變電站繼電保護(hù)連接片防誤操作及測量電壓分析

郭奎賢

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司揭陽供電局，廣東 揭陽 522000）

在常規(guī)的變電站中，保護(hù)裝置的功能投退主要通過裝置上的連接片投退進(jìn)行選擇，連接片串接于二次操作回路中，當(dāng)連接片投入時，相應(yīng)保護(hù)功能正常投入；當(dāng)連接片退出時，保護(hù)功能則對應(yīng)退出。當(dāng)運(yùn)行人員在操作保護(hù)出口連接片投入時，應(yīng)先測量連接片上、下兩端的電位情況，確保保護(hù)功能未異常開放后方可投入。這要求運(yùn)行人員具有一定的理論知識，能夠準(zhǔn)確判斷連接片是否符合投入要求。連接片電位異常的原因及如何確定連接片的正常電位，防止變電運(yùn)行誤操作的情況發(fā)生，降低設(shè)備風(fēng)險，是目前變電站提升供電質(zhì)量的重點(diǎn)。

1 變電站保護(hù)出口回路及連接片概述

變電站通過二次設(shè)備實現(xiàn)對一次設(shè)備的實時控制功能，通過二次回路的連接分別實現(xiàn)不同的控制功能。其中，保護(hù)出口回路是最重要的二次回路之一。變電站保護(hù)出口回路包括開關(guān)跳合閘回路、聯(lián)跳回路、啟動失靈回路和遠(yuǎn)跳出口回路等。這些二次回路中都串接了相應(yīng)的連接片，用于實現(xiàn)對應(yīng)保護(hù)功能的投退。

以開關(guān)跳合閘回路為例，控制直流電源從正極出發(fā)，經(jīng)過保護(hù)動作接點(diǎn)、出口連接片，再經(jīng)過操作箱控制回路、開關(guān)機(jī)構(gòu)箱操作回路，最終到達(dá)開關(guān)的分合閘線圈，線圈的另一端連接控制電源的負(fù)極，如圖1所示。

圖1 保護(hù)跳合閘出口回路

當(dāng)保護(hù)動作時，保護(hù)動作接點(diǎn)閉合，如果此時出口連接片處于投入狀態(tài)，則控制電源的正電可以直接到達(dá)跳閘線圈的上端，線圈下端連接著負(fù)電，此時線圈得電動作，使開關(guān)分合。由此可見，連接片在繼電保護(hù)中起到了接通和切斷控制回路的作用。因此當(dāng)運(yùn)行人員投入連接片時，應(yīng)確保保護(hù)動作接點(diǎn)未異常閉合，保證連接片投入時保護(hù)不會誤動作。要想達(dá)到該目的，則可以在操作連接片投入前測量其上、下兩端的電位，通過所測電位的情況判斷該連接片是否具備投入條件。

2 連接片測量電位異常的原因

2.1 動作接點(diǎn)異常閉合

保護(hù)跳閘出口連接片下端一般接保護(hù)動作接點(diǎn)，正常情況下，保護(hù)動作接點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，連接片下端所測到的電壓為0，但當(dāng)保護(hù)跳閘接點(diǎn)異常閉合時，連接片下端測到的電位則為控制電源的正電。該情況在以前使用電磁繼電器的保護(hù)裝置上較常見，當(dāng)繼電器動作觸點(diǎn)動作閉合后粘連，此時如果投入連接片，則將導(dǎo)致運(yùn)行線路跳閘。

現(xiàn)階段更多使用微機(jī)保護(hù)裝置，雖然上述繼電器粘連的情況不復(fù)存在，但仍然存在動作接點(diǎn)異常閉合的情況。當(dāng)運(yùn)行線路的保護(hù)裝置進(jìn)行定值更改時，如果整定人員未正確整定定值，將過流定值整定小于運(yùn)行線路的負(fù)荷電流時，微機(jī)保護(hù)裝置則自動判定保護(hù)動作，動作接點(diǎn)保持閉合，此時如果貿(mào)然投入連接片，也會導(dǎo)致運(yùn)行線路跳閘停運(yùn)。

2.2 控制回路接觸不良

正常情況下，當(dāng)開關(guān)在合閘位置時，保護(hù)跳閘出口連接片上端的電位接近負(fù)電，這是跳閘線圈回路與合位監(jiān)視回路分壓的結(jié)果。跳閘線圈是電流型線圈，阻值很小，而合位監(jiān)視繼電器HWJ是電壓型繼電器，阻值較大，經(jīng)分壓后，連接片上端電位更接近于來自跳閘線圈回路的負(fù)電。

如果跳閘線圈回路存在接觸不良現(xiàn)象，如端子松動、臟污及虛接等，此時跳閘線圈回路電阻增大，經(jīng)分壓后會導(dǎo)致連接片上端所測得的電位值增大。該情況雖不會導(dǎo)致運(yùn)行線路跳閘，但當(dāng)保護(hù)裝置動作時，由于出口回路電流下降，可能達(dá)不到線圈動作電流值，因此會造成保護(hù)拒動情況。

2.3 直流接地或絕緣下降

當(dāng)變電站內(nèi)發(fā)生直流接地或存在直流系統(tǒng)絕緣下降情況時，控制電源的正、負(fù)極電位異常，此時測到的連接片電位則存在異常。當(dāng)直流負(fù)極接地時，跳閘線圈被短接，可能造成保護(hù)拒動；而當(dāng)直流正極接地時，可能造成保護(hù)誤動。

2.4 二次回路接線錯誤

根據(jù)常規(guī)的保護(hù)二次接線標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)出口回路均是按照“直流正電-保護(hù)動作接點(diǎn)-連接片-出口回路—直流負(fù)電”的連接順序接線的，這樣一來，保護(hù)連接片的一端測到的電壓為零，而另一端測到的則是來自直流負(fù)極的負(fù)電壓。要想測量出正常的電位，二次回路的接線方式必須滿足常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的接法。目前，當(dāng)變電站值班員在投入跳閘出口連接片時，多次測到連接片上端為異常的正電壓。經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，是接線錯誤所致，保護(hù)動作接點(diǎn)與連接片的位置接反，導(dǎo)致接線方式錯接為“直流正電-連接片-保護(hù)動作接點(diǎn)-出口回路—直流負(fù)電”，從而造成連接片測量電位異常。

3 連接片正常情況的電位分析

3.1 保護(hù)跳合閘出口連接片電位

3.1.1 接于機(jī)構(gòu)箱操作回路的出口連接片

保護(hù)跳合閘出口連接片是變電站中最常見的出口連接片，其投退操作的正確性將直接影響開關(guān)及線路的正常運(yùn)行。連接片的接線方式?jīng)Q定了連接片所測得的電位情況。接線方式和保護(hù)的類型有關(guān)，針對線路本保護(hù)，通常采用接機(jī)構(gòu)箱跳閘回路，主要是考慮單相跳閘和機(jī)構(gòu)箱防跳的情況。而對外部保護(hù)跳閘來說，由于對重合閘和失靈保護(hù)的啟動要求不同，因此會更多接于重動繼電器，再通過重動繼電器接點(diǎn)閉合接通操作回路。不同的接線方式實現(xiàn)不同的保護(hù)跳閘結(jié)果，也即連接片的電位與接線方式有關(guān)。直接接到開關(guān)機(jī)構(gòu)箱操作回路的連接片的電位與開關(guān)的分合閘狀態(tài)有關(guān)。

對跳閘出口連接片來說，當(dāng)開關(guān)合位時，機(jī)構(gòu)箱操作回路中開關(guān)的位置輔助接點(diǎn)DL（常開）閉合，跳閘出口連接片上端經(jīng)操作箱、機(jī)構(gòu)箱回路后直接接到控制電源負(fù)極，所測的電壓為-KM；當(dāng)開關(guān)分位時，開關(guān)的位置輔助接點(diǎn)DL（常開）斷開，機(jī)構(gòu)箱回路呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，跳閘出口連接片上端測到的電壓則是通過監(jiān)視回路的正電壓+KM，如圖2所示。

圖2 接于機(jī)構(gòu)箱操作回路的跳閘出口連接片

值得注意的是，監(jiān)視回路的電阻較大，跳閘線圈電阻較小。正常情況下，當(dāng)開關(guān)合閘時，由于分壓的原因，因此所測電壓接近于來自機(jī)構(gòu)箱操作回路的負(fù)電，不會測到來自監(jiān)視回路的正電壓。

接于機(jī)構(gòu)箱操作回路的合閘出口連接片的電位情況與跳閘出口連接片類似。開關(guān)合位時，控制回路中開關(guān)的位置輔助接點(diǎn)DL（常閉）斷開，合閘出口連接片上端測到的電壓是來自監(jiān)視回路的正電壓+KM。當(dāng)開關(guān)分位時，控制回路中開關(guān)的位置輔助接點(diǎn)DL（常閉）閉合，合閘出口連接片上端測到的電壓為負(fù)電壓-KM，如圖3所示。

圖3 接于機(jī)構(gòu)箱操作回路的合閘出口連接片

3.1.2 接于重動繼電器的出口連接片

在實際應(yīng)用中，直接接于機(jī)構(gòu)箱操作回路的出口連接片，一般是開關(guān)本保護(hù)的出口，外部保護(hù)出口跳本開關(guān)的回路一般接于重動繼電器，經(jīng)重動后接通機(jī)構(gòu)箱操作回路，使開關(guān)分合。

當(dāng)保護(hù)永跳出口連接片接于重動繼電器TJR（如母差保護(hù)、安穩(wěn)裝置和備自投）、TJF（三相不一致保護(hù)、主變非電量保護(hù)）時，重動繼電器的一端接保護(hù)接點(diǎn)，而另一端直接接于直流的負(fù)極電源。由于回路沒有串接開關(guān)的輔助接點(diǎn)，因此連接片上端電壓恒為負(fù)電壓-KM，不受開關(guān)位置的影響。同理，當(dāng)合閘出口連接片接于重動繼電器ZHJ或合后位置繼電器KKJ時，合閘出口連接片上端測到的電壓恒為負(fù)電壓-KM，與開關(guān)位置無關(guān)。

與跳閘回路類似，此處因為TWJ電阻遠(yuǎn)大于KKJ的電阻，上述情況不會測到來自監(jiān)視回路的正電壓。實際中大部分合閘回路均適用上述情況。

3.2 啟動失靈連接片電位

啟動失靈連接片也是變電站中較常見的一種，如圖4所示。啟動失靈連接片下端接動作接點(diǎn)，上端接至失靈保護(hù)裝置預(yù)留的開入接點(diǎn)，經(jīng)繼電器接到裝置負(fù)電源，因此該連接片所測電位與失靈保護(hù)裝置的開入電源有關(guān)。如果為強(qiáng)電開入，所測電位為負(fù)電壓-KM；如果為弱電開入，所測電壓接近于0。實際應(yīng)用中，除部分深瑞的失靈保護(hù)裝置連接片無法測到電位外，其余啟動失靈連接片上端測到的基本為負(fù)電壓。

圖4 啟動失靈連接片

失靈保護(hù)動作范圍較廣，一旦動作，會造成多個開關(guān)動作，導(dǎo)致多線路停運(yùn)，影響較大。因此正確分析啟動失靈連接片的電位情況可以有效防止失靈保護(hù)誤動。

3.3 主變非電量保護(hù)跳閘出口及聯(lián)跳出口連接片電位

作為變電站中最重要的設(shè)備之一，主變壓器配置電氣量和非電氣量保護(hù)為主保護(hù)。作為反映主變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)，主變非電量保護(hù)起著監(jiān)視主變內(nèi)部油溫、壓力和短路故障等作用，其跳閘出口包括本體重瓦斯跳閘、有載重瓦斯跳閘、壓力釋放跳閘、油壓突變跳閘以及油溫高及繞溫高跳閘等。

主變非電量保護(hù)跳閘出口連接片下端接保護(hù)動作接點(diǎn)，上端接至聯(lián)跳主變各側(cè)開關(guān)的跳閘重動繼電器。當(dāng)保護(hù)接點(diǎn)閉合時，跳閘重動繼電器得電動作，串在各個開關(guān)操作回路的輔助接點(diǎn)閉合，使主變各側(cè)的開關(guān)跳閘。失靈聯(lián)跳主變各側(cè)開關(guān)的連接片與之相似，借助主變非電量保護(hù)的出口回路，使主變開關(guān)跳閘，從而實現(xiàn)聯(lián)跳功能?？梢?，主變非電量保護(hù)跳閘出口及聯(lián)跳出口連接片均接于跳閘重動繼電器上，其上端正常電位均為負(fù)電壓-KM，下端正常電位為0。

主變非電量保護(hù)跳閘出口及聯(lián)跳出口連接片的共同點(diǎn)在于需要同時出口多個開關(guān)，這就要求一個保護(hù)接點(diǎn)閉合，并同時接通多個開關(guān)的操作回路，顯然這需要通過中間環(huán)節(jié)來實現(xiàn)。簡單來說，當(dāng)一連接片需要同時出口跳閘多個開關(guān)時，都是先經(jīng)跳閘繼電器重動后，再接通各開關(guān)的操作回路，實現(xiàn)多開關(guān)同時跳閘的功能，類似的情況還有聯(lián)跳無功補(bǔ)償裝置連接片。

3.4 接于交流回路的連接片電位

變電站除了接于直流回路的保護(hù)出口連接片，也存在不少接于交流回路的連接片。因為直流和交流的穩(wěn)定性不同，接于交流回路的連接片常用于敞開式廠站的刀閘地刀遙控操作回路、主變有載調(diào)壓檔位遙控操作回路和刀閘電機(jī)電源遙控回路等。

以刀閘遙控連接片為例進(jìn)行分析。連接片上端接于刀閘閉鎖回路，串接有相關(guān)的開關(guān)、接地刀閘的輔助接點(diǎn)，以實現(xiàn)刀閘的電氣五防閉鎖功能，下端與遙控分合閘接點(diǎn)之間相連，正常時下端為零。當(dāng)滿足刀閘的閉鎖條件開放時，閉鎖回路導(dǎo)通，連接片上端測到來自交流動力電源的電壓AC220V。當(dāng)條件不滿足時，連接片上端測到的電壓為0。

3.5 變電站常用連接片正常電位

對變電運(yùn)行班組來說，投入連接片前正確測量并辨別連接片的電位情況是一項防誤操作的有效措施。針對變電站常用的幾類連接片，其電位情況和可投退情況總結(jié)見表1。

表1 變電站常用連接片正常電位及可投情況

4 結(jié)論

該文闡述了保護(hù)回路的動作原理、連接片測量電位異常的原因，并分析不同類型連接片正常電位情況，可為變電站運(yùn)行人員操作連接片時提供參考依據(jù)。隨著智能變電站的普及，保護(hù)功能的投退更多地采用保護(hù)裝置軟壓板投退的方式實現(xiàn)，在一定程度規(guī)避了連接片誤投退的風(fēng)險。另外，隨著智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，通過監(jiān)測、識別等多種智能手段，也能降低此類設(shè)備誤操作的風(fēng)險。但盡管如此，針對保護(hù)裝置連接片的電位情況分析也是變電站值班員應(yīng)當(dāng)重視并學(xué)習(xí)的重要課題之一。