電壓互感器二次并列回路防反充電設計與改進措施

彭嬌 鐘永城

摘 要：根據電壓互感器倒閘操作中容易出現二次側向一次側反充電的情況，本文結合相關廠家設計的案例，分析防止反充電的電壓互感器二次并列回路的特點，指出電壓互感器二次并列回路防止反充電的設計要點。

關鍵詞：防止反充電；電壓互感器；二次并列回路；設計要點

中圖分類號：TM45 文獻標識碼：A

按照《火力發電廠、變電所二次接線設計技術規程》等相關電力行業標準的規定，設計人員應特別注意掌握電壓互感器（也稱PT）二次并列回路設計要點，防止電壓互感器由于設計缺陷造成的反充電事故。PT反充電會產生很大的電流，輕則熔斷二次保險或者使二次空開跳閘，導致運行線路二次電壓消失，繼電保護誤動；若二次空開無法跳開，重則燒壞設備本身或者威脅人身安全。

當前，由于電壓互感器二次并列回路設計沒有統一規范，種類繁多，部分設計可能存在安全隱患，容易出現由于設計原因導致的PT反充電事故。因此，掌握防止反充電的設計要點意義非常重大。

1 電壓互感器反充電情況分析

在正常運行的情況下，PT是一個內阻非常小的電壓源，且PT二次側負載如表計及繼電保護等的線圈阻抗很大，此時的電流很小。另外，若兩組PT一次側正常并列，不存在電壓差（或很小），雖然PT內阻非常小，此時也不會造成二次并列后大的環流，不會反充電。

若一次側沒有正常并列，直接將PT二次并列，則由于存在較大的電壓差，且PT內阻非常小，導致二次回路產生非常大的環路電流，會熔斷二次保險或者使二次空開跳閘，繼電保護裝置失去電壓，讓距離、零序、縱聯距離等電壓相關的保護誤動，甚至燒毀設備及威脅人身安全，發生反充電事故。因此，電壓互感器反充電的情況主要為：一次側未并列，而將二次側并列；二次側已經并列，一次側解列。

2 防止反充電的PT二次并列回路分析

2.1 雙位置繼電器安全隱患分析

某A變電站為單母帶分段接線，正常情況下電壓互感器PT1及母聯斷路器MDL在運行狀態，電壓互感器PT2在備用狀態，PT1及PT2二次側在并列運行狀態。

對應該變電站某廠家設計的電壓互感器二次并列回路如圖1所示。

該廠家設計的PT二次并列回路圖中，MDL為母聯斷路器動合觸點，1QK為轉換開關，對應有（1，2）手動并列位置，（3，4）手動解列位置，（5-6，7-8）遠方控制位置，在遠方控制位置分別對應有遠方并列和遠方分列接點，J8為具有自保持功能的雙位置繼電器，YQJ為中間繼電器，滿足起動條件后其接點閉合將二次回路并列。分析此設計圖，對于雙位置繼電器J8，存在安全隱患。若A變電站需要將母聯開關MDL檢修，正常的倒閘操作順序是將備用電壓互感器PT2轉為運行，然后將PT1與PT2二次側由并列運行切換為分列運行，最后再斷開母聯開關并將母聯開關轉檢修。若操作人員將PT2轉為運行后，先斷開母聯開關（中間繼電器YQJ失電，PT二次分列），再將1QK切換為分列位置。這種情況下，雙位置繼電器J8由于自保持功能仍然保持在并列位置，當檢修過程需要合上母聯開關試驗時，將使PT1與PT2異常并列（一次側未并列，二次側直接并列），這會導致PT二次回路產生很大的環路電流，發生反充電。若母聯開關因故障跳閘，排除故障后合上母聯開關同樣會由于雙位置繼電器J8的自保持功能造成PT二次異常并列，發生反充電事故。

2.2 母聯位置接點設計不完善的分析

分析圖1，仍存不足的地方： PT并列的條件不夠充分，即母聯位置接點不夠完善。圖1中，該廠家只以母聯開關MDL的動合觸點作為PT二次并列起動的條件，這與現場實際明顯不相符。以圖1的設計回路，非常容易造成PT一次側未并列，直接將PT二次側并列的情況，從而使PT二次回路出現極大的環流，熔斷二次保險或跳開二次空開，繼電保護失壓，讓距離、零序、縱聯距離等電壓相關的保護誤動，若空開未跳開，則會燒毀設備及威脅人身安全，發生反充電事故。僅由母聯斷路器的位置不能確保PT一次側已經并列，而需要在母聯開關動合觸點中串入母聯開關兩側隔離刀閘的輔助觸點M1G和M2G，改進后的PT二次并列回路必須滿足MDL、M1G、M2G同時在合位，其相應輔助觸點在合位后才滿足防止反充電的二次并列起動條件。

2.3 缺少重動回路的分析

該設計缺少重動回路，沒有PT隔離開關的輔助觸點串聯的重動回路。若A變電站需要將其中一組PT檢修，其操作順序為：將兩組PT一次側正常并列，1QK轉換開關切換至二次側并列位置，然后將待檢修PT二次空開及保險斷開，最后拉開PT一次刀閘將PT轉為檢修。此時，若待檢修的PT空開或保險未可靠斷開，環流反送至另一組運行PT將其空開或保險熔斷，使母線二次失壓，保護裝置失壓誤動；若另一組運行PT空開或保險未斷開，則正常運行PT的電壓將通過電壓二次并列回路反送至帶檢修PT，造成設備燒毀甚至危害人身安全的反充電事故。

3 防止反充電的設計

綜合上述分析，具有防止反充電的電壓互感器二次并列回路需要考慮：雙位置繼電器的安全隱患；完善母聯位置接點；增加重動回路。改善后的防止反充電的設計如圖2所示。

從圖2中可以看出，母聯開關位置接點進行了前移，將并列、分列控制回路直接接到正電源處，這樣雙位置繼電器J8將始終處于正確的位置，母聯開關分、合后，可以通過并列、分列控制回路將雙位置繼電器J8置于正確的位置；另外，母聯位置接點進行了完善，將母聯開關兩側隔離刀閘動合觸點串入母聯位置接點，能夠確保一次并列的情況下，二次側才能并列；最后增加了重動環節，將PT隔離刀閘的輔助接點作為重動繼電器啟動的條件，防止因PT空開或保險未可靠斷開造成的反充電，加入重動環節后，由于PT電壓二次回路隨PT隔離刀閘的斷開而可靠斷開，不會因為PT空開或保險的不可靠斷開而造成反充電，PT電壓二次并列回路如圖3所示。

從圖3可以看出，PT電壓二次并列回路加入了重動繼電器的輔助觸點，PT二次電壓不會直接送至小母線1YM、2YM，而是經過PT隔離刀閘1G、2G起動的重動繼電器的輔助觸點1GWJ、2GWJ送至小母線1YM、2YM，即PT的二次電壓回路隨PT一次隔離刀閘的狀態而改變。當待檢修PT刀閘拉開后，該PT對應二次電壓回路被可靠斷開，防止環流的產生以及反充電造成的設備和人身傷害。

結語

本文通過探討分析電壓互感器二次并列回路的設計，總結出防止反充電的二次并列回路的設計要點：（1）要避免雙位置繼電器帶來的安全隱患，將并列、分列控制回路直接接正、負電源；（2）母聯位置接點設計要完善，避免一次未并列，直接并列二次造成的反充電；（3）應加入重動環節，使PT二次并列回路及電壓二次并列回路隨PT一次狀態改變而相應改變，防止環流及反充電事故的發生。

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作者簡介：彭嬌（1989-）女，本科，工學學士，電氣助理工程師，從事電氣二次設計的相關工作。