電壓互感器二次回路反充電的分析

馮翠萍

【摘 ?要】雙母線接線方式具有電源可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)展方便、測(cè)試容易的優(yōu)點(diǎn)。然而，當(dāng)母線發(fā)生故障或檢修時(shí)，隔離開關(guān)執(zhí)行倒換操作，容易引起一次和二次設(shè)備誤操作事故，尤其是電壓互感器二次回路的反向充電事故。針對(duì)一起典型事故，從電氣設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)等方面闡述了防止電壓互感器二次回路反充電事故的措施。

【關(guān)鍵詞】雙母線;電壓互感器;反充電;措施

多段式母線上所連接的電氣設(shè)備，其保護(hù)裝置所接的母線電壓隨該間隔一次回路一起進(jìn)行切換，利用該間隔的隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)和中間繼電器觸點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)切換。在某段母線電壓互感器停役而母線不停役時(shí)，設(shè)置兩段母線電壓互感器切換回路，便于其中一段母線電壓互感器停用時(shí)，保證其電壓互感器二次電壓小母線上電壓不間斷，該段母線所接的保護(hù)、測(cè)量和計(jì)量元件可正常運(yùn)行。但電壓互感器二次切換回路在操作過程中，由于某種原因可能產(chǎn)生電壓互感器二次反充電的情況，造成事故的發(fā)生。

1.反充電電流

反充電的通過電流會(huì)給電網(wǎng)安全帶來極大的危害。PT相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)阻極小的電壓源，正常情況下PT二次負(fù)載阻抗很大，而工作電流很小，相當(dāng)于變壓器空載運(yùn)行。220kV母線的PT變比一般為2200，即使停電母線沒有接地，阻抗假設(shè)為1M，但從PT二次側(cè)看到的等值阻抗只有1MG/22002=0.21Ω，反充電電流可達(dá)275A，產(chǎn)生的大電流可造成運(yùn)行中PT二次側(cè)空開跳開或熔斷器熔斷，使運(yùn)行中的保護(hù)裝置失去電壓，可能造成保護(hù)裝置的誤動(dòng)或拒動(dòng)。若PT二次空氣開關(guān)跳不開，還會(huì)造成人身傷亡和設(shè)備損壞事故。

2.防止反充電的原因

假設(shè)不帶電的電壓互感器一次對(duì)地阻抗為106Ω，則反應(yīng)到二次側(cè)的阻抗為：Z2=106/22002=0.206Ω。（注：2200是電壓互感器一次與二次之變比。）當(dāng)由于操作錯(cuò)誤或設(shè)備原因，造成雙母線中帶電的電壓互感器二次回路，與不帶電的電壓互感器二次回路相并聯(lián)，則將出現(xiàn)二次回路向一次回路的反充電。其后果是使帶電的電壓互感器二次熔斷器因過流而熔斷。PT二次失壓后，還可能造成距離保護(hù)誤動(dòng)作跳閘的嚴(yán)重事故。下面例舉了兩個(gè)實(shí)例：（1）某變電站一次接線為雙母線帶旁路，2002年12月，由于一、二次設(shè)備有工作，運(yùn)行方式為單母線運(yùn)行，當(dāng)保護(hù)工作完畢，恢復(fù)一次正常運(yùn)行方式時(shí)，首先投入停運(yùn)母線PT一次隔離開關(guān)，然后運(yùn)行人員投入PT二次保險(xiǎn)，此時(shí)，發(fā)生了運(yùn)行PT向停運(yùn)PT反充電事故，運(yùn)行PT二次保險(xiǎn)當(dāng)即熔斷，全站保護(hù)裝置失壓。事故在現(xiàn)場測(cè)量發(fā)現(xiàn)停運(yùn)PT二次保險(xiǎn)下端口有電壓，懷疑線路保護(hù)操作箱電壓切換件處于不正常狀態(tài)，發(fā)生PT二次并列。本線路保護(hù)操作箱為南瑞生產(chǎn)的CZX-12A操作箱，經(jīng)檢查分析，由于隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)接觸不良，造成YQJ繼電器不能復(fù)歸，其中電壓切換件Ⅰ母YQJ和Ⅱ母YQJ為帶保持圈和復(fù)歸圈的繼電器，在一次隔離開關(guān)都未合入時(shí)，兩組YQJ均停留在保持狀態(tài)，從而兩組母線PT通過電壓切換件實(shí)現(xiàn)了二次并列，進(jìn)而發(fā)生了上述PT反充電事故。

3.事故案例

3.1事故現(xiàn)象

2006年2月，某變電站在操作“220kvIII段母線由檢修轉(zhuǎn)熱備用”過程中，合上220kvIII段母線電壓互感器二次側(cè)空開時(shí)，220kVI、III段母線電壓互感器二次側(cè)空開一起跳閘，造成整段母線保護(hù)失壓。

3.2二次設(shè)備配置

該變電站220kv系統(tǒng)為雙母線、雙分段運(yùn)行，公用測(cè)控屏上共裝設(shè)了4套YQX-23J型電壓切換箱，用于I-II母、III-IV母母線電壓切換或并列和I-III母、II-IV母母線電壓并列。其中，I-III母母線電壓并列回路圖。此外，該變電站部分采用CZX-12R1操作箱，部分采用CZX-12A操作箱。

3.3事故查找原則

根據(jù)以上分析，按照《PT二次切換回路避免反充電的反措規(guī)定》，主要按以下原則進(jìn)行檢查：

（1）查母線電壓并列繼電器的觸點(diǎn)均接正確，隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)與實(shí)際相符。

（2）母線電壓互感器二次并列，現(xiàn)場應(yīng)發(fā)“母線電壓并列”“切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”告警信號(hào)。

（3）電壓互感器二次并列繼電器，其控制電壓切換和發(fā)出母線并列信號(hào)的觸點(diǎn)宜由同一個(gè)繼電器控制。

（4）用隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)控制的電壓切換繼電器，應(yīng)有一副電壓切換觸點(diǎn)作監(jiān)視，保證隔離開關(guān)的正確位置。

4.相關(guān)防范措施

4.1從技術(shù)上講，雙母線接線方式下線路保護(hù)用電壓的取用一般有兩種方案，一種是取自母線電壓互感器，一種是取自線路電壓互感器，下面進(jìn)行簡單分析。

4.1.1傳統(tǒng)的母線電壓互感器，每條線路所配備的電壓二次回路復(fù)雜，給運(yùn)行管理帶來不便。根據(jù)《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》的要求，220kV及以上電壓等級(jí)的微機(jī)型線路保護(hù)應(yīng)遵循相互獨(dú)立的原則按照雙重化配置，兩套保護(hù)之間不應(yīng)有任何電氣聯(lián)系，每套保護(hù)的交流電壓、交流電流應(yīng)分別取自電壓互感器和電流互感器的互相獨(dú)立的繞組，同時(shí)斷路器和隔離開關(guān)的輔助接點(diǎn)，切換回路以及其它保護(hù)配合的相關(guān)回路亦應(yīng)遵循相互獨(dú)立的原則按雙重化配置。

4.1.2在小方式時(shí)，電壓互感器測(cè)量精度無法滿足要求，電壓互感器設(shè)備廠家文件規(guī)定：“電壓互感器實(shí)際所帶負(fù)荷一定在電壓互感器額定容量（25%～100%）范圍內(nèi)時(shí)，才能保證測(cè)量精度。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，一般按本母線上可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷來選擇額定容量。在變電站的實(shí)際運(yùn)行中，本母線所帶的線路（變壓器）數(shù)量，并非一定在最大負(fù)荷對(duì)應(yīng)的數(shù)量。在小運(yùn)行方式時(shí)，本母線實(shí)際所帶線路（變壓器）數(shù)量可能小于對(duì)應(yīng)額定容量的25%情況，這時(shí)就無法確保電壓互感器的測(cè)量精度，這是母線公用電壓互感器方案難以避免的缺陷。對(duì)于取自線路的專用三相電壓互感器來講，電壓二次繞組自供自足、自成系統(tǒng)，與外界無聯(lián)系，接線簡單，單元性強(qiáng)，不需要電壓并列裝置和電壓切換裝置，基本上不存在電壓二次回路反充電的可能。而且電壓互感器負(fù)荷恒定不變，設(shè)計(jì)選擇的電壓互感器二次額定容量，能確保測(cè)量精度。在電氣設(shè)計(jì)中，考慮線路配置三相電壓互感器，從經(jīng)濟(jì)上比較，兩者投資相差不大，推薦220kV線路采用裝設(shè)三相電壓互感器，這種互感器可以有效避免二次回路反充電事故。

4.2檢修人員的防范措施

4.2.1加強(qiáng)年檢時(shí)對(duì)保護(hù)操作箱、計(jì)量、同期電壓切換繼電器的檢驗(yàn)工作，要檢查到每個(gè)觸點(diǎn)，以防觸點(diǎn)粘死。

4.2.2用隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)控制的電壓切換繼電器，應(yīng)有一副電壓切換繼電器觸點(diǎn)作監(jiān)視用;電壓互感器二次并列繼電器，其控制電壓切換和發(fā)出母線并列信號(hào)的節(jié)點(diǎn)宜由同一個(gè)繼電器控制，現(xiàn)場監(jiān)控及有關(guān)信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)接有“母線電壓并列”、“切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”等信號(hào)。

4.2.3檢修人員，應(yīng)保證隔離開關(guān)常閉輔助觸點(diǎn)動(dòng)作的可靠性，保護(hù)投運(yùn)前，應(yīng)測(cè)量隔離開關(guān)常閉輔助觸點(diǎn)可靠閉合。

4.2.4檢修人員在校驗(yàn)繼電器完畢后，應(yīng)測(cè)量兩組帶保持的電壓切換繼電器，確保只有其中一組動(dòng)作，而另一組要可靠返回。

4.2.5檢修人員在做二次通電試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)確保至電壓互感器二次側(cè)的回路可靠斷開，恢復(fù)時(shí)應(yīng)再次進(jìn)行測(cè)量核對(duì)。

5.結(jié)束語

通過對(duì)二次電壓電路的分析，操作人員已經(jīng)加強(qiáng)了對(duì)二次反送電原因的理解，但是電壓回路接線方式下，二次反送電的可能性一直存在。本文提出了放棄電壓切換回路的一些想法，需要一次系統(tǒng)和二次設(shè)備的軟硬件技術(shù)的支持。隨著每一次改造，各變電站反送電的出現(xiàn)，這個(gè)問題逐漸引起了各方的關(guān)注，相信在不久的將來，二次反送電會(huì)得到很好的解決。

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（作者單位：國網(wǎng)山西長治供電公司變電運(yùn)維室）