繼電保護二次回路中防誤動端子排研究與設計

史春旻 丁知見

摘 要：通過介紹兩起繼電保護現場工作中的事故案例，詳細論述事故發生的原因，發現傳統的端子排設計沒有防誤措施，提出了一種新的端子排設計思路，能杜絕現場工作中拆接二次回路時誤碰和誤動的情況發生，并通過彈簧機構的設計防止螺絲長時間緊固后發生松動。該研究推動了繼電保護二次回路的發展和完善，消除了二次回路端子排處存在隱患、易發生故障的短板。

關鍵詞：端子排;繼電保護;二次回路

0? ? 引言

變電站保護屏、端子箱等屏柜內部通常用端子排來實現二次回路電纜線的轉接和連接。在繼電保護校驗、保護改造、搶修故障排除等過程中，端子排處二次回路發生誤碰或者松動引起故障等事故常有發生。常規接線端子排的隱患已經造成繼電保護可靠性下降，但是并沒有引起相關人員的重視，也沒有任何防誤措施[1-2]。

傳統做法是在二次回路工作中加強監護，做好相關安全措施，施工時提高接線質量。但由于保護人員技術、技能水平原因，繼電保護在端子排處故障率很難降低到零。

在110 kV變電站主變保護校驗過程中，需要斷開聯跳分段或者其他有源線路的二次回路。在斷開二次回路或者恢復二次回路的過程中，二次人員如果誤碰或者誤接線，很可能造成誤跳運行開關[2]。

另一方面，運行幾年的變電站，常常由于熱脹冷縮、金屬疲勞等原因，端子排螺絲的緊固程度會發生下降，甚至造成二次回路接觸不良，開關無法正確分合閘，信號無法正確傳輸[2]。通常的做法是在變電站新建的時候要求施工人員緊固端子。但在運行狀態下，很難一一去檢查每個端子的緊固程度。

采用現有技術的接線端子，很難避免上述類似問題的發生。本文通過分析兩起繼電保護事故，尋找現有接線端子的設計薄弱點，再經過優化設計，對其進一步完善，防止今后類似事故發生，推動繼電保護二次回路的發展和完善[1]。

1? ? 一起安措恢復過程中誤跳閘事故

某日，某110 kV變電站2號主變擴建施工安措恢復過程中，20 kV分段210、220開關動作，跳開分段開關。檢查全站遙信信號后發現現場無保護動作信號，僅有開關分閘信號。具體信號如圖1所示，箭頭處為開關變位信號，開關分閘時刻沒有保護動作信號。

調取現場監控錄像后發現，開關分閘時，現場保護班工作人員驗收工作已結束，正在恢復聯跳分段開關安措。在恢復安措過程中，工作人員誤碰相鄰端子裸露部分，導致運行開關分閘。發生短路的為圖2中箭頭指向的KD31、KD33、KD41、KD43處。

在安措恢復過程中，由于工作人員技能水平原因，造成了本次故障，誤跳了運行開關。但是如果端子排有防誤碰設計，將能大大降低本次事故發生的概率。

本次故障暴露了現有端子排在拆接線以及日常其他工作中，存在誤碰端子排導電部分導致故障的可能性。本文在防誤碰端子排的設計中，將研究如何通過合理簡單的措施避免這種現象的發生。

2? ? 一起端子松動引起的開關拒動事故

某日，某變電站10 kV 128線路保護動作，開關未動作，2號主變低壓側零序后備動作，跳開主變各側開關隔離故障。

10 kV 128線路保護為西門子7SJ62，接地保護采用零序過流，其中零序過流Ⅰ段定值120 A（二次1 A）、0.6 s，零序過流Ⅱ段定值60 A（二次0.5 A）、0.9 s。保護裝置報文如下：620 ms，零序Ⅰ段動作;913 ms，零序Ⅱ段動作。

調取波形如圖3所示。

從線路保護記錄的波形（圖4）中可以看出，故障起始時刻，B相二次電流增大至約3.6 A，滿足零序過流Ⅰ段、Ⅱ段定值;同時可以看出，故障電流、電壓持續了約1 550 ms，已超過零序過流Ⅰ段、Ⅱ段動作延時（600 ms、900 ms），線路保護在此故障電流作用下先后發出零序過流Ⅰ段、Ⅱ段動作信號。

最后檢查開關柜回路發現，在保護動作時，由于X2-6、X2-7（如圖5中箭頭所示）端子排的操作回路螺絲松動，在128線路保護動作時，開關分閘電流未達到開關機構額定分閘電流，開關分閘失敗，造成繼電保護越級跳閘[3]。

3? ? 對現有端子的設計優化

現有接線端子存在裸露部分明顯并容易松動現象。本文對端子排進行了針對性設計，以消除上述隱患。

3.1? ? 使用擋板設計

端子排在接線處，常常由于施工時導線銅芯長度預留過長，導致導線發生裸露現象，增加了隱患。接線情況如圖6所示。

如果在端子排接線口兩側使用擋板，在拆接線時打開，平時關閉擋板，就能起到防止端子排處發生誤碰、積灰、凝露的作用。擋板的設計如圖7所示[4]。

3.2? ? 端子排內彈簧結構設計

端子排內的導線，上部受到螺絲的壓力。由于銅導線存在一定的延展性，以及夏天和冬天溫度差形成的熱脹冷縮原因，在緊固一段時間以后，端子排將發生松動。如果端子排存在一個彈簧墊片，對導線施加一個預緊力，將能有效克服可能產生的松動現象。加裝彈簧墊片后的效果圖如圖8所示。

彈簧墊片呈一定的弧度，上部螺絲擰緊之后，下部墊片的接觸面積進一步增大，能更好地降低接觸電阻。同時墊片對銅導線產生向上的反作用力，如果發生部分松動，彈簧墊片通過自身發生形變能夠彌補松動帶來的間隙[4]。

4? ? 結語

本文從繼電保護二次回路端子排在現場運行中發現的薄弱點出發，分析了開關電源的結構、特點，最后進行針對性設計，對原有的薄弱點進行彌補。新設計端子排已在變電站現場試用，運行情況良好。

上面提出的改進方法，增加了端子排的復雜性，提升了成本，未來還需要在現場試用經驗的基礎之上進行優化，改善結構，使端子排更加完善。

[參考文獻]

[1] 陳曉彬，孫玉彤，孫旭，等.基于和電流回路誤動的新防誤系列端子研制[J].電力系統保護與控制，2018，46（21）：168-174.

[2] 陳偉洋.二次回路接線端子排維護問題探討[J].機電信息，2020（3）：102-103.

[3] 國家電力調度通信中心.國家電網公司繼電保護培訓教材[M].北京：中國電力出版社，2009.

[4] 賴紹奇.改進二次保護裝置端子排的方法措施[J].中國高新技術企業，2013（11）：75-76.

收稿日期：2020-03-24

作者簡介：史春旻（1981—），男，江蘇東臺人，碩士研究生，高級工程師，主要從事變電站二次系統運維工作。

丁知見（1993—），男，江蘇宜興人，工程師，主要從事變電站二次系統運維工作。