李 翔

(廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

一起電壓互感器反充電事件的分析

李 翔

(廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海 519000)

某220 kV變電站在一次母線停電的倒閘操作中，由于某線路間隔的母線側(cè)刀閘輔助接點(diǎn)故障，使運(yùn)行中母線的PT經(jīng)二次回路向停電母線反充電，導(dǎo)致運(yùn)行中母線的PT二次空開(kāi)跳閘。針對(duì)本次事件，分析造成PT反充電的原因，以及運(yùn)行中母線PT失壓的后果和潛在風(fēng)險(xiǎn)，并提出了相應(yīng)的對(duì)策。

電壓互感器；反充電；并列

0 引言

在電力系統(tǒng)中，電壓互感器(PT)將高電壓成比例變換為低電壓供保護(hù)、自動(dòng)裝置等二次設(shè)備使用，雙母線接線的變電站，每段母線上均設(shè)置一臺(tái)PT，為防止一臺(tái)PT因故檢修停用導(dǎo)致其所帶的二次負(fù)荷失壓，兩臺(tái)PT之間設(shè)計(jì)了相應(yīng)的并列回路，在母線停電的倒閘操作過(guò)程中，若母線側(cè)刀閘輔助接點(diǎn)不到位，將導(dǎo)致二次并列回路非正常并列，斷開(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān)后，則會(huì)發(fā)生運(yùn)行中的PT經(jīng)二次回路向停電母線反充電的現(xiàn)象，造成運(yùn)行中PT二次空開(kāi)跳閘，保護(hù)插件燒壞。

1 事件的經(jīng)過(guò)

某220 kV變電站(圖1)按計(jì)劃進(jìn)行220 kVⅠ段母線停電的操作，當(dāng)220 kVⅠ段母線上所有間隔都已倒至Ⅱ段母線后，在執(zhí)行斷開(kāi)母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)時(shí)(221PT/222PT為電容式PT，其操作順序?yàn)椋合葦嚅_(kāi)母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)，再進(jìn)行停PT的操作，此時(shí)221PT掛Ⅰ母運(yùn)行)，221PT和222PT二次空開(kāi)同時(shí)跳閘，監(jiān)控后臺(tái)機(jī)顯示多條220 kV線路保護(hù)PT斷線和裝置告警信息，現(xiàn)場(chǎng)檢查所有220 kV線路保護(hù)裝置告警，計(jì)量電壓消失，PT二次空開(kāi)跳閘的光字牌亮。

圖1 某220 kV變電站一次接線圖

2 原因分析

PT二次空開(kāi)跳閘發(fā)生在斷開(kāi)母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)之后，斷開(kāi)母聯(lián)2012后，220 kVⅠ母失電，221PT一次側(cè)無(wú)電壓，此時(shí)其二次側(cè)空開(kāi)跳閘，是由于222PT通過(guò)二次回路向221PT反充電，同時(shí)220 kV Ⅰ母處于失電狀態(tài)，221PT一次側(cè)阻抗折算至二次側(cè)，阻抗值非常小(Z1′=Z1/K2，其中K為PT的變比，K=220 000/100=2 200，Z1′為一次側(cè)阻抗折算到二次側(cè)的值，Z1為一次側(cè)阻抗值)，接近于短路，PT二次回路產(chǎn)生大電流，造成221PT、222PT二次空開(kāi)跳閘。

從PT并列箱電壓切換回路可知，由于PT二次并列回路中串接了母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)及刀閘的常開(kāi)輔助接點(diǎn)，且PT并列把手正常在“禁止并列”位置，其并列回路可靠斷開(kāi)，經(jīng)該回路反充電可能性較小。

從圖2保護(hù)電壓切換回路分析：當(dāng)Ⅰ母刀閘合位、Ⅱ母刀閘分位時(shí)，1YQJ6、1YQJ7的工作線圈動(dòng)作，返回線圈不動(dòng)作，2YQJ6、2YQJ7的工作線圈不動(dòng)作，返回線圈動(dòng)作，因此圖3中1YQJ6、1YQJ7常開(kāi)接點(diǎn)閉合，2YQJ6、2YQJ7常開(kāi)接點(diǎn)打開(kāi)，Ⅰ母電壓通過(guò)切換回路供電給保護(hù)使用，若Ⅰ、Ⅱ母刀閘輔助接點(diǎn)故障，導(dǎo)致1YQJ6、1YQJ7、2YQJ6、2YQJ7常開(kāi)接點(diǎn)同時(shí)閉合，Ⅰ母電壓和Ⅱ母電壓將通過(guò)1YQJ6、1YQJ7、2YQJ6、2YQJ7的接點(diǎn)并列，從而導(dǎo)致PT二次非正常并列。

圖2 保護(hù)電壓切換回路圖

圖3 保護(hù)交流電壓回路圖

從PT并列箱電壓切換回路分析，由于是斷開(kāi)母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)后發(fā)生的反充電，當(dāng)母聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，其常開(kāi)接點(diǎn)打開(kāi)，即使并列把手切換至“允許并列”位置，其并列回路也不導(dǎo)通。

通過(guò)上述分析，保護(hù)電壓切換回路中的元件發(fā)生故障的可能性較高，尤其是母線側(cè)刀閘的輔助接點(diǎn)，通過(guò)排查，發(fā)現(xiàn)28431刀閘的常閉輔助接點(diǎn)(用于線路保護(hù)屏電壓切換重動(dòng)繼電器復(fù)歸的二次回路)由于質(zhì)量問(wèn)題，拉開(kāi)Ⅰ母刀閘后，未能正確變位，Ⅱ母刀閘常開(kāi)接點(diǎn)閉合，同時(shí)Ⅰ母刀閘常閉接點(diǎn)打開(kāi)，1YQJ6、1YQJ7由于返回線圈不動(dòng)作而自保持，2YQJ6、2YQJ7則工作線圈動(dòng)作，1YQJ6、1YQJ7、2YQJ6、2YQJ7常開(kāi)接點(diǎn)閉合，二次回路處于非正常并列狀態(tài)，導(dǎo)致在斷開(kāi)母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)時(shí)，222PT通過(guò)二次回路向221PT反充電，造成221PT/222PT二次空開(kāi)跳閘。

3 PT二次反充電造成的影響

PT二次回路由于非正常并列發(fā)生反充電時(shí)，將在PT一次側(cè)產(chǎn)生高電壓，二次側(cè)產(chǎn)生大電流。PT一次側(cè)產(chǎn)生的高電壓，容易對(duì)檢修人員造成人身傷害；二次側(cè)產(chǎn)生的大電流，則造成運(yùn)行PT的二次空氣開(kāi)關(guān)跳閘，二次回路元件燒毀等。就本次事件而言，運(yùn)行PT二次空開(kāi)跳閘，導(dǎo)致220 kV線路保護(hù)僅保留電流差動(dòng)保護(hù)和PT斷線后備保護(hù)，造成另外一套主保護(hù)非計(jì)劃停運(yùn)，而且計(jì)量、測(cè)量二次回路均失壓，無(wú)法正常獲取數(shù)據(jù)，影響了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況的判斷，期間若區(qū)域范圍有故障，由于另一套主保護(hù)縱聯(lián)距離/后備距離保護(hù)、零序保護(hù)處于退出狀態(tài)，保護(hù)可靠性下降。

4 對(duì)策分析

為防止PT二次非正常并列反充電，應(yīng)考慮如下措施：

(1) 做好設(shè)備位置檢查工作。在操作完母線側(cè)刀閘后，運(yùn)行人員除了檢查一次設(shè)備機(jī)械位置指示是否正確外，還應(yīng)檢查刀閘輔助接點(diǎn)的切換情況(分別檢查操作箱的交流電壓指示燈是否正確、母差保護(hù)屏相應(yīng)刀閘位置繼電器動(dòng)作情況、刀閘變位情況是否正常)，確認(rèn)切換正常后方能進(jìn)行下一步操作。此外，還要借助自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的光字牌和信息提示，當(dāng)一個(gè)間隔兩組母線側(cè)刀閘合上時(shí)，“切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”光字牌亮，拉開(kāi)一組母線刀閘后，此光字牌熄滅。在運(yùn)行中，若出現(xiàn)兩組母線側(cè)刀閘輔助接點(diǎn)同時(shí)斷開(kāi)，其對(duì)應(yīng)間隔的“PT失壓”光字牌亮。此次反充電事件，由于操作人員忽略了“切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”的光字牌，繼續(xù)進(jìn)行斷開(kāi)母聯(lián)2012開(kāi)關(guān)的操作，導(dǎo)致了反充電事件的發(fā)生。

(2) 改變PT的操作順序。

1) 對(duì)于電容式PT，不用考慮諧振的影響，母線停電操作順序?yàn)椤皵嚅_(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān)—斷開(kāi)PT二次側(cè)空開(kāi)—拉開(kāi)PT一次側(cè)刀閘”(送電的操作順序相反)，這種操作順序存在PT二次回路異常時(shí)反充電的風(fēng)險(xiǎn)。若將停電操作順序調(diào)整為“斷開(kāi)PT二次側(cè)空開(kāi)—斷開(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān)—拉開(kāi)PT一次側(cè)刀閘”(送電的操作順序相反)，確保PT二次空開(kāi)在母線失電前斷開(kāi)，母線帶電后合上，即使發(fā)生反充電，由于停電母線PT二次空開(kāi)已經(jīng)斷開(kāi)，反充電只能將電送到停電母線PT二次空開(kāi)的下端，不會(huì)造成運(yùn)行母線PT的二次空開(kāi)跳閘。

2) 對(duì)于電磁式PT，若母聯(lián)開(kāi)關(guān)無(wú)均壓電容，不用考慮諧振的影響，可采用與電容式PT相同的操作順序；若母聯(lián)開(kāi)關(guān)并有均壓電容，則需考慮諧振的影響，此時(shí)停電操作順序?yàn)椤皵嚅_(kāi)PT二次側(cè)空開(kāi)—拉開(kāi)PT一次側(cè)刀閘—斷開(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān)”(送電操作順序相反)。同理，也不會(huì)造成運(yùn)行PT二次空開(kāi)跳閘的反充電。

(3) 培養(yǎng)良好的工作習(xí)慣。在PT停電后或者送電前，用萬(wàn)用表測(cè)量PT二次空開(kāi)上下兩端的電壓，此時(shí)兩端電壓都應(yīng)為0，若不為0，則可能PT二次已經(jīng)非正常并列，帶電母線電壓通過(guò)PT二次反充到停電PT的二次空開(kāi)下端，此時(shí)應(yīng)及時(shí)查找造成PT二次反充電的原因。

(4) 加強(qiáng)對(duì)刀閘輔助接點(diǎn)的維護(hù)。由于母線側(cè)刀閘停電影響范圍大，停電難，因此在日常維護(hù)中應(yīng)注意刀閘機(jī)構(gòu)箱的密封，尤其應(yīng)防止電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱輸出軸密封不良，滲進(jìn)雨水和潮氣，從而造成電氣元件受潮生銹。

(5) 處理母線側(cè)刀閘輔助開(kāi)關(guān)故障。如需更換刀閘輔助開(kāi)關(guān)，檢修人員對(duì)已更換的刀閘輔助開(kāi)關(guān)進(jìn)行置位，不能只通過(guò)圖紙來(lái)確定，應(yīng)通過(guò)實(shí)際拉合刀閘進(jìn)行一、二次的調(diào)整和試驗(yàn)，以驗(yàn)證刀閘輔助接點(diǎn)的使用是否正確，確認(rèn)無(wú)誤后才能恢復(fù)其二次接線，防止錯(cuò)誤置位導(dǎo)致PT二次非正常并列。

5 結(jié)語(yǔ)

PT二次切換功能對(duì)繼電保護(hù)裝置起著非常重要的作用，其二次回路相對(duì)復(fù)雜，且可靠性受刀閘輔助接點(diǎn)的制約。為使其能夠可靠運(yùn)行，一方面要加強(qiáng)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)，另一方面要在操作流程上進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)要養(yǎng)成良好的工作習(xí)慣，按規(guī)程要求認(rèn)真檢查相應(yīng)的操作步驟，做好風(fēng)險(xiǎn)控制措施，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)，避免PT二次回路非正常并列導(dǎo)致PT失壓以及燒毀插件的事件發(fā)生。

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2014-07-14

李翔(1979—)，男，廣東新豐人，電氣工程師，研究方向：變電運(yùn)行。