變電站二次電壓回路運行注意事項

王洪儉

(國網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314033)

0 引言

變電站電壓互感器(potential transformer，PT)二次側(cè)電壓并列、切換回路設(shè)計廣泛適用于內(nèi)橋、單母分段、雙母線等各種接線方式。電壓并列回路能夠保障一段母線PT故障或檢修時，兩段母線中的另一段母線PT通過二次并列回路提供正確的電壓量供保護裝置使用；電壓切換回路能夠保障計量、保護裝置根據(jù)母線隔離刀閘的切換自動選擇相應(yīng)母線PT的二次電壓。但生產(chǎn)現(xiàn)場實際因一系列原因，時有發(fā)生因設(shè)計不合理、倒閘操作時檢查不到位而造成PT二次側(cè)向一次側(cè)反送電事故。

1 雙位置電壓切換繼電器復(fù)位回路斷線

1.1 事故概況

某220 kV變電站220 kV配電裝置采用雙母單分段接線方式，三段母線正常并列運行。220 kV Ⅰ，Ⅲ母分段斷路器間隔電流互感器爆炸，母差正確動作切除Ⅰ，Ⅲ段母線；因原運行在Ⅰ母的一回220 kV線路保護電壓切換箱Ⅱ母隔離刀閘分位開入回路斷路，相應(yīng)電壓切換繼電器未能復(fù)位，使得Ⅰ，Ⅱ母電壓切換回路二次誤并列，造成Ⅱ母PT通過二次電壓回路對Ⅰ母PT及Ⅰ母反充電，Ⅱ母PT二次電壓總空開跳閘，使得運行在Ⅱ母的剩余220 kV電源線路保護失壓，已進入故障處理程序的距離保護Ⅲ段動作，造成全站停電。

1.2 原因分析

該案例的主要事故原因是電壓切換回路設(shè)計不合理，電壓切換回路采用雙位置繼電器接點，而“切換繼電器同時動作”信號采用單位置繼電器接點(如圖1所示)，致使二次電壓回路長期并列而無法被發(fā)現(xiàn)。

圖1 切換繼電器同時動作信號回路

線路運行在Ⅰ母，Ⅰ母電壓切換繼電器(1YQJ1～1YQJ7)動作，相應(yīng)常開接點正常閉合。Ⅱ母隔離刀閘分位，因其開入回路斷路，Ⅱ母電壓切換繼電器驅(qū)動回路斷線失電，Ⅱ母電壓切換繼電器2YQJ1～2YQJ3掉電失磁復(fù)位，相應(yīng)常開接點斷開，此時“切換繼電器同時動作”信號回路中1YQJ1常開接點閉合、2YQJ1常開接點斷開，不會發(fā)出“切換繼電器同時動作”告警。而Ⅱ母電壓切換繼電器2YQJ4～2YQJ7系雙位置繼電器，掉電后復(fù)位線圈無法勵磁，保持切換前的狀態(tài)，常開接點保持閉合狀態(tài)，Ⅰ母、Ⅱ母電壓小母線通過該線路間隔的電壓切換繼電器接點并列運行。

該案例中母差保護動作切除Ⅰ母瞬間，Ⅰ母失電，Ⅱ母PT開始通過二次電壓回路向Ⅰ母反充電。因電壓互感器是一種小容量、大變比的降壓變壓器，在一次側(cè)無電源、二次側(cè)反充電的情況下，由于其阻抗從二次側(cè)看進去非常小，將產(chǎn)生很大的充電電流，從而致使Ⅱ母PT二次電壓總空開跳閘。

2 電壓并列切換開關(guān)投入方式錯誤

2.1 事故概況

某500 kV變電站500 kV配電裝置采用雙母線接線方式，兩段母線正常并列運行，母線電壓并列裝置并列切換開關(guān)投入“自動”位置（即“并列”位置，二次電壓并列與否由母斷路器及其兩側(cè)隔離刀閘自動控制），二次電壓并列。因配合檢修工作，500 kVⅠ母需陪停，母聯(lián)斷路器分閘拉停Ⅰ母過程中，Ⅰ母已斷電，因母聯(lián)斷路器主觸頭分閘與輔助接點切換存在20～30 ms的延時，Ⅰ，Ⅱ母電壓并列回路延時解列，造成Ⅱ母PT通過二次電壓并列回路對Ⅰ母PT及Ⅰ段母線反充電，Ⅱ母PT二次電壓總空開跳閘，運行在Ⅱ母上的間隔保護裝置及母線保護屏裝置相繼發(fā)出“PT斷線”告警。

2.2 原因分析

該案例的主要事故原因是運行人員不熟悉電壓并列回路的原理，對電壓并列回路的運行風(fēng)險和注意事項沒有足夠的認(rèn)識。一是忽略了一次開關(guān)設(shè)備固有動作特性對二次設(shè)備運行的影響，將并列裝置并列切換開關(guān)投入“自動”位置；二是Ⅰ母停電倒閘操作過程中，在Ⅰ母PT二次側(cè)電壓空氣開關(guān)未斷開、PT與二次電壓小母線未隔離的情況下，即拉停Ⅰ母及母線設(shè)備。

3 母線隔離刀閘輔助接點未切換

3.1 事故概況

某220 kV變電站220 kV配電裝置采用雙母帶旁路接線方式，母線正常并列運行。因配合檢修工作，220 kVⅠ母需陪停。停電操作首先將Ⅰ母上運行間隔倒換至Ⅱ母，因旁路斷路器間隔Ⅰ母隔離刀閘輔助接點未切換，Ⅰ母PT二次電壓空氣開關(guān)未斷開，造成Ⅱ母PT通過二次電壓回路對Ⅰ母PT及Ⅰ段母線反充電。因Ⅱ母PT二次電壓總空氣開關(guān)容量配置不當(dāng)，未動作跳閘切斷反充電回路，產(chǎn)生的大電流燒毀220 kV旁路電壓切換插件，同時造成運行中的220 kVⅡ母PT隔離刀閘輔助接點熔斷，運行在Ⅱ母上的間隔保護裝置二次電壓全失。導(dǎo)致運行中的Ⅱ母所有保護及安全自動裝置無法采集電壓，型號為LFP-901A，LFP-902A，RCS-902C的線路保護失去主保護以及距離保護，安全穩(wěn)定控制裝置失去電壓切換判據(jù)，嚴(yán)重影響繼電保護裝置動作的可靠性和準(zhǔn)確性，危及設(shè)備的安全運行。

3.2 原因分析

該案例相較于前兩個案例，產(chǎn)生的影響更大。造成此次事故的原因較多，一是旁路斷路器間隔Ⅰ母隔離刀閘輔助接點未切換，倒換至Ⅱ母運行后，Ⅰ，Ⅱ母電壓切換繼電器同時動作，未被操作人員及時發(fā)現(xiàn)并處置，造成Ⅰ，Ⅱ母電壓二次回路并列；二是拉停Ⅰ母前未斷開Ⅰ母PT二次側(cè)電壓空氣開關(guān)，將Ⅰ母PT與二次電壓小母線隔離；三是母線PT二次側(cè)電壓空氣開關(guān)配置不當(dāng)，未能正確動作切斷反充電回路。

4 運行注意事項

4.1 規(guī)范電壓切換繼電器選型

國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《線路保護及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》明確規(guī)定，220 kV電壓等級線路保護裝置雙套配置，電壓切換箱(插件)也雙套配置，刀閘輔助觸點采用單位置輸入方式，即采用單位置輸入的繼電器接法簡單、便于實現(xiàn)。由于單位置繼電器不具備自保持特性，刀閘分閘后立即自動復(fù)位，避免了二次電壓回路誤并列。

正因為單位置繼電器的非自保持特性，當(dāng)切換回路直流電源失去后，繼電器自動復(fù)位，其接點斷開，二次設(shè)備失去電壓信號，保護復(fù)壓閉鎖開放、距離保護閉鎖。如果保護裝置因區(qū)外故障已啟動時失去電壓信號，不再進入PT斷線、保護閉鎖的邏輯判別，易導(dǎo)致距離保護誤動作，因此規(guī)范同時要求，單位置輸入方式下，電壓切換直流電源與對應(yīng)保護裝置直流電源共用自動空氣開關(guān)。

110 kV及以下電壓等級線路保護若配置單套電壓切換箱(回路)，隔離刀閘輔助接點采用雙位置輸入方式，即采用雙位置輸入的繼電器。

4.2 同源設(shè)計電壓切換主回路與信號回路

出線或變壓器間隔母線隔離刀閘輔助接點不切換、電壓切換繼電器接點粘連、雙位置繼電器復(fù)位線圈掉電等原因都有可能致使Ⅰ，Ⅱ母電壓切換繼電器常開接點同時閉合，造成Ⅰ，Ⅱ母PT二次電壓回路誤并列。此時，如果“切換繼電器同時動作”信號回路按照圖2所示改接線，即可及時告警，正確處置后可以避免進一步造成反充電事故。

圖2 “切換繼電器同時動作”信號回路改接線

4.3 正確使用二次電壓回路并列切換開關(guān)

兩段母線正常并列運行時，如并列切換開關(guān)BQK投入“并列(或自動)”位置，二次電壓小母線自動并列。母線故障切除其中一段母線時，因母聯(lián)(分段)斷路器輔助接點滯后于主觸頭切換，存在運行母線PT二次側(cè)向故障母線瞬時反充電的隱患，將造成事故范圍擴大。

正確的做法是，正常情況下，無論一次母線并列與否，并列切換開關(guān)BQK均應(yīng)投入“分列( 或非自動)”位置，二次電壓小母線各自獨立運行。當(dāng)其中一段母線PT停電檢修，需要二次側(cè)電壓并列時，一定要先檢查確認(rèn)兩段母線一次側(cè)并列運行，才能將二次側(cè)并列；PT檢修完畢送電時，也要避免通過二次并列回路向停運PT反送電感應(yīng)高電壓的情況。

4.4 規(guī)范母線壓變停役操作步驟

并列裝置并列切換開關(guān)BQK誤投入“并列(或自動)”位置或接點粘連、出線或變壓器間隔電壓切換繼電器同時動作(常開接點閉合)或接點粘連等，均有可能導(dǎo)致兩段母線并列運行時二次電壓小母線自動并列。拉停母線或母線PT前，應(yīng)提前斷開相應(yīng)壓變二次側(cè)電壓空氣開關(guān)，切斷二次電壓回路，消除運行母線PT二次側(cè)向停電母線反充電的隱患。同時，斷開待停母線PT二次側(cè)電壓空氣開關(guān)(包括保護和計量)后，還需要測量確認(rèn)空氣開關(guān)二次電壓小母線側(cè)電壓為零，如果電壓不為零，說明電壓切換或并列回路存在誤并列，必須檢查確認(rèn)故障原因并消除后，才能繼續(xù)操作。

反之，母線送電時，也應(yīng)先給母線充電，然后再合上二次電壓空氣開關(guān)，否則一旦二次回路存在誤并列，必將造成人身傷害和設(shè)備燒毀事故。

4.5 嚴(yán)禁擅自變更母線PT檢修作業(yè)現(xiàn)場安全措施

母線PT單獨檢修維護時，兩段母線PT二次一般已提前并列運行。此時如果母線PT隔離刀閘輔助接點未可靠切換或電壓重動繼電器接點粘連，二次電壓空氣開關(guān)二次側(cè)帶電，一經(jīng)合閘，即可反充電至檢修作業(yè)現(xiàn)場，輕則導(dǎo)致兩段母線電壓全失，重則造成人身傷害和設(shè)備燒毀事故。

5 結(jié)束語

在分析變電站二次電壓并列、切換回路工作原理的基礎(chǔ)上，選取三個典型事故案例詳細(xì)分析生產(chǎn)現(xiàn)場易導(dǎo)致事故發(fā)生的隱患點和注意事項，最后總結(jié)梳理了二次電壓并列、切換回路在設(shè)計和運行階段的一些注意事項或改進措施，以指導(dǎo)變電站生產(chǎn)現(xiàn)場實際應(yīng)用。