一起電壓互感器反充電事件的分析

李 翔

(廣東電網公司珠海供電局，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刀閘輔助接點故障，使運行中母線的PT經二次回路向停電母線反充電，導致運行中母線的PT二次空開跳閘。針對本次事件，分析造成PT反充電的原因，以及運行中母線PT失壓的后果和潛在風險，并提出了相應的對策。

電壓互感器；反充電；并列

0 引言

在電力系統中，電壓互感器(PT)將高電壓成比例變換為低電壓供保護、自動裝置等二次設備使用，雙母線接線的變電站，每段母線上均設置一臺PT，為防止一臺PT因故檢修停用導致其所帶的二次負荷失壓，兩臺PT之間設計了相應的并列回路，在母線停電的倒閘操作過程中，若母線側刀閘輔助接點不到位，將導致二次并列回路非正常并列，斷開母聯開關后，則會發生運行中的PT經二次回路向停電母線反充電的現象，造成運行中PT二次空開跳閘，保護插件燒壞。

1 事件的經過

某220 kV變電站(圖1)按計劃進行220 kVⅠ段母線停電的操作，當220 kVⅠ段母線上所有間隔都已倒至Ⅱ段母線后，在執行斷開母聯2012開關時(221PT/222PT為電容式PT，其操作順序為：先斷開母聯2012開關，再進行停PT的操作，此時221PT掛Ⅰ母運行)，221PT和222PT二次空開同時跳閘，監控后臺機顯示多條220 kV線路保護PT斷線和裝置告警信息，現場檢查所有220 kV線路保護裝置告警，計量電壓消失，PT二次空開跳閘的光字牌亮。

圖1 某220 kV變電站一次接線圖

2 原因分析

PT二次空開跳閘發生在斷開母聯2012開關之后，斷開母聯2012后，220 kVⅠ母失電，221PT一次側無電壓，此時其二次側空開跳閘，是由于222PT通過二次回路向221PT反充電，同時220 kV Ⅰ母處于失電狀態，221PT一次側阻抗折算至二次側，阻抗值非常小(Z1′=Z1/K2，其中K為PT的變比，K=220 000/100=2 200，Z1′為一次側阻抗折算到二次側的值，Z1為一次側阻抗值)，接近于短路，PT二次回路產生大電流，造成221PT、222PT二次空開跳閘。

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2012開關及刀閘的常開輔助接點，且PT并列把手正常在“禁止并列”位置，其并列回路可靠斷開，經該回路反充電可能性較小。

從圖2保護電壓切換回路分析：當Ⅰ母刀閘合位、Ⅱ母刀閘分位時，1YQJ6、1YQJ7的工作線圈動作，返回線圈不動作，2YQJ6、2YQJ7的工作線圈不動作，返回線圈動作，因此圖3中1YQJ6、1YQJ7常開接點閉合，2YQJ6、2YQJ7常開接點打開，Ⅰ母電壓通過切換回路供電給保護使用，若Ⅰ、Ⅱ母刀閘輔助接點故障，導致1YQJ6、1YQJ7、2YQJ6、2YQJ7常開接點同時閉合，Ⅰ母電壓和Ⅱ母電壓將通過1YQJ6、1YQJ7、2YQJ6、2YQJ7的接點并列，從而導致PT二次非正常并列。

圖2 保護電壓切換回路圖

圖3 保護交流電壓回路圖

從PT并列箱電壓切換回路分析，由于是斷開母聯2012開關后發生的反充電，當母聯開關斷開時，其常開接點打開，即使并列把手切換至“允許并列”位置，其并列回路也不導通。

通過上述分析，保護電壓切換回路中的元件發生故障的可能性較高，尤其是母線側刀閘的輔助接點，通過排查，發現28431刀閘的常閉輔助接點(用于線路保護屏電壓切換重動繼電器復歸的二次回路)由于質量問題，拉開Ⅰ母刀閘后，未能正確變位，Ⅱ母刀閘常開接點閉合，同時Ⅰ母刀閘常閉接點打開，1YQJ6、1YQJ7由于返回線圈不動作而自保持，2YQJ6、2YQJ7則工作線圈動作，1YQJ6、1YQJ7、2YQJ6、2YQJ7常開接點閉合，二次回路處于非正常并列狀態，導致在斷開母聯2012開關時，222PT通過二次回路向221PT反充電，造成221PT/222PT二次空開跳閘。

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生反充電時，將在PT一次側產生高電壓，二次側產生大電流。PT一次側產生的高電壓，容易對檢修人員造成人身傷害；二次側產生的大電流，則造成運行PT的二次空氣開關跳閘，二次回路元件燒毀等。就本次事件而言，運行PT二次空開跳閘，導致220 kV線路保護僅保留電流差動保護和PT斷線后備保護，造成另外一套主保護非計劃停運，而且計量、測量二次回路均失壓，無法正常獲取數據，影響了調度自動化系統對電網運行情況的判斷，期間若區域范圍有故障，由于另一套主保護縱聯距離/后備距離保護、零序保護處于退出狀態，保護可靠性下降。

4 對策分析

為防止PT二次非正常并列反充電，應考慮如下措施：

(1) 做好設備位置檢查工作。在操作完母線側刀閘后，運行人員除了檢查一次設備機械位置指示是否正確外，還應檢查刀閘輔助接點的切換情況(分別檢查操作箱的交流電壓指示燈是否正確、母差保護屏相應刀閘位置繼電器動作情況、刀閘變位情況是否正常)，確認切換正常后方能進行下一步操作。此外，還要借助自動化監控系統的光字牌和信息提示，當一個間隔兩組母線側刀閘合上時，“切換繼電器同時動作”光字牌亮，拉開一組母線刀閘后，此光字牌熄滅。在運行中，若出現兩組母線側刀閘輔助接點同時斷開，其對應間隔的“PT失壓”光字牌亮。此次反充電事件，由于操作人員忽略了“切換繼電器同時動作”的光字牌，繼續進行斷開母聯2012開關的操作，導致了反充電事件的發生。

(2) 改變PT的操作順序。

1) 對于電容式PT，不用考慮諧振的影響，母線停電操作順序為“斷開母聯開關—斷開PT二次側空開—拉開PT一次側刀閘”(送電的操作順序相反)，這種操作順序存在PT二次回路異常時反充電的風險。若將停電操作順序調整為“斷開PT二次側空開—斷開母聯開關—拉開PT一次側刀閘”(送電的操作順序相反)，確保PT二次空開在母線失電前斷開，母線帶電后合上，即使發生反充電，由于停電母線PT二次空開已經斷開，反充電只能將電送到停電母線PT二次空開的下端，不會造成運行母線PT的二次空開跳閘。

2) 對于電磁式PT，若母聯開關無均壓電容，不用考慮諧振的影響，可采用與電容式PT相同的操作順序；若母聯開關并有均壓電容，則需考慮諧振的影響，此時停電操作順序為“斷開PT二次側空開—拉開PT一次側刀閘—斷開母聯開關”(送電操作順序相反)。同理，也不會造成運行PT二次空開跳閘的反充電。

(3) 培養良好的工作習慣。在PT停電后或者送電前，用萬用表測量PT二次空開上下兩端的電壓，此時兩端電壓都應為0，若不為0，則可能PT二次已經非正常并列，帶電母線電壓通過PT二次反充到停電PT的二次空開下端，此時應及時查找造成PT二次反充電的原因。

(4) 加強對刀閘輔助接點的維護。由于母線側刀閘停電影響范圍大，停電難，因此在日常維護中應注意刀閘機構箱的密封，尤其應防止電動機構箱輸出軸密封不良，滲進雨水和潮氣，從而造成電氣元件受潮生銹。

(5) 處理母線側刀閘輔助開關故障。如需更換刀閘輔助開關，檢修人員對已更換的刀閘輔助開關進行置位，不能只通過圖紙來確定，應通過實際拉合刀閘進行一、二次的調整和試驗，以驗證刀閘輔助接點的使用是否正確，確認無誤后才能恢復其二次接線，防止錯誤置位導致PT二次非正常并列。

5 結語

PT二次切換功能對繼電保護裝置起著非常重要的作用，其二次回路相對復雜，且可靠性受刀閘輔助接點的制約。為使其能夠可靠運行，一方面要加強設備的運行維護，另一方面要在操作流程上進行優化，同時要養成良好的工作習慣，按規程要求認真檢查相應的操作步驟，做好風險控制措施，及時發現異常狀態，避免PT二次回路非正常并列導致PT失壓以及燒毀插件的事件發生。

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[2]王永勝，蘇智東，韓海英.35 kV系統雙母線TV二次電壓非正常并列事故原因分析及防范措施[J].內蒙古電力技術，2012(4)

[3]宗秀紅，王煉，王世祥.電壓切換回路的隱患分析[J].電力系統保護與控制，2008(20)

2014-07-14

李翔(1979—)，男，廣東新豐人，電氣工程師，研究方向：變電運行。