電壓切換箱誤切換失敗原因研究

摘 要：針對(duì)一起在進(jìn)行線路電壓切換箱配線作業(yè)過程中發(fā)生的電壓二次回路單相接地、拉弧以致引發(fā)的兩相相間短路的不安全事件，分析在故障（現(xiàn)象）檢查過程中出現(xiàn)的電壓測(cè)量的疑點(diǎn)，查找最終的故障原因，由此提出相應(yīng)的防范措施，避免發(fā)生類似的由于電壓二次回路失壓事故造成設(shè)備的損壞、電量丟失所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。

關(guān)鍵詞：裝置復(fù)位；誤切換；單相接地；相間短路

0引言

目前，電力系統(tǒng)變電所一般采用雙母線主接線方式，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行方式靈活可靠，擴(kuò)建方便。一般情況下，雙母線為并聯(lián)運(yùn)行方式，即母聯(lián)斷路器長(zhǎng)期在合位。在這種方式下，對(duì)于雙母線系統(tǒng)上所連接的各電氣元件，其測(cè)量表計(jì)、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的電壓回路應(yīng)隨同主接線一起進(jìn)行切換，即一次回路連接在哪一組母線上，二次回路也應(yīng)由同一組母線上的電壓互感器供電。以確保，繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和計(jì)量裝置可以正常運(yùn)行。

1故障概況

2013年08月05日14時(shí)，某電廠繼電班在網(wǎng)控電子設(shè)備間內(nèi)進(jìn)行5號(hào)主變高壓側(cè)電能表計(jì)量用電壓切換箱配線工作。

14時(shí)10分，220kV某線路保護(hù)告警響，網(wǎng)控操作員站來“Ⅳ母電壓互感器測(cè)量組電壓異常”告警，網(wǎng)控二期故障錄波器啟動(dòng)，錄波報(bào)告顯示“220kVⅣ母A相電壓突變，啟動(dòng)值7.40V，設(shè)定值7.00V”。

14時(shí)32分，檢查發(fā)現(xiàn)220kVⅣ母線電壓互感器測(cè)量用二次空開A相跳閘，立即合閘后該線路有功功率恢復(fù)正常。

2運(yùn)行工況描述

該電廠220kV變電所為雙母線運(yùn)行方式，事發(fā)時(shí)刻，5號(hào)主變與線路一并列于Ⅳ母線運(yùn)行，母聯(lián)開關(guān)處于合位，其他元件并列運(yùn)行于另一條母線即Ⅲ母線。5號(hào)主變及線路一取用的電壓均為Ⅳ母電壓互感器的二次電壓，5號(hào)主變高壓側(cè)關(guān)口表為蘭吉爾表。

3現(xiàn)場(chǎng)檢查數(shù)據(jù)

繼電班人員檢查5號(hào)主變高壓側(cè)關(guān)口表液晶菜單顯示：UA電壓幅值為59.4伏，UB電壓幅值為59.2伏、UC電壓幅值為59.4伏；UAB相間電壓幅值為102.89伏、UBC相間電壓幅值為102.89伏，相間電壓幅值正確，UAC相間電壓幅值為0伏。萬用表測(cè)量5號(hào)主變高壓側(cè)關(guān)口表電壓端子排，結(jié)果同上，可以排除表計(jì)故障。

4電壓切換箱工作原理

該電廠采用的是JFZ-30Q型切換并列箱，電壓切換回路中的切換繼電器默認(rèn)為兩組雙位置繼電器，每組繼電器有動(dòng)作線圈和復(fù)歸線圈之分，大多采用自保持方式，由隔離刀閘提供一對(duì)常開、一對(duì)常閉兩對(duì)刀閘輔助接點(diǎn)。如設(shè)備在Ⅲ母線上運(yùn)行時(shí)，隔離刀閘1G常開接點(diǎn)閉合，連通4n0101導(dǎo)線，使1YQJ1、1YQJ2、1YQJ3繼電器動(dòng)作線圈勵(lì)磁，接點(diǎn)閉合，進(jìn)行電壓切換；當(dāng)設(shè)備退出在Ⅲ母線運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，隔離刀閘1G常閉接點(diǎn)由分開變?yōu)殚]合，連通4n0102導(dǎo)線，使1YQJ1、1YQJ2、1YQJ3繼電器復(fù)歸線圈勵(lì)磁，接點(diǎn)復(fù)歸，不再進(jìn)行電壓切換。采用這種繼電器的目的是確保一次刀閘輔助接點(diǎn)接觸不良或直流電源消失的情況下，繼電器仍能保持在原有位置，保護(hù)及計(jì)量裝置不會(huì)失壓。如圖1、圖2所示。

5過程分析

在發(fā)生該事件后，對(duì)被燒損的插板進(jìn)行檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Ⅳ母電壓切換回路2YQJ1的6、7號(hào)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)通，8、9號(hào)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)通，12、13號(hào)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)通，14、15號(hào)結(jié)點(diǎn)導(dǎo)通，從而證明在進(jìn)行切換箱端子排配線時(shí)，Ⅳ母的電壓切換繼電器處于切換狀態(tài)，由于Ⅳ母電壓的切換導(dǎo)致切換后的ABC720線帶59.4伏電壓。

在對(duì)插板的進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，Ⅳ母電壓的切換回路中，C相的a6和e8不通，經(jīng)測(cè)量2YQJ1的13與e8之間有明顯的燒損痕跡，兩者之間斷線不通。

故，初步分析此故障的現(xiàn)象為：由于進(jìn)行電壓切換箱配線工作前，該切換箱內(nèi)部切換繼電器已經(jīng)動(dòng)作，致使切換后電壓ABC720帶電，在配A720線時(shí)，由于作業(yè)空間狹窄所限，導(dǎo)致A720與切換箱的外殼接觸，由于A720（切換后的e8）與A640（Ⅳ母電壓a2）相通，進(jìn)而變?yōu)锳640接地，電壓切換箱中A相對(duì)金屬外殼放電拉弧，弧光導(dǎo)致AC兩相間歇性相間短路，此時(shí)的接地電流導(dǎo)致220千伏Ⅳ母PT端子箱中二次測(cè)量組A相空開跳開，隨后，調(diào)度告知該線路潮流不對(duì)，該電廠電氣運(yùn)行人員至開關(guān)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)電壓互感器二次測(cè)量組A相空開跳開，隨即將空開投上，在空開投上的瞬間A640的電壓與C640的電壓發(fā)生短路，相間短路電流大于單相接地電流，此時(shí)2YQJ1的13與e8被燒斷，并且在電鍍版上形成為永久性短路故障。此時(shí)的A640理應(yīng)無電，但受短路故障的影響，C640的交流電被環(huán)至A640。

由于，C640的電壓被環(huán)至A640，所以，在A、C相的測(cè)量回路中，存在兩個(gè)電壓幅值相同、相位相同的電壓。據(jù)此，足以解釋蘭吉爾電能表中UA、UB、UC三相電壓幅值正確，UAB、UBC相間電壓幅值正確，而UAC相間電壓幅值卻為0伏的現(xiàn)象。

6總結(jié)

電壓切換裝置在電力系統(tǒng)的保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量等二次設(shè)備中有著十分重要的作用。電壓切換回路的安全、可靠，直接影響到電網(wǎng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過此次事件分析，我們應(yīng)該引以為戒，因?yàn)榍袚Q裝置具有動(dòng)作后，需要復(fù)歸的這種特性，就要求作為新投運(yùn)的電壓切換箱來說，出廠前的裝置在模擬電壓切換的調(diào)試試驗(yàn)后應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行復(fù)歸操作，復(fù)歸后方可作為合格的產(chǎn)品交付使用。作為使用單位的繼電保護(hù)人員或電測(cè)計(jì)量人員應(yīng)該首先對(duì)切換箱進(jìn)行重新的檢驗(yàn)并切記對(duì)切換箱進(jìn)行復(fù)位操作后，才可進(jìn)行切換箱的安裝及配線工作。

同時(shí)，也應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

a.在新裝置到貨后，要充分了解裝置的功能及特性，并根據(jù)裝置的功能特點(diǎn)進(jìn)行安裝前的檢驗(yàn)或是安裝、配線后的裝置檢驗(yàn)工作；

b.在安裝配線時(shí)，應(yīng)先接入不帶電的線號(hào)，后對(duì)帶電的線號(hào)進(jìn)行接入，在一定程度上可以避免不安全事件的發(fā)生，減少企業(yè)的損失。

參考文獻(xiàn)：

[1] JFZ-32Q電壓并列箱說明書.

[2] 白少波，夏國(guó)雄等著.110kV及以下母線YH二次電壓并列回路改造的探討.中國(guó)西部科技.

[3] 梅林著.電壓互感器并列裝置燒毀事故.事故與安全.

作者簡(jiǎn)介：

張建平（1984—），男，本科，工程師，從事繼電保護(hù)、電測(cè)儀表檢修維護(hù)工作。