保證二次系統(tǒng)安裝調(diào)試質(zhì)量的方法及理論分析

劉傳文

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山064309）

0 引言

潘家口蓄能電廠3臺抽水蓄能機組、220kV變電站投入運行已有26年之久，通過多年來對設(shè)備運行、維護、檢修、改造積累的實踐經(jīng)驗，深深地體會到電力系統(tǒng)、變電站、發(fā)電廠二次系統(tǒng)安裝調(diào)試是一項極其重要的工作，此項工作質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。通過對潘家口蓄能電廠多年以來的事件資料統(tǒng)計表明，屬于二次回路安裝調(diào)試質(zhì)量不佳的占有一定比例，開關(guān)的輔助接點是二次回路的重要組成部分，其正確轉(zhuǎn)換與否直接關(guān)系到二次回路是否可靠；開關(guān)的分、合閘線圈直接受二次系統(tǒng)裝置的控制，其配合是否合理，關(guān)系到能否順利切除故障；電流互感器和電壓互感器是二次系統(tǒng)，特別是保護系統(tǒng)的電流源和電壓源，其二次回路接線必須保證絕對正確，特別是其極性關(guān)系即原理接線的核心，不是對，就是錯，不能有一點含糊，若忽略或不重視必會發(fā)生電流回路開路、電壓回路短路、機組非同期并列，二次系統(tǒng)的整組傳動試驗是保證設(shè)備可靠動作的重中之重。多年來我們有了刻骨銘心血的教訓，因此需要通過嚴密的工作流程、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L及正確的試驗結(jié)論使二次系統(tǒng)真正成為主設(shè)備的安全衛(wèi)士。

1 試驗設(shè)備、儀表及試驗電路的優(yōu)化選擇

（1）二次系統(tǒng)裝置試驗中，用以調(diào)整電壓、電流、相角、頻率的試驗設(shè)備，應(yīng)具有均勻調(diào)整的性能，其調(diào)整范圍如下。

交流：三相四線制，0～380V，電流為 0～50A，相角 0～360°。

直流：0～220V（文波系數(shù)小于 5%），電流為0～10A。

頻率：工頻振蕩器 45～55Hz，音頻振蕩器40～20000Hz，高頻振蕩器 30～500kHz。

特殊保護裝置及自動化裝置的試驗設(shè)備根據(jù)需要特別選定。

（2）電壓可用分壓器或自藕變壓器來調(diào)整，當接入全電壓電源時，其額定小于其本身通過電流及流入繼電器的可能最大電流之和。

電流整定方法應(yīng)根據(jù)被試物的特性來決定，當試驗電流不大，試驗電源、導線及刀閘容量容許時，可直接用分壓器或串聯(lián)電阻方法來調(diào)整。

（3）若被試繼電器為交流式，且電流較大時，可用波形為正弦波的大電流發(fā)生器產(chǎn)生大電流。其電流調(diào)整應(yīng)在大電流發(fā)生器一次側(cè)控制。

（4）感應(yīng)型繼電器的轉(zhuǎn)矩與電源的波形有關(guān)，故試驗感應(yīng)型繼電器、速飽和變流器、反時限繼電器時，必須用純電阻的變阻器（如水電阻）。為防止由于變阻器本身非線性的阻抗變化而影響到電流波形的畸變，變阻器電阻應(yīng)大于10倍繼電器阻抗值，如大電流發(fā)生器和調(diào)壓器在所有電流或電壓調(diào)壓范圍內(nèi)，其輸出波形不變時可以應(yīng)用。

（5）在實驗帶有方向性的繼電器時，最好利用移相器來調(diào)整電壓與電流之間的差角。一般由于移相器二次電流容量很小，僅能接電壓回路，在移相器二次側(cè)接上負荷后，移相器一、二次間有相角差，其值甚至大到20°以上，故不能以移相器銘牌之刻度數(shù)值為依據(jù)，應(yīng)以相位表來檢驗電流、電壓的相位差角，相位表電壓線圈應(yīng)在被試繼電器電壓線圈上。

（6）繼電保護裝置和自動裝置實驗用的測量儀表，應(yīng)符合下列要求：

準確度：所有交直流儀表的基本誤差，均應(yīng)在0.5%～1.5%范圍內(nèi)，其基本誤差與額外誤差之和不大于2.5%。為了保證儀表的準確度，試驗時只允許利用儀表刻度的20%以上刻度，指針式儀表阻尼時間不得超過 2～3s。

（7）儀表每年應(yīng)校驗一次，并應(yīng)有合格證書及封印，禁止使用沒有合格證或超過校驗周期及無封印的儀表。

所有儀表，應(yīng)標明在各種刻度時，儀表回路的阻抗值。

儀表上所有端子、切換開關(guān)、外殼等均應(yīng)保持在絕緣良好狀態(tài)。

（8）測量小容量的電流與電壓（例如電流在0.5A，電壓在10V以下），特別是測量小容量電源供給的電流與電壓時，應(yīng)使用內(nèi)耗損失很小的儀表、以免影響測量結(jié)果。

同時測量電流和電壓時，應(yīng)根據(jù)具體情況來選擇適當?shù)膬x表接線方式，以獲得最準確的測量結(jié)果。

（9）所有交流式儀表的刻度皆按正弦波形的有效值來劃分，故在測量正弦波形的電流和電壓時，可用任何類型的交流式儀表。但如測量非正弦電流、電壓時，則因測量儀表的類型不同，測量結(jié)果各異，故對所使用的儀表應(yīng)慎重選擇。

（10）測量繼電器的動作時間，如小于0.5s，則不能利用一般的電氣秒表，應(yīng)采用微機電子式數(shù)字毫秒表計。

2 二次回路檢查及試驗

（1）“二次盤柜”就位竣工后，應(yīng)根據(jù)已批準的接線圖及電氣安裝圖來檢查其實際接線。所有與圖中不符之處或安裝的設(shè)備（例如繼電器、端子、刀閘、其他附屬設(shè)備）與原類型不同者，要經(jīng)過主管部門或設(shè)計部門批準方可代用。

（2）檢查各種盤的接線時，因所有導線及其連接處都很明顯，故只需細致檢查核對原理圖及安裝接線圖，采用導通法檢查就能判斷是否正確。此時還應(yīng)特別注意在裝置動作情況下，是否會引起別的裝置的繼電器動作，在進行繼電器相互動作檢查時，可以更正確判斷有無這種現(xiàn)象的存在。

（3）應(yīng)檢查繼電器的極性與電流互感器、電壓互感器的極性是否符合（避免廠家設(shè)備接線錯誤），首先應(yīng)以原理圖與實際接線圖核對，并以試驗結(jié)果加以肯定。

（4）檢查兩端在不同室內(nèi)的電纜時可用對講機、電話、對線燈進行聯(lián)絡(luò)、傳遞信號信息，檢查工作必須由1人負責統(tǒng)一指揮，互相給雙方3下信息信號。

在導通試驗前，應(yīng)將電纜自兩端斷開，進行每根電纜芯對地絕緣及各纜芯之間的絕緣試驗。因為，如果纜芯絕緣不良，可能形成另外的回路，這將使導通試驗的結(jié)果不正確。

（5）如果電纜芯上已有回路標記標號，為加速工作的進行，建議在工作開始之前，檢查人員根據(jù)接線圖，共同制定纜芯檢查的順序，核對纜芯是否與規(guī)定的回路標號相符，接線位置是否正確，并依次檢查核對所要檢查的每1根纜芯，電纜終端的電纜標號應(yīng)正確完整，質(zhì)量良好并與安裝圖和電纜編號圖相符。

（6）在檢查二次回路時必須同時檢查：盤前盤后須有被保護設(shè)備的名稱。

（7）改進的跳閘、合閘回路必須裝設(shè)壓板。

（8）當不同安裝單位的裝置安裝在同一個盤上時，其繼電器、端子排、試驗用大電流端子及壓板不應(yīng)綜合交錯布置，應(yīng)按區(qū)域分開。

（9）每個繼電器、儀表、按鈕及壓板等元器件在盤前有明顯標示，在盤后有標號，并與圖紙相符。

（10）在檢查二次回路時，要特別注意差動保護、電壓平衡保護，接入電流回路的各設(shè)備，如變流器、輔助變流器、自耦變流器及繼電器的極性關(guān)系，必須保證極性連接的正確性。

（11）直流電源正、負之間應(yīng)用空閑端子隔開。

3 絕緣試驗

（1）在檢查絕緣之前，必須仔細檢查清除被檢查的設(shè)備、電纜外皮、端子、導線上面的油污及遺留的金屬碎屑并檢查干燥情況。

（2）搖表只能用以測定被檢驗回路的絕緣電阻，不能用作耐壓試驗。因為測量絕緣電阻時，在被測回路阻抗較低的情況下，搖表的端電壓大大下降，用1000V的搖表測量1MΩ左右的絕緣電阻時，搖表的端電壓實際只有450V左右，而用500V搖表時，則其端電壓僅約210V。僅當無負荷或被檢驗回路的絕緣電阻近于10MΩ左右時，搖表方能保持其本身的額定電壓（1000V或500V）。因此用搖表測量絕緣電阻不能看作耐壓試驗。

（3）凡檢查設(shè)備、繼電器、及二次回路等對地的絕緣電阻時，不論其個體的耐壓試驗電壓如何，皆使用1000V的搖表進行，對于晶體管保護裝置的弱電回路，在做對地絕緣試驗時，應(yīng)將其和裝置脫離開。試驗中不合格的部分應(yīng)更換或作絕緣處理。

（4）當檢查裝置或設(shè)備的絕緣電阻時，如有裝有氖氣燈泡和穩(wěn)壓管的入口，必須將它們?nèi)∠拢悦庖驘襞萃ㄟ^電流而使測量結(jié)果不正確。

（5）檢查設(shè)備的絕緣電阻時，按下列順序進行：

1）各部對地（指電纜外皮、繼電器金屬外殼、底座等）的絕緣檢查。

2）不同回路間的絕緣檢查，如電流、電壓、直流操作及信號回路等。

3）相同回路的纜芯、導線、端子間的絕緣檢查。

4）絕緣檢查完畢后，應(yīng)將所有被試驗的導線及電纜芯對地放電，并將所有拆下的導線恢復(fù)至原來位置。

5）新安裝的與運行中的二次回路，二次自動裝置其絕緣電阻以1000V搖表測量時，應(yīng)符合絕緣等級規(guī)定。

4 斷路器傳動元件檢查及機構(gòu)試驗

4.1 對新投入運行的斷路器，應(yīng)檢查并調(diào)整好其輔助節(jié)點

跳閘回路中的輔助接點如有延時，為了避免可能燒毀中間繼電器接點，應(yīng)改用一般形式接點。

應(yīng)嚴格檢查輔助接點的制造與安裝質(zhì)量，固定必須牢固，不允許接觸片與接點之間在軸上松動。

主軸至接點軸的聯(lián)桿不應(yīng)有彎曲，聯(lián)桿上所有螺絲緊固處都有防止松動的裝置——梅花墊圈、彈簧墊圈、鎖緊螺母。

所有開口銷子都應(yīng)正確折彎，不許用導線來代替銷子模糊使用。

合閘回路的輔助接點應(yīng)在開關(guān)閉合時，傳動裝置行程終了時斷開。跳閘回路的輔助接點應(yīng)在開始斷路之后斷開。

各種繼電器及系統(tǒng)自動裝置用的輔助接點的動作時間，應(yīng)根據(jù)它們的用途而整定。

4.2 合閘與跳閘線圈的動作電壓和動作電流的測量

對合閘與跳閘線圈應(yīng)進行兩次不同試驗。

直接在開關(guān)操作箱（機構(gòu)）加電流進行測量。測量方法一般采用串聯(lián)電阻來降壓，若合閘與跳閘回路線圈電流不大，則可采用分壓器來降壓，其動作電壓一般應(yīng)為額定電壓的30%～60%，在斷路器控制盤上進行測量，此時包括所有串聯(lián)的信號和中間繼電器在內(nèi)，當電源電壓降至80%額定電壓時，應(yīng)保證正確動作。

合閘與跳閘線圈的動作電壓和動作電流測量的電源使用控制回路的實際電源為好，因為它有可靠的容量保證。

4.3 與開關(guān)有關(guān)其他部分的檢查

如果數(shù)組繼電保護裝置及自動裝置操作同一出口繼電器時，應(yīng)先斷開跳閘及合閘回路，而檢查保護與自動裝置操作出口繼電器的情況，然后再恢復(fù)跳閘與合閘回路接線，檢查由出口繼電器操作的跳閘與合閘回路的情況。

必須檢驗防止開關(guān)跳躍裝置的工作情況，檢驗方法可手動合閘不釋放把手，然后利用保護裝置使開關(guān)跳閘，此時開關(guān)保持在跳閘狀態(tài)而不能重合，做此項試驗時要互相配合，防止燒毀防跳繼電器接點及開關(guān)線圈。

4.4 斷路器機構(gòu)的檢查

必須按用途檢查液壓機構(gòu)的各種壓力接點及電接點、壓力表的工作情況和所發(fā)出的光字信號的正確性，及相應(yīng)壓力數(shù)值的整定，油壓閉鎖開關(guān)分、合閘、重合閘的工作情況。

對于SF6氣體絕緣的開關(guān)，必須檢查SF6氣體壓力計信號及密度繼電器動作情況。

SF6斷路器開關(guān)廠家在這方面有些差異，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行檢查。由于SF6斷路器開關(guān)的維護工作量較小，所以應(yīng)對儲能電機、及儲能電機彈簧鏈接部分、輔助接點、分合閘線圈著重檢查，對于各廠站應(yīng)加大實際現(xiàn)場操作配訓力度，經(jīng)常派出專業(yè)人員到制造廠家學習，這樣對更快、更好地解決問題起到了融會貫通目的。

對于氣動開關(guān)機構(gòu)，必須檢查相應(yīng)的氣體壓力工作信號及閉鎖系統(tǒng)工作的正確性。

對于電動開關(guān)機構(gòu)，必須檢查相應(yīng)電機及機械齒輪鏈接傳動部分工作情況和閉鎖系統(tǒng)工作的正確性，保證電機及機械傳動部分可靠性。

5 電流互感器及電壓互感器檢驗

5.1 絕緣試驗

電流互感器、電壓互感器必須進行一次線圈對地、二次線圈對地、一次線圈對二次線圈間的絕緣試驗，而且要與廠家原始數(shù)據(jù)對比，判斷是否受潮。

5.2 伏安特性試驗

伏安特性試驗是目前檢驗線圈層間短路的唯一可靠方法，特別是當二次線圈短路圈數(shù)很少時，其原理是通過了解變流器本身的磁化特性，來判斷其是否符合要求。

試驗接線一般應(yīng)采用圖1所示的并聯(lián)變阻器方式，有時可采用串聯(lián)變阻器的方式，但不能得到很好的效果，例如，伏安特性曲線測定范圍不能很廣，勵磁阻抗大的變流器不容易測定，變流器的鐵心可能發(fā)生殘磁。

圖1 并聯(lián)變阻器方式測伏安特性

試驗前，應(yīng)將鐵心的殘磁減至最小，其方法是慢慢將二次線圈的電流減至零，再將試驗電源切除，變流器由零點連續(xù)測至飽和點，如原來有該變流器伏安特性曲線，可少測幾點以做對比。

測完后，應(yīng)注意退掉鐵心內(nèi)的殘磁，并將所得的特性曲線與同一制造廠家同級、同型的變流器進行比較，測量儀表應(yīng)使用整流型儀表。如無該型儀表且由于工作需要，雖可用別種儀表代替，但應(yīng)注意當變流器飽和時，電流電壓的波形有奇次諧波存在，同一種數(shù)值因使用不同類型的儀表也將有不同的結(jié)果。

在測量曲線低值時，電壓表的內(nèi)阻不得小于1000Ω/V。

試驗記錄內(nèi)應(yīng)注明所用儀表的形式、內(nèi)阻、制造廠家，以備查考。

5.3 變比試驗

精確的試驗只能在試驗室進行，在現(xiàn)場只能初步校驗變比是否正確，用試驗變比的方法來檢查二次線圈有無短接，只能供參考，試驗接線如圖2。

試驗一次電流應(yīng)達到或接近于額定電流，當變比大于設(shè)備容許范圍時，可稍降低。

測量儀表容許使用0.5級。

圖2 初步檢驗變比原理

5.4 極性試驗

極性試驗是電流回路接線正確性檢驗的關(guān)鍵試驗項目，對于電流互感器除進行單只互感器一、二次線圈的極性試驗外，還必須連同二次回路電纜一起進行同極性檢查，即二次極性在端子處測量，即所謂“大極性”。

電流互感器一、二次線圈的同級性端子是這樣規(guī)定的：當在其一次線圈的極性端瞬時通入電流時，其二次線圈感應(yīng)的瞬時電流自極性端流出。即，從電流互感器一次線圈和二次線圈所標的同級性端來看，兩線圈的瞬時電流方向是相反的。這樣的極性關(guān)系通常稱為減極性。反之為加極性。

當電流互感器二次側(cè)連接繼電器時，如果一次側(cè)電流I1方向是自電流互感器一次側(cè)的極性端流入，則二次電流i2將從電流互感器的極性端流向繼電器。如圖3假設(shè)電流互感器的變比為j，就好像將電流互感器的二次側(cè)斷開，一次電流I1通過圖4中所連接的回路一次直接自線圈的極性端流入繼電器一樣。

圖3

圖4

極性試驗的方法如圖5所示，用幾節(jié)干電池（或?qū)⒅绷麟娫慈》謮海瑢⒄龢O接互感器一次線圈L1端（或P1），通常裝母線側(cè)，負極接互感器一次線圈L2端（或P2），二次線圈兩端接到萬用表的直流電流（毫安檔）或直流電壓（2.5V檔）上，合一下刀閘K，如萬用表指針向正方向瞬時偏轉(zhuǎn)，則電池極性和電流表“+”極所接端子為兩線圈的同極性端。其極性為前面所述的“減”極性。

圖5 極性測驗原理

線路保護裝置要求線路發(fā)生故障時，保護裝置正確動作，將故障線路切除，因此按前面所述電流互感器二次回路接線，將二次的極性端接繼電器的極性端，而將流出繼電器的線連接在一起，作為零序電流回路而接電流互感器的非極性端。因此，線路保護在同極性時通常為“減極性”。

母線保護是當母線發(fā)生故障時，要求母差保護能正確動作迅速切除故障。此時，故障電流由電源側(cè)流向母線，因此當一次側(cè)以母線為正時，應(yīng)將二次側(cè)的非極性端接繼電器的極性端，而將二次的極性端連接在一起做為中性線，保護在同極性時電流互感器為“加極性”接線。

6 電流互感器二次回路負荷阻抗試驗

電流互感器實際的二次負荷阻抗，是指其二次線圈的電壓和線圈中通過的電流比值：二次負荷阻抗=二次線圈兩端的電壓/線圈通過之電流，電流互感器視在二次負荷阻抗，因電流互感器的接線方式（星型、三角形）而異。二次負荷應(yīng)在CT二次端子電纜處連同二次回路所有負荷一起測量，當所測實際二次負荷阻抗小于10%誤差曲線差的允許二次負荷阻抗時，則認為滿足10%誤差曲線要求，一般設(shè)計時都進行二次負荷計算，如果不滿足時，則應(yīng)適當增大電流互感器的變比，或?qū)㈦娎|芯并聯(lián)使用。

7 電壓互感器二次回路通電檢查試驗

電壓互感器二次回路查線、極性、直阻、絕緣、耐壓試驗完以后，在系統(tǒng)帶電前應(yīng)作二次通電試驗，以進一步核實接線的正確性。其方法是將PT二次回路從端子箱處將PT基本二次的線圈甩開（PT端子箱這段電纜靠查線保證其正確性），在PT端子箱處加正相序的對稱100V交流電壓至PT二次回路Ua、Ub、Uc端子上，并且分別操作一次母線相對應(yīng)母線的各回路隔離開關(guān)，檢查隔離開關(guān)輔助接點控制的切換中間繼電器動作是否正確。用相序表、電壓表分別檢查電壓回路在切換前、后各處的電壓相序、幅值是否與所加電壓相一致，以檢查PT基本二次回路接線的正確性。

8 結(jié)束語

二次系統(tǒng)安裝調(diào)試質(zhì)量的細微程度直接關(guān)系到一次系統(tǒng)、機械系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，正確的試驗方法、要求、調(diào)試質(zhì)量及理論分析是保證二次設(shè)備可靠反映一次設(shè)備及機械設(shè)備故障的最有效的保證。