電壓切換回路隱患分析及其改進(jìn)措施

肖碩霜　修榮堃　黨　政　晉龍興（深圳供電局有限公司，廣東 深圳　518000）

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電壓切換回路隱患分析及其改進(jìn)措施

肖碩霜修榮堃黨政晉龍興
（深圳供電局有限公司，廣東 深圳518000）

摘要電壓切換回路中刀閘輔助接點(diǎn)異常是使得線路或變壓器保護(hù)不能采到母線電壓而誤動的主要原因。本文通過分析一起因刀閘常閉輔助接點(diǎn)粘連引起保護(hù)誤動的事件，總結(jié)了現(xiàn)有電壓切換回路存在問題，并提出了現(xiàn)有改進(jìn)方案存在的隱患。本文提出了可避免保護(hù)失壓的三種方案，并對其中可徹底消除隱患的微機(jī)化改造方案設(shè)計(jì)了具體的實(shí)現(xiàn)邏輯。

關(guān)鍵詞：電壓切換；二次異常并列；輔助接點(diǎn)

Improvement Measure and Analysis of Hidden Danger in Voltage Switching Circuit

Xiao ShuoshuangXiu RongkunDang ZhengJin Longxing
（Shenzhen Power Supply Bureau， Shenzhen， Guangdong518000）

Abstract Protection’s misoperation will be caused when line and transformer protection in normal operation cannot collect the bus voltage. It is one of the main reason that the abnormal auxiliary contact of disconnecting links in voltage switching circuit. This essay summarizes what causes the abnormality in voltage switching circuit by analyzing a case of line protection misoperation because the auxiliary contact is adhesive which is normally closed. For these causes， the hidden danger of improvement project now available has been raised. Then there are three improvement projects can effectively avoid the risk of protection’s voltage-loss has been designed and put forward， one of which can eliminate the danger is microcomputer-based voltage switching circuit and its specific realization logics are designed.

Keywords：voltage switching; abnormal paralleling of secondary circuit; auxiliary contact

繼電保護(hù)裝置的正確動作與母線電壓密切相關(guān)。雙母線接線中，變壓器保護(hù)和線路保護(hù)利用電壓切換回路取得其所掛母線的二次電壓。當(dāng)完成倒母線操作后，若電壓切換回路中的輔助接點(diǎn)異?；蚶^電器故障，可能使得兩條母線的二次電壓回路誤并列。此時，若兩條母線之間存在電壓差，PT二次回路中形成的環(huán)流使得PT二次空氣開關(guān)跳閘，造成保護(hù)裝置不能取到母線電壓，引起保護(hù)誤動。進(jìn)一步地，若PT二次空開未成功跳閘，將燒毀操作箱插件，誤起動失靈保護(hù)，使得事故擴(kuò)大。因此，分析電壓切換回路存在的安全隱患并進(jìn)行改進(jìn)具有至關(guān)重要的意義[1-2]。

1　事故案例簡介

2014年05月19日，某220kV變電站的甲線發(fā)生AB相間瞬時故障。故障前該站的運(yùn)行方式，如圖1所示。220kV線路故障時，110kV 111PT與112PT二次電壓空開跳閘，致使110kV線路保護(hù)及主變變中后備保護(hù)誤動作。

圖1　故障前A站運(yùn)行方式圖

經(jīng)調(diào)查，該站110kV 111PT與112PT二次電壓空開跳閘是由于電壓切換回路二次誤并列造成的。圖2所示#2主變保護(hù)變中開關(guān)的電壓切換回路中1YQJ1-1YQJ4和2YQJ1-2YQJ4為雙位置繼電器，其勵磁需各自母線刀閘的常開接點(diǎn)閉合，常閉接點(diǎn)斷開；復(fù)歸則反之。1YQJ5和2YQJ5為單位置繼電器，狀態(tài)僅與常開接點(diǎn)有關(guān)。

圖2　#2主變變中切換回路圖

故障發(fā)生前，110kV 1M與2M分列運(yùn)行，#2主變中掛于1M，11021刀閘合位，1YQJ1-1YQJ4勵磁，裝置上1M刀閘位置指示燈亮；11022刀閘分位，2YQJ5復(fù)歸，裝置上2M位置指示燈滅，其常閉輔助接點(diǎn)經(jīng)檢查未閉合，導(dǎo)致2YQJ1-2YQJ4保持勵磁狀態(tài)。而回路中“切換繼電器同時動作”信號使用單位置繼電器輔助接點(diǎn)，未能反映出繼電器實(shí)際動作情況[3]。因此，雖然110kV 1M與2M一次系統(tǒng)分列運(yùn)行，但111PT與112PT二次電壓通過#2主變變中切換繼電器的輔助接點(diǎn)誤并列，如圖3所示。

圖3　#2主變變中電壓并列回路圖

當(dāng)220kV線路故障時，220kV 1M和110kV 1M電壓降低，降幅達(dá)45%（A、B兩相電壓二次值降為約31.8V），110kV 2M電壓正常。由于二次電壓誤并列，形成較大的環(huán)流，導(dǎo)致兩段母線的PT二次電壓空開跳閘。從而110kV線路保護(hù)及主變變中后備保護(hù)失壓，導(dǎo)致了誤動作。

2　電壓切換回路的問題

根據(jù)以上事故分析，結(jié)合多年變電設(shè)備維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)電壓切換回路存在的常見問題如下：

1）運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，輔助接點(diǎn)易發(fā)生損傷。當(dāng)?shù)堕l常閉觸點(diǎn)接觸不良時，將導(dǎo)致雙位置繼電器不能復(fù)歸，二次電壓異常并列。

2）操作箱面板上的“1M”、“2M”指示燈分別串接于1M、2M電壓切換起動回路，僅能監(jiān)視該回路是否起動，不能監(jiān)視其是否復(fù)歸。

3）“切換繼電器同時動作”信號只能在監(jiān)控后臺觀察，不便于操作人員及時發(fā)現(xiàn)。

4）即便“切換繼電器同時動作”信號發(fā)出，二次已異常并列將帶來反充電的風(fēng)險。二次回路的電氣耦合是其根本原因。

3　電壓切換回路的改進(jìn)

本節(jié)分析現(xiàn)有電壓切換回路改進(jìn)方案的隱患并提出三種方案，其中微機(jī)化改造方案可以根本消除該回路隱患。

3.1現(xiàn)有改進(jìn)方案討論

有文獻(xiàn)提出如圖4僅使用刀閘常開接點(diǎn)的方案。此方案避免了常閉接點(diǎn)損壞的風(fēng)險，理論上具有可行性，但是仍存在隱患。如將間隔由1M倒至2M時，當(dāng)拉開1M刀閘后所有繼電器將會有狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)。而實(shí)際繼電器不可能理想地同步翻轉(zhuǎn)，若1YQJ1-1YQJ4繼電器翻轉(zhuǎn)更快，則會形成所有繼電器均復(fù)歸的狀態(tài)，使得保護(hù)短暫失壓，這是不允許的。

圖4　僅有常開接點(diǎn)的電壓切換回路圖

3.2電壓切換監(jiān)視回路改進(jìn)

將“1M”、“2M”指示燈由刀閘的常開接點(diǎn)點(diǎn)亮改為由起動后繼電器的常開接點(diǎn)點(diǎn)亮，如圖5所示。指示燈在操作箱上顯示，易于監(jiān)視切換回路的起動和復(fù)歸，發(fā)現(xiàn)異常并列。

圖5　改進(jìn)指示燈的電壓切換回路圖

3.3電壓切換回路裝設(shè)空開

將目前切換回路僅設(shè)有PT總空開改為設(shè)置每個間隔獨(dú)立空開。一旦發(fā)生二次誤并列，反充電僅跳開該間隔的切換空開而非PT總空開，可避免所有保護(hù)裝置失壓造成大面積停電。

圖6　加裝電壓切換回路空開

3.4電壓切換回路微機(jī)化

以上兩種方案改造簡單、投資小，但是即便“切換繼電器同時動作”信號發(fā)出，卻仍改變不了二次電壓已異常并列的事實(shí)，仍有誤動風(fēng)險。將電壓切換微機(jī)化，可消除PT二次回路間的電氣耦合，徹底消除切換回路隱患。

本方案引入本間隔的兩母線刀閘常開觸點(diǎn)及兩母線PT的二次電壓，如圖7所示。由保護(hù)根據(jù)刀閘輔助觸點(diǎn)的狀態(tài)識別線路運(yùn)行方式，選擇對應(yīng)的PT電壓。為避免刀閘操作后輔助接點(diǎn)未到位，對其接點(diǎn)設(shè)置強(qiáng)制接通、強(qiáng)制斷開、自動控制把手，運(yùn)行人員可根據(jù)母線指示燈的情況利用把手進(jìn)行輔助觸點(diǎn)強(qiáng)制操作。

圖7　微機(jī)電壓切換回路圖

圖8　安穩(wěn)電壓選擇圖

由于220kV保護(hù)需接入安穩(wěn)裝置，要采集對應(yīng)母線電壓。故本方案在安穩(wěn)處也設(shè)置開入選擇電壓，通過設(shè)置的控制把手以避免刀閘操作后輔助接點(diǎn)未到位的情況，如圖8所示。微機(jī)化電壓切換回路主要包括方式識別及保護(hù)電壓切換兩部分邏輯[7]，如圖9、圖10所示。

圖9　方式識別邏輯圖

圖10　電壓切換邏輯圖

4　結(jié)論

針對電壓切換回路存在的問題，本文提出現(xiàn)有改進(jìn)方案的漏洞，并提出三種改進(jìn)方案。其中方案1、方案2改造簡單，但無法根除切換回路的隱患。方案3利用微機(jī)算法實(shí)現(xiàn)電壓切換，既可從根本上解決PT二次回路誤并列的問題，也不存在某線路或變壓器保護(hù)失壓的問題。該方案是一種較為完善的解決方案，消除了PT二次回路間的電氣耦合，完善地解決了二次電壓誤并列問題。

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肖碩霜（1988-），女，碩士研究生，在深圳供電局有限公司從事繼電保護(hù)及其自動化相關(guān)工作。

作者簡介