全生产和稳定运行。

3 变电站二次回路运行风险

现常用的有两种测试端子，一种是带隔刀端子，一种是电流测试端子。带隔刀端子主要用于信号的断开，没有设置测试孔，通过拉开隔刀，它也可以用于测量电流和接入外部信号。缺点在于一要事先拉开隔刀，操作完成后恢复，增加操作步骤；二是没有测试孔，需要用手保持测量线，不便于工作。电流测试端子虽然能高效准确地测量电流和接入外部信号，但进行电流测试和接入外部信号前，需要断开端子内的连接，增加操作步骤。此外，电流测试端子通常用于大电流通断，其工作电压、电流和耐压水平远远高于一般二次控制回路，将其大量用于二次回路，成本投入偏大。

此外，当二次回路存在接线错误或缺陷时，极容易造成变电站保护设备误动或拒动，降低变电站供电可靠性，影响电力有效供给。而且，二次回路当中的CT（电流互感器）开路和PT（电压互感器）短路均属于危险状态，容易造成设备和人身事故。因此，变电站在新站或改造站投运之前或涉及PT，CT二次回路更改变动时，必须在送电前对变电站内各组电压电流二次回路进行仔细检查及试验，以确保各电压电流回路连接正确。此外，当电压电流二次回路已经接线完毕，部分重要电压电流二次回路必须通过带负荷试验，验证其回路的正确性。这就需要性能稳定、可靠的变电站二次回路带电测量端子，以应对异常情况下的断路器的误动作。比如使用的仪器仪表故障，操作人员选错档位，造成的断路器的误动作。比如供电运行人员在操作母差屏的出口压板时，由于万用表的故障，造成直流接地，继而造成运行设备误动作的电力事件。这些都是二次回路带电测量面对的现实问题，也是新型变电站二次回路带电测量端子需要应对或者规避的问题。

4 具有高可靠性高安全性的变电站二次回路带电测量端子功能设定

4.1 使用时更方便快捷

一种用于二次回路的测试端子，能方便地进行电压、电流测量，能方便地接入外部信号。而在测试过程中仅需要将测试线插入即可，无需额外的操作，无需解除原接线。因此更方便现场使用，易操作，满足现场使用要求。测量端子主要包括盘外侧接线柱和盘内侧接线柱，盘外侧接线柱与盘外侧导体相连接，盘内侧接线柱与盘内侧导体相连接；在盘外侧导体上设有与外部连通的盘外侧测试孔，在盘内侧导体上设有与外部连通的盘内侧测试孔；盘外侧导体与盘内侧导体之间设有调节机构。调节机构包括导体和转轴，导体设于盘内侧测试孔的下方，与转轴相连，并能绕转轴转动；在导体的下部设有复位弹簧，在导体上还设有绝缘块，绝缘块设于盘内侧测试孔的正下方。在大型的Ⅰ/o盘柜内，可以多达近千个测量通道，在完成配线工作后往往需要对柜内接线及Ⅰ/o通道进行检验，具有高可靠性高安全性的变电站二次回路带电测量端子的使用将大大缩减工作量。

4.2 不影响正常电压测量

为增强接线的安全性、可靠性和便捷性，在大量导线互联时往往在接头处设置接线端子。该端子一侧将金属片和导线使用塑料封装固定，另一侧带螺栓，可与其他导线通过螺丝紧固，从而形成完整的接线，操作非常便捷，实用效益显著。

本次设计的变电站二次回路带电测量端子采用上述封装方式，其在使用过程中可先根据信号回路线号，依次测量信号回路数值，并根据变化趋势快速判断信号回路故障区域，准确定位故障端子区间。再使用量表对故障接点两端进行复测，确认信号通断是否正常，直至查找到准确故障点，进行有效处理。变电站二次回路带电测量端子可以测量怀疑节点处两端电位，如果辅助节点导通，则节点两端具有相同电位，如果测量处节点两端极性相反，说明在测量点前有断线或接线不牢，甚至端子接错。

本次设计的变电站二次回路带电测量端子在使用过程中操作非常便捷，可短接怀疑节点两端端子，观察信号是否恢复正常，如果恢复正常，说明短接处前存问题，不断向前短接，直至查找出故障点。上述过程中仅需要一个人就可以到场进行测量，将带电测试工作由原来的小时级降低到分钟级，值得深入研究和拓展应用。

4.3 及时阻止直流接地

具有高可靠性高安全性的变电站二次回路带电测量端子进行变电站二次回路带电测量，主要用高内阻万用表对地或者对正负电源，将二次回路分段进行电压电位的测量，以确定故障位置。在故障点寻找工作中，可以防止电压回路短路，直流回路接地，避免新故障点的产生和事故的扩大。使用变电站二次回路带电测量端子时先查看回路是否有电压（或电流），在确认该回路无电压、无电流时，用万用表、绝缘电阻表等检查回路元件的通断。在使用绝缘电阻表检查绝缘时应断开本回路交直流电源，断开与其他回路的接线，拆除电流的接地点后方可摇测，这样可以最大限度防止向电容元件充电，避免损坏保护装置中的元器件。即便在设备故障以及人为选错万用表档位时，依然可以阻止直流接地。

5 变电站二次回路带电测量端子应用分析

在直流绝缘监察系统的回路上，假定控制母线的额定电压为Uе，正负控制母线对地的绝缘电阻相等，则正常运行时+KM对地的电压为＋50%Uе，-KM对地的电压为-50%Uе。可以看出，这时在抗干扰电容以及蓄电池正、负极的对地电容上的充电电压为50%Uе。为了抗干扰，目前变电站各种装置都在电源回路上接了抗干扰电容，这种做法对二次回路带来一定的影响。如图1所示，B点发生接地时，B点电压为0，C点电压由于直流系统负对地电容的作用，电压不能突变，为-50%Uе，因此会对继电器产生一个以+50%Uе的初始电压。时间常数与直流系统对地电容C1和C2、对地绝缘电阻及绝缘监察装置的桥电阻有关。

图1 接地状态喜爱继电器的初始电压显示

使用具有高可靠性高安全性的变电站二次回路带电测量端子对二次回路重要节点实施电压监测，通过电压实时分析二次回路运行状态，及时发现缺陷对缺陷进行检修，为电力安全生产提供必要保障。可以说，具有高可靠性高安全性的变电站二次回路带电测量端子的研制，有利于提高现场带电测量的安全性，同时，可有效提高现场作业安全水平，对确保保护设备安全可靠运行具有重要意义，进而确保电网安全可靠运行。

6 结束语

二次回路反映的是电力一次系统的工作状态，控制一次系统，并在其发生异常时能及时发出信号，提醒运维人员及时处理。可见，变配电所内的二次回路是承担变配电任务的主设备，为变配电设备的正常运行提供保障。本文提出的一种具有高可靠性高安全性的变电站二次回路带电测量端子采用电路原理。即在测量回路增加高阻，即能测得电压，又不会误动，是二次回路电压电流带电检测的主要辅助工具。