一起500kV變電站母線電壓互感器斷路器異常動作分析

肖 齊，吳 珂，鄧 清

（江西省電力公司檢修分公司變電檢修中心，江西南昌 330052）

0 引言

電壓切換裝置,要確保各電氣單元二次設備的電壓回路能夠隨同一次元件一起投退。而電壓切換裝置的不正確動作會導致電壓非正常并列，引起電壓互感器的短路，使電壓互感器本體及其相關電壓回路中的元件損壞。導致依靠電壓實現距離、方向、功率等電氣量判別的繼電保護設備失去判據，母線和失靈保護電壓閉鎖誤開放、計量系統丟失電量、穩控、測控裝置等自動化設備失去對系統的監控和調節能力。

本文結合一起500kV變電站計量用電壓切換裝置故障導致的母線電壓并列的事故，詳盡介紹了電壓并列裝置的工作原理及導致母線電壓非正常并列的成因，提出了有效的防范措施。

1 事件的發生

2013年6月16號，某500kV變電站2號主變中壓側刀閘2022維護，站內將220kV各間隔倒至I母運行。倒母過程中，將母聯231開關斷開后II母PT第二繞組空開跳閘。繼電保護人員趕至現場后發現液晶面板顯示第一套母差保護I母電壓正常，II母電壓為零；第二套母差保護同時存在I、II母電壓。

PT空開跳閘時現場運行方式為：211開關、212開關、213開關、214開關、1號主變中壓側201開關接于I母A段運行，217開關、218開關接于I母B段運行。2號主變中壓側201開關處于檢修狀態，母聯231開關處于熱備用狀態，II母母線上未接任何出線，無電壓。

圖1 220kV線路一次主接線圖

2 現場檢查及處理情況

現場發現這個異常現象后初步懷疑為I、II母PT第二繞組電壓出現了并列，隨即采取了逐級排除的辦法。先行對場地的II母PT第二繞組空開QFⅢ下樁頭進行測量，測得空開下樁頭三相帶交流60V電壓。說明了I、II母PT第二繞組電壓確實出現了并列并反送到了II母PT第二繞組空開QFⅢ的下樁頭。由于220kV線路電能計量和第二套保護共用一個電壓繞組，現場判斷可能出現并列的點有三處即：各220kV線路保護電壓切換箱，母線的電壓并列柜，線路電能計量電壓切換箱。

220kV線路電壓切換箱排查過程：220kV各線路電壓切換箱采取的是雙節點自保持切換回路如圖2所示，其中常開節點對應電壓切換繼電器動作回路，其串聯了I、II母位置指示發光二極管1XD、2XD，現場查看刀閘位置指示都與現場一次運行方式一致，說明該節點正確動作。常閉節點對應電壓切換繼電器的復歸回路，在端子4D49及4D51處測得直流電壓+115V，說明該節點也正確動作。在端子4D6～8處將各線路保護電壓切換箱II母電壓回路解開，測得端子排交流電壓為零而從屏頂小母線引下線的三相配線交流電壓為60V，可以排除由于220kV各間隔線路保護電壓切換箱問題出現并列的可能。

圖2 220kV線路保護電壓切換原理圖

圖3 220kV線路保護電壓切換回路

母線的電壓并列柜排查過程：由圖4所示，II母PT第二繞組三相交流電壓在端子3D13、3D17、3D21處引入母線并列柜。在端子3D53、3D58、3D63處分配給220kV線路電能計量，在3D54、3D59、3D64處分配給屏頂小母線。解開端子3D54、3D59、3D64接線后，測得端子處依然存在60V交流電壓，而各間隔線路保護II母電壓為零。而解開端子3D53、3D58、3D63接線后，測得端子處電壓為零，而引至220kV線路電能計量的三相配線交流電壓為60V。由于解線電壓可以恢復正常，故可以排除母線電壓并列柜繼電器的不正確動作。初步判定問題出在線路電能計量電壓切換箱。將3D54、3D59、3D64端子處接線恢復后發現第二套母差保護II母電壓顯示為零。說明屏頂小母線電壓恢復正常值零伏，第二套保護電壓恢復正常。

圖4 220kV母線電壓并列柜

線路電能計量電壓切換箱排查過程：現場共有6條220kV線路，2線路共用一組電能計量電壓切換箱，如圖5所示以第一組電能計量電壓切換箱為例：在端子D11-11、D11-13、D11-15、D11-17處將II母PT第二繞組三相交流電壓解除，用萬用表測量發現，外部配線電壓為零而端子處依然存在60V交流電壓。測得端子排的D11-1與D11-11、D11-3與D11-13、D11-5與D11-15處I母與II母的電壓差為零，并發現端子D11-1與D11-11、端子D11-3與D11-13、端子D11-5與D11-15處于導通狀態且電阻為零。故可以判斷為線路電能計量電壓切換箱電壓切換繼電器節點粘死導致了I、II母PT第二繞組電壓并列并通過母線的電壓并列柜反送到屏頂小母線，導致母線及各間隔的第二套保護電壓異常。

圖5 220kV線路電能計量電壓切換原理圖

圖6 220kV線路電能計量電壓切換回路

3 異常原因分析

由于存在線路電能計量和第二套保護共用一個電壓繞組的情況，線路電能計量電壓切換箱處的故障導致了I、II母電壓并列。當母聯231開關斷開后II母的一次側不再帶電壓，I母的二次電壓通過線路電能計量處的電壓并列反送至II母PT第二繞組處，從PT二次側看PT內阻很小，導致大電流的出現，于是空開QFⅢ過流跳閘。

現場共發現3組線路電能計量電壓切換繼電器損壞，此批次電壓切換箱型號為WES7703。現場的I、II母刀閘常開常閉輔助接點動作正確；判定為電壓切換繼電器逐批老化引發的節點粘死導致了此次電壓并列。

4 結語

無論是何種型號的切換裝置,電壓二次回路運行狀態需與一次系統相對應,應能適應一次運行方式的靈活調整,嚴禁電壓二次回路向一次反充電,而計量用電壓切換箱在日常的運行維護中容易忽視，電壓并列故障排查過程中也容易產生遺漏。首先建議采用單節點自保持方式電壓切換箱，其優點是簡單、便于實現，且只有在切換繼電器復歸線圈不可靠的情況下才會引起電壓非正常并列。其次要加強計量用電壓切換箱的定期檢測，及時更換已經老化的裝置保證電網的安全運行。

[1]國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護實用技術問答（第二版）[M].北京：中國電力出版社，1999.

[2]張聞勤，黃向前.對變電站電壓并列裝置回路設計優化的探討[J].安徽電力，2012,9(26).

[3]戚矛，楊道君，徐振.電壓互感器二次回路異常產生的原因分析[J].安徽電氣工程職業技術學院學報，2011,16(1).

[4]國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護規程匯編[M].北京：中國電力出版社，2000.

[5]劉建勇，胡岸武，朱志杰.一起電壓互感器反充電事件的分析[J].電力系統及其自動化學報，2011(02).

[6]陸宇紅.電壓互感器二次設備反充電分析[J].華電電力，2011(0,9).

[7]陸浩進，田輝.變電站擴建工程中電壓互感器并列回路二次接線的改進措施[J].電力系統保護與控制，2008(09).