運行變電站擴建中二次安全風險的分析

唐 俊

（廣西桂冠電力股份有限公司大化水力發電總廠，廣西 桂林 530800)

1 擴建工程概況

某110 kV 變電站主接線如圖1 所示，虛線框之外的為該110 kV 終端變電站一期規模，包括50 MVA 變壓器1 臺，110 kV 部分為室內GIS設備，進線2 回，互為備用，10 kV 出線12 回，110 kVⅠ、Ⅱ段母線壓變各1 組，10 kVⅠ段母線壓變1 組。變電站具備綜合自動化功能。繼電保護配置為：主變壓器微機保護1 套、110 kV 備用電源自投裝置1 套、110 kV 故障錄波裝置1 套，10 kV 設備配保護測控一體化裝置。

圖1 中虛線框之內的為本期擴建部分，包括新增50 MVA 三相雙繞組自冷有載調壓變壓器1臺， 10 kV Ⅱ母出線12 回、電容器2 組、接地站用變1 組及母線壓變1 組。同時，為完善單母線分段接線方式，新增110 kV 主變壓器微機保護1 套， 10 kV 保護測控一體化裝置15 套。新增設備接入原110 kV 故障錄波裝置。

圖1 某110 kV 變電站主接線

2 施工方案概況

2.1 第1 階段

(1)施工時間：25 天。

(2)施工條件：不停電工作。

(3)二次施工內容：新增2 號變壓器間隔二次設備安裝、裝置調試、自動化后臺調試；10 kVⅡ段母線各間隔保護安裝、調試、自動化后臺調試；接入運行設備的相關電纜提前敷設。

2.2 第2 階段

(1)施工時間：7 天。

(2)施工條件：變電站部分停電。110 kV Ⅱ母線及520，500 開關轉檢修，110 kV 備用電源自投裝置停用(110 kVⅠ母線及523 開關、1 號變壓器、10 kVⅠ母線各間隔在運行)。

(3)二次施工內容：新增2 號變壓器保護聯跳高壓側520，500 開關傳動試驗(520，500 開關操作箱在110 kV 備用電源自投屏上，2 號變壓器保護屏高壓側操作箱不用)；高壓側520，500 開關差動電流、110 kVⅡ母電壓接入2 號變壓器保護；新增2 號變壓器保護、自動化驗收調試，傳動520，500，102 開關試驗；10 kV Ⅱ段母線各開關柜頂電壓環路小母線貫通驗證，各間隔保護、自動化驗收調試；在2 號變壓器保護屏做好防520，500 開關誤動、電流開路的安全措施(階段工作結束后需運行此次停役的設備)。

2.3 第3 階段

(1)施工時間：1 天。

(2)施工條件：變電站全停。

(3)二次施工內容：10 kV Ⅱ段母線電壓接入10 kV 電壓并列裝置，電壓切換及并列回路通電驗證、一點接地檢查；2 號變壓器高壓側520，500開關通流及極性驗證試驗；2 號變壓器及10 kVⅡ母相關交流量及開關量接入110 kV 故障錄波裝置及試驗；恢復所有安全措施、二次回路及定值復查。

2.4 第4 階段

(1)施工時間：1 天。

(2)施工條件：啟動送電2 號變壓器及10 kVⅡ段母線間隔，啟動送電側相關保護相量。

(3)二次施工內容：110 kVⅡ段母線壓變與10 kVⅡ段母線壓變之間、10 kVⅠ，Ⅱ段母線壓變之間二次核相；2 號變壓器差動保護帶負荷測相量。

3 二次安全風險分析與控制

3.1 第1 階段

3.1.1 人員走錯間隔帶來的安全風險

相對于一次專業來說，二次工作人員走錯間隔的風險更大。因為一次設備的工作現場主要采用安全圍欄硬隔離措施，圍欄只留1 個出入口，工作人員只要在圍欄內工作即可保證人身及設備安全；而二次設備室一般場所小、設備集中，運行設備與施工屏位之間無法采取圍欄或遮攔隔離措施，易造成工作人員走錯間隔，從而發生工作人員觸電或設備誤動事故。其控制措施有以下3 點：

(1)加強對工作人員的安全教育，履行好現場安全交底手續，確保每一名工作人員都知曉工作內容和帶電部位；

(2)工作期間確?，F場的安全措施到位，嚴禁改動“在此工作”、“運行設備禁動”等安全警示標志；

(3)工作現場設專職監護人，加強安全監督和管控。

3.1.2 新屏柜就位、電纜敷設時誤碰誤動帶來的安全風險

擴建工程現場涉及到大量的新屏柜就位、電纜敷設，在此過程中如振動過大、誤碰誤撞運行設備、腳踩運行電纜致電纜受損、電纜溝蓋板未放穩等，都將會造成工作人員受傷或設備異常事故。其控制措施有以下4 點：

(1)新屏柜就位前應盡量將屏內附件取下，以減輕屏柜重量，在取下的過程中要輕拿輕放，應在靠運行屏柜側增加人手，以防屏柜向運行設備側傾斜造成誤撞；

(2)新屏柜就位后應先固定，然后再進行二次回路安裝，以免在施工過程中因受外力影響造成屏柜移位甚至傾倒；

(3)掀開的電纜蓋板應放平放穩，電纜應分層敷設，并嚴禁工作人員腳踩或扯拽運行電纜；

(4)每日工作結束后應做好電纜豎井(溝)、屏柜處孔(洞)的臨時封堵，以防小動物或潮氣進入，同時應蓋好所有電纜蓋板。

3.1.3 試驗電源使用不規范帶來的安全風險

試驗電源盤如出現絕緣損壞、電源線護套破裂、插頭插座裂開，檢修電源箱的支路開關未加裝漏電保護器或對漏電保護器未進行定期檢查和試驗，工作中斷或結束后未及時去除試驗電源等現象，都將對工作人員的人身安全帶來極大的風險，甚至威脅到生命安全。其控制措施有以下4 點：

(1)從專用檢修電源屏(箱)取檢修電源，檢修電源必須接至專用檢修電源屏(箱)的相關電源接線端子，且在工作現場電源引入處配置有明顯斷開點的刀閘和漏電保護器；

(2)接取電源前必須用萬用表確認電源電壓等級和電源類型無誤；

(3)試驗工作中斷或結束后，必須及時去除試驗電源，以防電源線受外力損傷或受潮造成短路；

(4)收電源線時，必須確保檢修電源屏(箱)處的電源已可靠斷開，以防發生因電源線絕緣不良造成人員觸電的事故。

3.1.4 人員勞動防護用品不齊全帶來的安全風險

《安規》中對作業現場最基本的要求是工作現場的勞動防護用品要齊全，但大量施工現場普遍存在人員著裝不規范、防護用品不齊全，甚至人員不戴安全帽等違章現象，這些小細節的忽略會成為現場致命的安全隱患。其控制措施有以下3 點：

(1)工作負責人、工作監護人要切實負起責任，嚴查違章現象；

(2)人員在工期很長的施工現場工作一段時間后會產生麻痹思想，需經常通過現場安全會或專題安全學習敲響警鐘；

(3)工作負責人在每日班前會上要檢查工作人員是否已穿全棉或阻燃型長袖工作服、安全帽佩戴是否規范等，帶電作業人員著裝是否符合相關規定，并在使用前對其著裝的防護功能進行必要的檢查。

3.2 第2 階段

3.2.1 二次電壓回路變化帶來的安全風險

原110 kV Ⅱ母電壓要接入新增2 號變壓器保護屏、測控屏等，新增10 kV Ⅱ母電壓要接入開關室Ⅱ母各間隔、保護室新增2 號變壓器保護屏、測控屏、故障錄波器屏等，回路變動及相關接線較多。若發生Ⅰ、Ⅱ母電壓混接、二次電壓使用錯誤、屏頂小母線之間錯位搭接或未貫通、接線松動等情況，將會給今后的運行帶來極大的隱患。其控制措施有以下3 點：

(1)根據一次設備接線方式的變化情況，理清相關電壓二次回路，畫出電壓回路路徑示意圖，并逐個核對；

(2)注意區分電壓回路N600 與電源回路N，保證不能接錯；

(3)小母線貫通前必須通過絕緣電阻測試、交流耐壓試驗等措施，以保證擴建部分回路的完好性。

3.2.2 擴建部分二次電纜處理不當帶來的安全風險

新增2 號變壓器保護聯跳高壓側520，500 開關跳閘回路要接入裝在110 kV 備用電源自投裝置屏上的110 kV 開關操作箱，110 kV 備用電源自投裝置雖然已停用，但110 kV 開關操作箱中523 開關操作回路仍然在運行。接線過程中若發生裸露電纜頭搭上帶電端子的情況，將造成短路，從而導致運行開關誤跳閘。此外，二次電纜一端已接在運行屏上，另一端未接且拖放在地面上，容易發生直流接地或短路等。其控制措施有以下3 點：

(1)嚴格執行二次安全措施，用絕緣膠布和布簾將運行的523 開關操作回路端子排和操作箱前后可靠隔離；

(2)按先接擴建側再接運行側的順序進行施工；

(3)電纜接線前用絕緣膠布或絕緣護套臨時保護裸露的電纜頭，以避免其與接地體或帶電端子直接接觸，且該過程禁止單人工作。

3.2.3 自動化遙控試驗帶來的安全風險

對擴建設備的遙控試驗，風險系數很高。因在擴建中自動化專業的部分工作需相關廠家配合，廠家人員若在將運行設備的遙控數據復制到擴建設備的過程中，因粗心而忘記修改數據，則在遙控試驗時將誤跳運行設備。其控制措施有以下4 點：

(1)試驗前將運行設備的測控裝置置于“就地”狀態，以防遠方誤分；

(2)遙控命令“確定執行”前檢查測控裝置的置位情況；

(3)驗收人員應加強對廠家人員的監護和技術溝通；

(4)做遙控試驗時先做遙合，遙合正確后再做遙分。

3.2.4 二次安全措施處理不當帶來的安全風險

因負荷側有重要客戶當前不能停電，所以在第2 階段工作結束后，110 kV Ⅱ段母線及520，500開關、110 kV 備用電源自投裝置將全部轉運行。因110 kV Ⅱ母電壓、520，500 開關的電流回路和操作回路已接入新增2 號變壓器保護屏，且2 號變壓器保護屏后期還可能有人工作，若不采取二次安全措施或措施不全，都將會造成520，500 開關電流回路開路、110 kV Ⅱ母電壓短路、520，500 開關誤跳閘等事故發生。其控制措施有以下4 點：

(1)將520，500 開關匯控箱可靠短接至2 號變壓器差動電流；

(2)在2 號變壓器保護屏前斷開保護跳520，500 開關的出口壓板，并在壓板上采取絕緣措施；

(3)在2 號變壓器保護屏后斷開跳520，500開關的跳閘回路，并在線頭上采取絕緣措施；

(4)在2 號變壓器保護屏后斷開110 kV Ⅱ母電壓回路連片，并用絕緣膠布包裹端子排帶電部分。

3.3 第3 階段

3.3.1 電流互感器極性變化帶來的安全風險

2 號變壓器交流電流回路如圖2 所示，新增2號變壓器差動回路由520，500，102 開關3 組獨立流變組成，若電流互感器的差動繞組選配不合理或極性錯誤，將導致在運行后產生差流致差動保護誤動，或存在保護死區，縮小差動保護范圍。其控制措施有以下4 點：

(1)520，500，102 開關3 組獨立流變差動用繞組應統一取保護P 級繞組；

(2)520，500，102 開關3 組獨立流變差動用繞組應統一極性，即全部指向變壓器或背向變壓器；

(3)520，102 開關流變的差動繞組應盡量選取靠近520 線路側、10 kV Ⅱ段母線側，使差動保護能有最大的保護范圍；

(4)分段500 開關流變2 組1，2 號變壓器差動用繞組應交叉使用，以避免存在保護死區，即2號變壓器用的差動繞組靠110 kV Ⅰ母側，1 號變壓器用的差動繞組靠110 kV Ⅱ母側。

3.3.2 電壓回路通電試驗方法不當帶來的安全風險

在10 kV 電壓切換及并列回路通電驗證中，若安全措施不到位、試驗方法不合理，則會導致電壓回路短路致試驗儀器損壞或電壓反充電事故發生。其控制措施有以下5 點：

(1)工作前檢查試驗儀器輸出交流電壓正常，使用的萬用表要放在“交流電壓”檔，且量程正確；

(2)通電前要對電壓回路進行絕緣測試，以防電壓回路短路。對回路阻值很低甚至為零的電壓回路，要仔細排查其故障點，不可盲目通電；

圖2 2 號變壓器交流電流回路

(3)斷開各電壓互感器本體處的二次空氣開關，對無空氣開關的開口三角回路要斷開其電壓線，以防二次電壓反充電；

(4)110 kV、10 kV 2 段母線電壓互感器接線應一致，極性應正確，以防其在運行后二次電壓并列的情況下因并列回路壓差過大而燒毀插件或致使空氣開關跳開；

(5)核對整個電壓回路N600 一點接地，杜絕多點接地現象存在。

3.3.3 保護定值及安全措施恢復不全帶來的安全風險

第3 階段的工作結束后，全部設備要恢復到具備投運條件。期間的工作涉及到很多因試驗需要對保護定值的臨時改動，以及對跳閘回路及壓板的臨時解除等，若保護定值核對不全，二次措施未恢復、錯恢復或漏恢復，則會給系統的安全運行帶來極大的隱患。其控制措施有以下4 點：

(1)全部工作結束后，逐屏復查保護定值與最新整定通知單一致，并打印出來交給運行人員，共同核對簽字；

(2)檢查壓板、空氣開關、切換開關等運行狀態正確；

(3)對照二次安全措施票，逐條恢復安全措施，操作人、監護人要簽字確認；

(4)逐個檢查交流電流、電壓回路端子連片，可在擴建的開關匯控箱處將電流連片打開，并用萬用表測量所有電流回路的阻值，以判斷電流回路的完好性。

3.4 第4 階段

3.4.1 相量測試中電流回路操作不當帶來的安全風險

帶負荷測相量需在電流回路上操作，若操作不當、扯拽電流線幅度過大等，將造成電流互感器二次開路，產生二次過電壓或保護動作。其控制措施有以下3 點：

(1)工作前理清所有需要工作的屏位地點和電流端子位置，在實測時做到不慌不亂；

(2)在實測前檢查鉗形電流表的線纜及電流回路，預先準備電纜測試裕度，以避免在測試中因裕度不夠而用力扯拽電流線；

(3)應2 人配合操作，1 人持表，1 人拿試驗線測試。

3.4.2 相量測試中電壓回路操作不當帶來的安全風險

帶負荷測相量也需要在電壓回路上操作，若操作不當、誤碰誤動等，將造成電壓互感器二次短路，引起電壓空氣開關跳開，相關保護失壓。其控制措施有以下3 點：

(1)工作中使用的萬用表一定要放在“交流電壓”檔，絕對不可放在“電阻”檔；

(2)對不帶測試孔的電壓端子，需用試驗夾測量電壓的，要確保試驗夾帶絕緣護套，且2 個試驗夾之間距離不可過小，以防誤碰造成短路；

(3)測試過程中應分工明確，相互配合。

3.4.3 測試數據分析不清楚帶來的安全風險

電流、電壓回路測試后，最重要的是對數據的分析，若數據分析不清楚或誤將錯誤的數據當成正確的，將有問題的相量帶到運行階段，會給電網運行帶來風險。其控制措施有以下3 點：

(1)依據啟動方案事先編制詳細的相量測試方案，并根據啟動方案中的運行方式和預估所帶負荷的大小、性質，計算理論上合格的相量參考數據；

(2)對差動電流回路正確性的判斷不能僅依據差流值的大小，因啟動送電時所帶負荷較小，即使回路接線有誤，產生的差流也不會很高，必須實際計算各側電流二次值的準確值，并與裝置采樣值比較，確保裝置整定的各側CT 變比與實際一致；

(3)測試數據應記錄齊全，并根據測試數據繪出相量圖，認真分析判斷。

1 毛錦慶．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，2000.

2 董相許．變電站改擴建工程二次回路施工安全與預防[J].企業導報，2010(6).

3 曾少紅．淺談變電站擴建工程安全管理的重要性[J]．廣東科技，2010(2).

4 崔風慶．變電站技改擴建工程的安全管理與技術要求[J].中國電子商務，2013(3).