電壓切換回路異常分析及解決措施

摘要：電壓切換裝置廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量等二次設(shè)備中，其回路的正確性、可靠性影響到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)對(duì)一起保護(hù)改造后由于接點(diǎn)用錯(cuò)而造成計(jì)量電壓切換回路異常的分析，提出改進(jìn)建議，以期提高電壓切換回路的可靠性。

關(guān)鍵詞：電壓切換；刀閘輔助接點(diǎn)；雙位置繼電器

中圖分類(lèi)號(hào)：TM8#8195；#8195；#8195；#8195；#8195；文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A#8195；#8195；#8195；#8195；#8195；文章編號(hào)：1007-0079（2014）18-0127-02

在雙母線(xiàn)接線(xiàn)的220kV、110kV變電系統(tǒng)的二次設(shè)備上，電壓切換裝置是一個(gè)普遍使用的設(shè)備，它利用母線(xiàn)刀閘的接點(diǎn)引入回路，使到線(xiàn)路或主變所掛的母線(xiàn)段與相應(yīng)保護(hù)、測(cè)控、安自、計(jì)量等設(shè)備所采集的二次母線(xiàn)電壓相一致，從而保證了設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，因此電壓切換裝置是一個(gè)重要的設(shè)備，相應(yīng)的回路要正確可靠。

一、電壓切換裝置的接線(xiàn)原理

電壓切換裝置的原理圖如圖1所示，其采用雙位置繼電器設(shè)計(jì)。該類(lèi)型繼電器有兩個(gè)線(xiàn)圈：動(dòng)作線(xiàn)圈和復(fù)歸線(xiàn)圈。繼電器接點(diǎn)采用了磁保持的設(shè)計(jì)，繼電器動(dòng)作線(xiàn)圈受電勵(lì)磁后，接點(diǎn)閉合并且自保持，這時(shí)如果動(dòng)作線(xiàn)圈失電，接點(diǎn)不會(huì)返回，保持導(dǎo)通位置，只有當(dāng)復(fù)歸線(xiàn)圈受電勵(lì)磁后，接點(diǎn)才返回，變成斷開(kāi)狀態(tài)并自保持。采用雙位置繼電器設(shè)計(jì)可以防止刀閘接點(diǎn)在運(yùn)行期間接觸不良或者電壓切換裝置在直流工作電壓突然消失的情況下電壓回路失電，有效地提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。雙位置繼電器共有兩組，分別是1YQJ、2YQJ。其中，1YQJ的動(dòng)作線(xiàn)圈接I母刀的常開(kāi)接點(diǎn)，復(fù)歸線(xiàn)圈接I母刀的常閉接點(diǎn)，用來(lái)將I母PT的電壓引入二次設(shè)備；2YQJ的動(dòng)作線(xiàn)圈接II母刀的常開(kāi)接點(diǎn)，復(fù)歸線(xiàn)圈接II母刀的常閉接點(diǎn)，用來(lái)將II母PT的電壓引入二次設(shè)備。當(dāng)合上I母刀時(shí)，I母刀常開(kāi)接點(diǎn)閉合，1YQJ的動(dòng)作線(xiàn)圈勵(lì)磁，接點(diǎn)閉合，將I母電壓采入設(shè)備，當(dāng)拉開(kāi)I母刀，I母刀常閉接點(diǎn)返回導(dǎo)通，1YQJ的復(fù)歸線(xiàn)圈勵(lì)磁，接點(diǎn)復(fù)歸，將I母電壓斷開(kāi)，II母刀的操作原理也相同。當(dāng)I、II母刀同時(shí)合上時(shí)，1YQJ、2YQJ繼電器同時(shí)動(dòng)作，使I、II母電壓并列采入設(shè)備，這時(shí)裝置會(huì)發(fā)“切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”的告警信號(hào)，通知運(yùn)行人員處理。當(dāng)I、II母刀同時(shí)斷開(kāi)時(shí)，1YQJ、2YQJ繼電器同時(shí)復(fù)歸，I、II母電壓同時(shí)斷開(kāi)，不采入設(shè)備。從上面可知，電壓切換裝置所接入的I、II母刀接點(diǎn)一定要正確，接點(diǎn)用錯(cuò)會(huì)造成電壓切換功能的混亂。

二、故障出現(xiàn)

某變電站220kV旁路保護(hù)進(jìn)行縱聯(lián)分相功能改造，對(duì)保護(hù)版本進(jìn)行了升級(jí)，在原屏更換了整個(gè)操作箱，其他的回路包括計(jì)量回路等均沒(méi)有變動(dòng)。改造完成并經(jīng)驗(yàn)收后，按照啟動(dòng)方案的步驟進(jìn)行啟動(dòng)操作。在啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)220kV旁路合上I母線(xiàn)刀閘時(shí)，220kV旁路計(jì)量屏的電壓切換裝置I母、II母指示燈同時(shí)點(diǎn)亮，拉開(kāi)I母線(xiàn)刀閘，I母、II母指示燈仍然同時(shí)亮，跟著合上II母線(xiàn)刀閘，I母、II母指示燈同時(shí)熄滅，而保護(hù)屏的電壓切換裝置I母、II母指示燈正常，均與刀閘所掛的母線(xiàn)相一致。

三、回路檢查

經(jīng)檢查，當(dāng)I母線(xiàn)刀在合位時(shí)，測(cè)量了220kV旁路計(jì)量電壓切換裝置的刀閘接點(diǎn)輸入回路，發(fā)現(xiàn)“I母刀閘常開(kāi)接點(diǎn)”的開(kāi)入回路導(dǎo)通，“I母刀閘常閉接點(diǎn)”的開(kāi)入回路斷開(kāi)，“II母刀閘常開(kāi)接點(diǎn)”的開(kāi)入回路導(dǎo)通，“II母刀閘常閉接點(diǎn)”的開(kāi)入回路斷開(kāi)，表明I母刀的接點(diǎn)回路正常，II母刀的接點(diǎn)回路出錯(cuò)。本期220kV旁路保護(hù)改造只動(dòng)了保護(hù)裝置及操作箱的屏內(nèi)接線(xiàn)，計(jì)量回路沒(méi)有變動(dòng)，I母刀閘合上時(shí)，計(jì)量電壓切換回路的II母刀閘常開(kāi)接點(diǎn)會(huì)導(dǎo)通的原因：根據(jù)圖紙追蹤了計(jì)量電壓切換回路刀閘接點(diǎn)開(kāi)入電纜走向及接線(xiàn)，接點(diǎn)采用了保護(hù)屏電壓切換裝置的繼電器重動(dòng)接點(diǎn)，沒(méi)有采用刀閘的輔助接點(diǎn)，在開(kāi)關(guān)場(chǎng)檢查了母線(xiàn)刀閘機(jī)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)刀閘輔助開(kāi)關(guān)的所有接點(diǎn)已全部用完。原來(lái)220kV旁路母線(xiàn)刀閘是投產(chǎn)時(shí)運(yùn)行至今的舊設(shè)備，里面的輔助接點(diǎn)數(shù)量不夠，在進(jìn)行綜自改造時(shí)，新裝的計(jì)量屏內(nèi)有獨(dú)立的電壓切換裝置，需要使用刀閘的接點(diǎn)接入，由于刀閘接點(diǎn)不夠，于是采用了保護(hù)電壓切換裝置的重動(dòng)繼電器接點(diǎn)接入。

找到了刀閘接點(diǎn)開(kāi)入的源頭，220kV旁路保護(hù)的電壓切換裝置與操作箱是合二為一的，本次工程更換了操作箱，由CZX-12R更換為CZX-12GN。廠家在屏內(nèi)重新進(jìn)行了配線(xiàn)，操作箱至端子排的回路有變動(dòng)，端子編號(hào)、位置均不變，設(shè)備配線(xiàn)沒(méi)有接錯(cuò)。將新操作箱與舊操作箱的廠家圖紙進(jìn)行對(duì)比檢查，發(fā)現(xiàn)刀閘重動(dòng)接點(diǎn)的選取有問(wèn)題，原來(lái)舊操作箱中，刀閘位置的重動(dòng)接點(diǎn)一共取了四對(duì)接點(diǎn)，分別是1YQJ常開(kāi)接點(diǎn)、1YQJ常閉接點(diǎn)、2YQJ常開(kāi)接點(diǎn)、2YQJ常閉接點(diǎn)，其中1YQJ的常開(kāi)、常閉接點(diǎn)的公共端接在一起，另一端分別接到計(jì)量電壓切換裝置1YQJA繼電器的動(dòng)作回路與復(fù)歸回路，用來(lái)供I母刀閘分合閘時(shí)計(jì)量電壓切換繼電器的動(dòng)作與復(fù)歸用，2YQJ的常開(kāi)、常閉接點(diǎn)接于計(jì)量電壓切換2YQJA繼電器供II母刀閘分合閘時(shí)計(jì)量電壓切換用。在新操作箱設(shè)計(jì)中，這四對(duì)接點(diǎn)的接線(xiàn)位置不變，但接點(diǎn)變成了常開(kāi)接點(diǎn)，如圖2所示。第一對(duì)1YQJ、2YQJ的常開(kāi)接點(diǎn)與公共端接在一起，另一端分別接到計(jì)量電壓切換裝置1YQJA繼電器的動(dòng)作回路與復(fù)歸回路；第二對(duì)1YQJ、2YQJ的常開(kāi)接點(diǎn)與公共端接在一起，另一端分別接到計(jì)量電壓切換裝置2YQJ繼電器的動(dòng)作回路與復(fù)歸回路，這樣就造成了計(jì)量電壓切換動(dòng)作的混亂：當(dāng)合上I母刀閘，保護(hù)屏1YQJ繼電器常開(kāi)接點(diǎn)動(dòng)作閉合，計(jì)量屏電壓切換裝置的1YQJA、2YQJA繼電器的動(dòng)作線(xiàn)圈受電，接點(diǎn)閉合并且自保持，I母、II母指示燈同時(shí)點(diǎn)亮，這時(shí)I母PT與II母PT的計(jì)量電壓回路并列運(yùn)行；當(dāng)拉開(kāi)I母刀閘，1YQJA、2YQJA繼電器接點(diǎn)仍處于合閘保持狀態(tài)，由于1YQJA、2YQJA繼電器的復(fù)歸線(xiàn)圈接了2YQJ的常開(kāi)接點(diǎn)，只要II母刀閘在拉開(kāi)位置，繼電器復(fù)歸線(xiàn)圈不會(huì)帶電從而接點(diǎn)就不會(huì)復(fù)歸，因此即使拉開(kāi)I母刀閘，I母、II母指示燈仍在點(diǎn)亮狀態(tài)；當(dāng)合上II母刀閘，2YQJ的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，1YQJA、2YQJA繼電器的復(fù)歸線(xiàn)圈受電，接點(diǎn)復(fù)歸，I母、II母指示燈同時(shí)熄滅，計(jì)量電壓同時(shí)斷電。

錯(cuò)誤的電壓切換回路會(huì)給設(shè)備運(yùn)行帶來(lái)很大的安全隱患。在這一案例中，當(dāng)合上I母刀閘時(shí)，計(jì)量電壓切換會(huì)將I、II母PT的計(jì)量回路并列，這是非正常并列。如果有一段母線(xiàn)失壓，失壓母線(xiàn)的PT將通過(guò)帶電母線(xiàn)PT的二次側(cè)倒送電，相當(dāng)于PT通過(guò)二次側(cè)升壓，過(guò)大的勵(lì)磁電流會(huì)引起兩段母線(xiàn)PT的二次空開(kāi)跳閘，造成全站該電壓等級(jí)的所有二次設(shè)備全部失壓，從而造成保護(hù)誤動(dòng)。而合上II母刀閘時(shí)，計(jì)量電壓切換會(huì)將I、II母PT的計(jì)量回路斷開(kāi)，造成電度表計(jì)量讀數(shù)損失，電度表失去計(jì)量作用。因此，對(duì)該回路的整改要立即開(kāi)展。

四、解決方案

方案一，更換刀閘的輔助開(kāi)關(guān)，增加刀閘輔助接點(diǎn)，將計(jì)量電壓切換的接點(diǎn)開(kāi)入直接經(jīng)刀閘的輔助接點(diǎn)，取消經(jīng)保護(hù)電壓切換的重動(dòng)繼電器接點(diǎn)接入。該方案要考慮原刀閘輔助開(kāi)關(guān)的位置是否足夠，而且更換輔助開(kāi)關(guān)涉及到的重要回路較多，包含母線(xiàn)保護(hù)、失靈保護(hù)等，風(fēng)險(xiǎn)較大，不易操作，母線(xiàn)停電才能實(shí)施。

方案二，增加220kV旁路計(jì)量電壓切換裝置，由于原計(jì)量屏的電壓切換裝置供全站220kV設(shè)備的計(jì)量使用，因而只能新增加一套計(jì)量電壓切換裝置專(zhuān)供220kV旁路使用，且該電壓切換裝置采用單接點(diǎn)接入的單位置繼電器型式，接點(diǎn)仍取保護(hù)電壓切換的重動(dòng)接點(diǎn)，但只接1YQJ、2YQJ一對(duì)常開(kāi)接點(diǎn)。單位置繼電器只有動(dòng)作線(xiàn)圈，沒(méi)有復(fù)歸線(xiàn)圈，接點(diǎn)不能斷電保持，這種方案的回路簡(jiǎn)單，但可靠性沒(méi)有雙位置繼電器的高，而且要增加一套裝置，所需的費(fèi)用較高。

方案三，對(duì)計(jì)量電壓切換的刀閘接點(diǎn)開(kāi)入回路進(jìn)行改造，用保護(hù)電壓切換1YQJ的常開(kāi)接點(diǎn)接到計(jì)量電壓切換1YQJA的動(dòng)作線(xiàn)圈開(kāi)入位置，2YQJ的常開(kāi)接點(diǎn)接到1YQJA的復(fù)歸線(xiàn)圈的開(kāi)入位置，2YQJ的常開(kāi)接點(diǎn)接到2YQJA的動(dòng)作線(xiàn)圈開(kāi)入位置，1YQJ的常開(kāi)接點(diǎn)接到2YQJA的復(fù)歸線(xiàn)圈的開(kāi)入位置。這樣當(dāng)合上I母刀閘，1YQJ接點(diǎn)閉合，1YQJA動(dòng)作線(xiàn)圈帶電，常開(kāi)接點(diǎn)閉合并自保持，I母計(jì)量電壓正常采入；當(dāng)拉開(kāi)I母刀閘，由于接點(diǎn)自保持，I母計(jì)量電壓仍采入；當(dāng)合上II母刀閘，2YQJ接點(diǎn)閉合，一方面令到2YQJA動(dòng)作線(xiàn)圈帶電，常開(kāi)接點(diǎn)閉合并自保持，II母計(jì)量電壓采入，另一方面1YQJA復(fù)歸線(xiàn)圈由于2YQJ接點(diǎn)閉合而帶電，原閉合的自保持接點(diǎn)受電復(fù)歸，斷開(kāi)I母的電壓。在該方案中計(jì)量電壓可通過(guò)I、II母刀閘的先后操作而相應(yīng)進(jìn)行切換，有效地避免了兩段母線(xiàn)電壓同時(shí)并列的問(wèn)題。該方案仍使用保護(hù)電壓切換的四對(duì)繼電器重動(dòng)接點(diǎn)，只需將2YQJA所接的1YQJ與2YQJ接點(diǎn)開(kāi)入進(jìn)行對(duì)調(diào)即可，所動(dòng)的回路少且簡(jiǎn)單，既不用增加費(fèi)用，風(fēng)險(xiǎn)也低。其不足是當(dāng)I母刀、II母刀都同時(shí)合上時(shí)，1YQJA、2YQJA的接點(diǎn)不會(huì)同時(shí)合上，也就是說(shuō)I母、II母電壓不會(huì)并列。另外，當(dāng)設(shè)備停電I、II母刀都拉開(kāi)時(shí)，旁路計(jì)量仍有電壓，不會(huì)斷電。

方案一能夠從源頭上解決問(wèn)題，消除隱患，是最終的解決方案；方案二需要一定的資金，對(duì)裝置的直流工作電源可靠性要求比較高，由于使用單位置繼電器設(shè)計(jì)，相對(duì)于原設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)其可靠性降低；方案三實(shí)施容易、改動(dòng)不大，而且效果也不錯(cuò)。故經(jīng)綜合考慮，采用方案三對(duì)電壓切換回路進(jìn)行更改，先消除隱患，再結(jié)合技改方案采用方案一，從源頭解決問(wèn)題。

五、結(jié)束語(yǔ)

電壓切換裝置在電力系統(tǒng)的保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量等二次設(shè)備中擔(dān)當(dāng)著重要角色。電壓切換回路的安全可靠性直接影響到電網(wǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，本文以具體事例剖析了電壓切換裝置在接點(diǎn)選用錯(cuò)誤時(shí)所造成的影響及危害，提出了具體的整改方案，以期提高設(shè)備的可靠性與安全性。

（責(zé)任編輯：孫晴）