雙母線接線支路開(kāi)關(guān)電壓切換裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)方案

段文學(xué)，譚武光

（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司 文山供電局，云南 文山 663000；2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司 教育培訓(xùn)評(píng)價(jià)中心，云南 昆明 650204）

0 引 言

采用雙母線接線方式的支路開(kāi)關(guān)供電可靠性高，運(yùn)行方式靈活，任一路支路開(kāi)關(guān)可運(yùn)行于I組母線，也可運(yùn)行于II組母線。支路開(kāi)關(guān)的測(cè)量、計(jì)量、保護(hù)及自動(dòng)裝置等所需的母線TV二次電壓也需隨著母線側(cè)刀閘運(yùn)行方式的變化而進(jìn)行切換，以保證支路開(kāi)關(guān)測(cè)量、計(jì)量、保護(hù)及自動(dòng)裝置所需的母線TV二次電壓能正確反應(yīng)支路開(kāi)關(guān)的運(yùn)行方式。將故障備品備件應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)，并重點(diǎn)分析主機(jī)板卡的失效預(yù)測(cè)方法，對(duì)直流控制保護(hù)主機(jī)的正常使用起著關(guān)鍵作用。為此設(shè)置了支路開(kāi)關(guān)母線TV二次電壓切換裝置以適應(yīng)支路開(kāi)關(guān)的不同運(yùn)行方式，保證支路開(kāi)關(guān)的測(cè)量、計(jì)量保護(hù)及自動(dòng)裝置所采集的母線電壓模擬量的正確性。當(dāng)支路開(kāi)關(guān)運(yùn)行于I組母線時(shí)，測(cè)量、計(jì)量保護(hù)及自動(dòng)裝置由I組母線TV二次電壓供給；當(dāng)支路開(kāi)關(guān)運(yùn)行于II組母線時(shí)，測(cè)量、計(jì)量保護(hù)及自動(dòng)裝置由II組母線TV二次電壓供給。由此可見(jiàn)，母線TV二次電壓切換裝置的正確性與可靠性關(guān)系到保護(hù)及自動(dòng)裝置的可靠性。

1 支路開(kāi)關(guān)母線TV二次電壓切換裝置原理分析

1.1 220 kV母線TV配置及供電回路原理分析

220 kV母線TV配置及供電回路原理如圖1所示。220 kV母線TV按母線配置，每組母線配置1臺(tái)母線TV。以I組母線TV為例，220kV I組母線電壓經(jīng)2901刀閘加到I組母線TV高壓側(cè)，經(jīng)TV變換后的母線TV二次電壓經(jīng)TV二次空開(kāi)及I組母線TV重動(dòng)繼電器接點(diǎn)加到I組母線TV電壓小母線上，經(jīng)電壓小母線給相應(yīng)的測(cè)量、計(jì)量、保護(hù)及自動(dòng)裝置供電。TV重動(dòng)繼電器受TV高壓側(cè)刀閘位置接點(diǎn)的控制，以保證TV高壓側(cè)刀閘在合閘位置。母線TV一次側(cè)投入運(yùn)行時(shí)，母線TV二次電壓才能供到TV電壓小母線上。I、II組母線TV二次側(cè)需并列運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保證一次側(cè)I、II組母線在并列運(yùn)行狀態(tài)，I/II組母線TV并列裝置受母聯(lián)開(kāi)關(guān)及其兩側(cè)刀閘位置接點(diǎn)的控制，即母聯(lián)212開(kāi)關(guān)及2121、2122刀閘應(yīng)在合閘位置運(yùn)行。

圖1 220 kV母線TV配置及供電回路圖

1.2 支路開(kāi)關(guān)母線TV二次電壓切換裝置原理分析信號(hào)源

支路開(kāi)關(guān)母線TV二次電壓切換裝置原理如圖2所示。支路開(kāi)關(guān)的測(cè)量、計(jì)量、保護(hù)及自動(dòng)裝置所需的母線TV二次電壓需隨著支路開(kāi)關(guān)運(yùn)行方式的變化而進(jìn)行相應(yīng)切換，當(dāng)支路開(kāi)關(guān)運(yùn)行于I組母線時(shí)，I組母線TV小母線線電壓（如A630）經(jīng)I路切換繼電器1YQJ常開(kāi)接點(diǎn)加到支路開(kāi)關(guān)的測(cè)量、計(jì)量、保護(hù)及自動(dòng)裝置，I路切換繼電器1YQJ受I母母線側(cè)刀閘1G位置接點(diǎn)的控制，以保證支路開(kāi)關(guān)I母母線側(cè)刀閘1G在合閘位置。支路開(kāi)關(guān)運(yùn)行于I組母線時(shí)，1YQJ繼電器才能動(dòng)作，I組母線TV二次電壓才能加到相應(yīng)的保護(hù)及自動(dòng)裝置。當(dāng)支路開(kāi)關(guān)運(yùn)行于II組母線，II母母線側(cè)刀閘2G在合閘位置時(shí)，II組母線TV小母線線電壓（如A640）經(jīng)II路切換繼電器2YQJ常開(kāi)接點(diǎn)加到支路開(kāi)關(guān)的測(cè)量、計(jì)量、保護(hù)及自動(dòng)裝置，II路切換繼電器2YQJ受II母母線側(cè)刀閘2G位置接點(diǎn)的控制，保證支路開(kāi)關(guān)II母母線側(cè)刀閘2G在合閘位置。支路開(kāi)關(guān)運(yùn)行于II組母線時(shí)，2YQJ繼電器才能動(dòng)作，II組母線TV二次電壓才能加到相應(yīng)的保護(hù)及自動(dòng)裝置。

圖2 母線TV二次電壓切換裝置原理圖

支路開(kāi)關(guān)母線TV二次電壓切換裝置的控制回路原理如圖3所示。由I組母線側(cè)刀閘1G輔助常開(kāi)觸點(diǎn)啟動(dòng)I路切換繼電器1YQJ1～5與1YQJ6～7，由I組母線側(cè)刀閘1G輔助常閉觸點(diǎn)復(fù)歸I路切換繼電器1YQJ1～5。其中1YQJ1～5為雙位置繼電器，I組母線TV二次電壓經(jīng)其常開(kāi)接點(diǎn)給相應(yīng)的保護(hù)及自動(dòng)裝置提供母線電壓（如I組母線TV二次電壓A630I→1YQJ常開(kāi)接點(diǎn)→7UD9→A721→1ZK1常開(kāi)接點(diǎn)→線路主一保護(hù)）。1YQJ6～7為常規(guī)繼電器，其常開(kāi)接點(diǎn)供信號(hào)和指示回路。由II組母線側(cè)刀閘2G輔助常開(kāi)觸點(diǎn)啟動(dòng)II路切換繼電器2YQJ1～5、2YQJ6～7，II組母線側(cè)刀閘2G輔助常閉觸點(diǎn)復(fù)歸II路切換繼電器2YQJ1～5。其中2YQJ1～5為雙位置繼電器，II組母線TV二次電壓經(jīng)其常開(kāi)接點(diǎn)給相應(yīng)的保護(hù)及自動(dòng)裝置提供母線電壓（如III組母線TV二次電壓A640I→2YQJ常開(kāi)接點(diǎn)→7UD9→A721→1ZK1常開(kāi)接點(diǎn)→線路主一保護(hù)）。2YQJ6～7為常規(guī)繼電器，其常接點(diǎn)供信號(hào)和指示回路。

圖3 母線TV二次電壓切換裝置的控制回路原理圖

2 一起因電壓切換裝置故障引起的全站失壓典型事故分析

電壓切換裝置故障示意如圖4所示。

圖4 電壓切換裝置故障示意圖

2.1 事故經(jīng)過(guò)概述

江川變電站220 kV部分電氣主接線如圖5所示。為檢修2522隔離開(kāi)關(guān)，進(jìn)行了以下倒閘操作。將220 kVⅡ母負(fù)荷倒至Ⅰ母運(yùn)行，合上2021、2541刀閘，拉開(kāi)2022、2542刀閘，斷開(kāi)212開(kāi)關(guān)，拉開(kāi)2122、2121刀閘，將220 kV II組母線轉(zhuǎn)檢修。當(dāng)斷開(kāi)212開(kāi)關(guān)時(shí)，2901Ⅰ母TV保護(hù)電壓空開(kāi)、B相計(jì)量電壓空開(kāi)跳閘，導(dǎo)致I組母線TV二次電壓消失。220 kV線路備自投裝置動(dòng)作，發(fā)分253、254開(kāi)關(guān)命令，合251開(kāi)關(guān)命令。因251開(kāi)關(guān)滿足距離手合后加速條件，所以251開(kāi)關(guān)加速跳閘，造成江川變?nèi)臼菏鹿省Ｍㄟ^(guò)這樣的方式實(shí)現(xiàn)模擬量輸入輸出功能測(cè)試。

圖5 江川變電站220 kV部分主接線圖

2.2 事故原因分析

造成此次事故的直接原因是在倒母線操作結(jié)束，斷開(kāi)212開(kāi)關(guān)時(shí)，I組母線一次側(cè)母線失壓。因2542刀閘輔助常閉接點(diǎn)未接通（參見(jiàn)圖4和圖5），導(dǎo)致II路切換繼電器2YQJ未復(fù)歸，其常開(kāi)接點(diǎn)未斷開(kāi)，II組母線TV經(jīng)如下回路形成反充電回路。I組母線TV電壓→1ZK→1CDJ→A630→1YQJ常開(kāi)接點(diǎn)→A721→2YQJ常開(kāi)接點(diǎn)→A640→2CDJ常開(kāi)接點(diǎn)→1ZK→II組母線TV二次側(cè)→II組母線TV一次側(cè)。I組母線TV二次側(cè)經(jīng)II組母線TV二次側(cè)再到II組母線TV一次側(cè)反充電，I組母線TV二次側(cè)空開(kāi)過(guò)負(fù)荷跳閘，導(dǎo)致I組母線TV二次電壓消失，220 kV線路備自投裝置動(dòng)作，發(fā)分253、254開(kāi)關(guān)命令，合251開(kāi)關(guān)命令，因251開(kāi)關(guān)滿足距離手合后加速條件，所以251開(kāi)關(guān)加速跳閘，造成江川變?nèi)臼菏鹿省?/p>

在倒閘操作過(guò)程中，254開(kāi)關(guān)I母運(yùn)行燈已點(diǎn)亮，II母運(yùn)行燈已熄滅，I/II切換繼電器同時(shí)動(dòng)作指示燈已熄滅。檢查項(xiàng)目齊全完整，檢查結(jié)果正確。之所以未發(fā)現(xiàn)2YQJ雙位置繼電器未復(fù)歸，2YQJ常開(kāi)接點(diǎn)未斷開(kāi)的故障，是因?yàn)?54開(kāi)關(guān)I母運(yùn)行燈、II母運(yùn)行燈及I/II母切換繼電器同時(shí)動(dòng)作指示燈都采用單位置切換繼電器常開(kāi)接點(diǎn)供電。該繼電器由母線側(cè)刀閘輔助常開(kāi)接點(diǎn)閉合啟動(dòng)，常開(kāi)接點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)返回，僅反映母線側(cè)刀閘輔助常開(kāi)接點(diǎn)的運(yùn)行位置，不能反映母線電壓供電回路用雙位置繼電器的復(fù)歸狀態(tài)。

3 雙母線接線方式下支路電壓切換裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)方案

改進(jìn)后切換繼電器控制回路如圖6所示，支路開(kāi)關(guān)母線TV二次電壓切換裝置的控制回路原理見(jiàn)圖3。

圖6 改進(jìn)設(shè)計(jì)后切換繼電器控制回路原理圖

由I組母線側(cè)刀閘1G輔助常開(kāi)觸點(diǎn)啟動(dòng)I路切換繼電器1YQJ1～7，由I組母線側(cè)刀閘1G輔助常閉觸點(diǎn)復(fù)歸I路切換繼電器1YQJ1～6，其中1YQJ1～6為雙位置繼電器，I組母線TV二次電壓經(jīng)其常開(kāi)接點(diǎn)給相應(yīng)的保護(hù)及自動(dòng)裝置提供母線電壓（如I組母線TV二次電壓A630I→1YQJ常開(kāi)接點(diǎn)→7UD9→A721→1ZK1常開(kāi)接點(diǎn)→線路主一保護(hù)）。1YQJ7為常規(guī)繼電器，其常開(kāi)接點(diǎn)供信號(hào)和指示回路。

由II組母線側(cè)刀閘2G輔助常開(kāi)觸點(diǎn)啟動(dòng)II路切換繼電器2YQJ1～7，由II組母線側(cè)刀閘2G輔助常閉觸點(diǎn)復(fù)歸II路切換繼電器2YQJ1～6，其中2YQJ1～6為雙位置繼電器。II組母線TV二次電壓經(jīng)其常開(kāi)接點(diǎn)給相應(yīng)的保護(hù)及自動(dòng)裝置提供母線電壓（如III組母線TV二次電壓A640I→2YQJ常開(kāi)接點(diǎn)→7UD9→A721→1ZK1常開(kāi)接點(diǎn)→線路主一保護(hù)）。2YQJ7為常規(guī)繼電器，其常接點(diǎn)供信號(hào)和指示回路。

原設(shè)計(jì)方案信號(hào)回路如圖7所示。I母運(yùn)行指示燈由單位置繼電器1YQJ6常開(kāi)觸點(diǎn)供電，II母運(yùn)行指示燈由單位置繼電器2YQJ6常開(kāi)觸點(diǎn)供電，切換繼電器同時(shí)動(dòng)作信號(hào)由1YQJ6和2YQJ6常開(kāi)觸點(diǎn)供電，僅反映1G或2G刀閘常開(kāi)輔助接點(diǎn)的運(yùn)行位置。當(dāng)?shù)堕l拉開(kāi)而刀閘輔助常閉觸點(diǎn)不轉(zhuǎn)換閉合的缺陷不能通過(guò)I母或II母運(yùn)行指示燈及切換繼電器同時(shí)動(dòng)作信號(hào)反映出來(lái)。根據(jù)南方電網(wǎng)公司反事故措施要求，新投設(shè)備運(yùn)行電壓切換裝置的電壓切換回路及其切換繼電器同時(shí)動(dòng)作信號(hào)采用保持（雙位置）繼電器接點(diǎn)，切換繼電器回路斷線或直流消失信號(hào)應(yīng)采用隔離開(kāi)關(guān)常開(kāi)接點(diǎn)啟動(dòng)的不保持（單位置）繼電器接點(diǎn)。

圖7 母線TV二次電壓切換裝置信號(hào)原理圖

改進(jìn)設(shè)計(jì)后的就地信號(hào)原理如圖8所示。I組母運(yùn)行指示燈（1G合閘Ⅰ母燈）用常規(guī)繼電器1YQJ7常開(kāi)觸點(diǎn)供電，用于監(jiān)視Ⅰ組母線刀閘常開(kāi)輔助接點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)。Ⅰ母切換繼電器動(dòng)作指示燈用雙位置繼電器1YQJ6常開(kāi)觸點(diǎn)供電，用于監(jiān)視I組母線刀閘常閉輔助接點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)。Ⅱ組母運(yùn)行指示燈（2G合閘Ⅱ母燈）用常規(guī)繼電器1YQJ7常開(kāi)觸點(diǎn)供電，用于監(jiān)視Ⅱ組母線刀閘常開(kāi)輔助接點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)。Ⅱ母切換繼電器動(dòng)作指示燈用雙位置繼電器2YQJ6常開(kāi)觸點(diǎn)供電，用于監(jiān)視Ⅱ組母線刀閘常閉輔助接點(diǎn)或切換繼電器的運(yùn)行狀態(tài)。

圖8 母線TV二次電壓切換裝置就地信號(hào)原理圖

改進(jìn)設(shè)計(jì)后的遠(yuǎn)方信號(hào)原理圖如圖9所示。I組母運(yùn)行指示燈（1G合閘Ⅰ母燈）用常規(guī)繼電器1YQJ7常開(kāi)觸點(diǎn)供電，用于監(jiān)視Ⅰ組母線刀閘常開(kāi)輔助接點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)。Ⅱ組母運(yùn)行指示燈（2G合閘Ⅱ母燈）用常規(guī)繼電器2YQJ7常開(kāi)觸點(diǎn)供電，用于監(jiān)視Ⅱ組母線刀閘常開(kāi)輔助接點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)。切換繼電器同時(shí)動(dòng)作用雙位置1YQJ5和2YQJ5供電，用于指示Ⅰ、Ⅱ母線側(cè)刀閘同時(shí)合閘，母線電壓互感器二次電壓并列運(yùn)行的特殊工作狀態(tài)?？刂齐娫垂收嫌呻妷罕O(jiān)視繼電器常閉接點(diǎn)供電，用于監(jiān)視控制電源是否正常。

圖9 母線TV二次電壓切換裝置遠(yuǎn)方信號(hào)原理圖

4 結(jié) 論

I母運(yùn)行指示燈、II母運(yùn)行指示燈及切換繼電器同時(shí)動(dòng)作指示信號(hào)改由相應(yīng)的雙位置切換繼電器供電后，通過(guò)監(jiān)視I母運(yùn)行指示燈、II母運(yùn)行指示燈以及切換繼電器同時(shí)動(dòng)作信號(hào)，可間接判斷電壓切換回路的完好性，有效防止刀閘拉開(kāi)而刀閘輔助常閉觸點(diǎn)未閉合，電壓切換回路未斷開(kāi)的故障。通過(guò)雙母線接線支路開(kāi)關(guān)電壓切換裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)，無(wú)需運(yùn)行人員通過(guò)測(cè)量二次電壓來(lái)判斷電壓切換回路是否斷開(kāi)，節(jié)約了人力成本，同時(shí)避免了測(cè)量操作不當(dāng)引起的安全問(wèn)題。綜合以上分析，通過(guò)對(duì)直流控制保護(hù)主機(jī)板卡自動(dòng)測(cè)試的研究，有利于直流輸電控制保護(hù)系統(tǒng)主機(jī)的正常工作，同時(shí)對(duì)直流輸電工程的運(yùn)維具有一定的指導(dǎo)和借鑒作用。