變電站二次電壓回路運(yùn)行注意事項(xiàng)

王洪儉

(國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314033)

0 引言

變電站電壓互感器(potential transformer，PT)二次側(cè)電壓并列、切換回路設(shè)計(jì)廣泛適用于內(nèi)橋、單母分段、雙母線等各種接線方式。電壓并列回路能夠保障一段母線PT故障或檢修時(shí)，兩段母線中的另一段母線PT通過(guò)二次并列回路提供正確的電壓量供保護(hù)裝置使用；電壓切換回路能夠保障計(jì)量、保護(hù)裝置根據(jù)母線隔離刀閘的切換自動(dòng)選擇相應(yīng)母線PT的二次電壓。但生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際因一系列原因，時(shí)有發(fā)生因設(shè)計(jì)不合理、倒閘操作時(shí)檢查不到位而造成PT二次側(cè)向一次側(cè)反送電事故。

1 雙位置電壓切換繼電器復(fù)位回路斷線

1.1 事故概況

某220 kV變電站220 kV配電裝置采用雙母單分段接線方式，三段母線正常并列運(yùn)行。220 kV Ⅰ，Ⅲ母分段斷路器間隔電流互感器爆炸，母差正確動(dòng)作切除Ⅰ，Ⅲ段母線；因原運(yùn)行在Ⅰ母的一回220 kV線路保護(hù)電壓切換箱Ⅱ母隔離刀閘分位開入回路斷路，相應(yīng)電壓切換繼電器未能復(fù)位，使得Ⅰ，Ⅱ母電壓切換回路二次誤并列，造成Ⅱ母PT通過(guò)二次電壓回路對(duì)Ⅰ母PT及Ⅰ母反充電，Ⅱ母PT二次電壓總空開跳閘，使得運(yùn)行在Ⅱ母的剩余220 kV電源線路保護(hù)失壓，已進(jìn)入故障處理程序的距離保護(hù)Ⅲ段動(dòng)作，造成全站停電。

1.2 原因分析

該案例的主要事故原因是電壓切換回路設(shè)計(jì)不合理，電壓切換回路采用雙位置繼電器接點(diǎn)，而“切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”信號(hào)采用單位置繼電器接點(diǎn)(如圖1所示)，致使二次電壓回路長(zhǎng)期并列而無(wú)法被發(fā)現(xiàn)。

圖1 切換繼電器同時(shí)動(dòng)作信號(hào)回路

線路運(yùn)行在Ⅰ母，Ⅰ母電壓切換繼電器(1YQJ1～1YQJ7)動(dòng)作，相應(yīng)常開接點(diǎn)正常閉合。Ⅱ母隔離刀閘分位，因其開入回路斷路，Ⅱ母電壓切換繼電器驅(qū)動(dòng)回路斷線失電，Ⅱ母電壓切換繼電器2YQJ1～2YQJ3掉電失磁復(fù)位，相應(yīng)常開接點(diǎn)斷開，此時(shí)“切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”信號(hào)回路中1YQJ1常開接點(diǎn)閉合、2YQJ1常開接點(diǎn)斷開，不會(huì)發(fā)出“切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”告警。而Ⅱ母電壓切換繼電器2YQJ4～2YQJ7系雙位置繼電器，掉電后復(fù)位線圈無(wú)法勵(lì)磁，保持切換前的狀態(tài)，常開接點(diǎn)保持閉合狀態(tài)，Ⅰ母、Ⅱ母電壓小母線通過(guò)該線路間隔的電壓切換繼電器接點(diǎn)并列運(yùn)行。

該案例中母差保護(hù)動(dòng)作切除Ⅰ母瞬間，Ⅰ母失電，Ⅱ母PT開始通過(guò)二次電壓回路向Ⅰ母反充電。因電壓互感器是一種小容量、大變比的降壓變壓器，在一次側(cè)無(wú)電源、二次側(cè)反充電的情況下，由于其阻抗從二次側(cè)看進(jìn)去非常小，將產(chǎn)生很大的充電電流，從而致使Ⅱ母PT二次電壓總空開跳閘。

2 電壓并列切換開關(guān)投入方式錯(cuò)誤

2.1 事故概況

某500 kV變電站500 kV配電裝置采用雙母線接線方式，兩段母線正常并列運(yùn)行，母線電壓并列裝置并列切換開關(guān)投入“自動(dòng)”位置（即“并列”位置，二次電壓并列與否由母斷路器及其兩側(cè)隔離刀閘自動(dòng)控制），二次電壓并列。因配合檢修工作，500 kVⅠ母需陪停，母聯(lián)斷路器分閘拉停Ⅰ母過(guò)程中，Ⅰ母已斷電，因母聯(lián)斷路器主觸頭分閘與輔助接點(diǎn)切換存在20～30 ms的延時(shí)，Ⅰ，Ⅱ母電壓并列回路延時(shí)解列，造成Ⅱ母PT通過(guò)二次電壓并列回路對(duì)Ⅰ母PT及Ⅰ段母線反充電，Ⅱ母PT二次電壓總空開跳閘，運(yùn)行在Ⅱ母上的間隔保護(hù)裝置及母線保護(hù)屏裝置相繼發(fā)出“PT斷線”告警。

2.2 原因分析

該案例的主要事故原因是運(yùn)行人員不熟悉電壓并列回路的原理，對(duì)電壓并列回路的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)和注意事項(xiàng)沒有足夠的認(rèn)識(shí)。一是忽略了一次開關(guān)設(shè)備固有動(dòng)作特性對(duì)二次設(shè)備運(yùn)行的影響，將并列裝置并列切換開關(guān)投入“自動(dòng)”位置；二是Ⅰ母停電倒閘操作過(guò)程中，在Ⅰ母PT二次側(cè)電壓空氣開關(guān)未斷開、PT與二次電壓小母線未隔離的情況下，即拉停Ⅰ母及母線設(shè)備。

3 母線隔離刀閘輔助接點(diǎn)未切換

3.1 事故概況

某220 kV變電站220 kV配電裝置采用雙母帶旁路接線方式，母線正常并列運(yùn)行。因配合檢修工作，220 kVⅠ母需陪停。停電操作首先將Ⅰ母上運(yùn)行間隔倒換至Ⅱ母，因旁路斷路器間隔Ⅰ母隔離刀閘輔助接點(diǎn)未切換，Ⅰ母PT二次電壓空氣開關(guān)未斷開，造成Ⅱ母PT通過(guò)二次電壓回路對(duì)Ⅰ母PT及Ⅰ段母線反充電。因Ⅱ母PT二次電壓總空氣開關(guān)容量配置不當(dāng)，未動(dòng)作跳閘切斷反充電回路，產(chǎn)生的大電流燒毀220 kV旁路電壓切換插件，同時(shí)造成運(yùn)行中的220 kVⅡ母PT隔離刀閘輔助接點(diǎn)熔斷，運(yùn)行在Ⅱ母上的間隔保護(hù)裝置二次電壓全失。導(dǎo)致運(yùn)行中的Ⅱ母所有保護(hù)及安全自動(dòng)裝置無(wú)法采集電壓，型號(hào)為L(zhǎng)FP-901A，LFP-902A，RCS-902C的線路保護(hù)失去主保護(hù)以及距離保護(hù)，安全穩(wěn)定控制裝置失去電壓切換判據(jù)，嚴(yán)重影響繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性和準(zhǔn)確性，危及設(shè)備的安全運(yùn)行。

3.2 原因分析

該案例相較于前兩個(gè)案例，產(chǎn)生的影響更大。造成此次事故的原因較多，一是旁路斷路器間隔Ⅰ母隔離刀閘輔助接點(diǎn)未切換，倒換至Ⅱ母運(yùn)行后，Ⅰ，Ⅱ母電壓切換繼電器同時(shí)動(dòng)作，未被操作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處置，造成Ⅰ，Ⅱ母電壓二次回路并列；二是拉停Ⅰ母前未斷開Ⅰ母PT二次側(cè)電壓空氣開關(guān)，將Ⅰ母PT與二次電壓小母線隔離；三是母線PT二次側(cè)電壓空氣開關(guān)配置不當(dāng)，未能正確動(dòng)作切斷反充電回路。

4 運(yùn)行注意事項(xiàng)

4.1 規(guī)范電壓切換繼電器選型

國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《線路保護(hù)及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)規(guī)范》明確規(guī)定，220 kV電壓等級(jí)線路保護(hù)裝置雙套配置，電壓切換箱(插件)也雙套配置，刀閘輔助觸點(diǎn)采用單位置輸入方式，即采用單位置輸入的繼電器接法簡(jiǎn)單、便于實(shí)現(xiàn)。由于單位置繼電器不具備自保持特性，刀閘分閘后立即自動(dòng)復(fù)位，避免了二次電壓回路誤并列。

正因?yàn)閱挝恢美^電器的非自保持特性，當(dāng)切換回路直流電源失去后，繼電器自動(dòng)復(fù)位，其接點(diǎn)斷開，二次設(shè)備失去電壓信號(hào)，保護(hù)復(fù)壓閉鎖開放、距離保護(hù)閉鎖。如果保護(hù)裝置因區(qū)外故障已啟動(dòng)時(shí)失去電壓信號(hào)，不再進(jìn)入PT斷線、保護(hù)閉鎖的邏輯判別，易導(dǎo)致距離保護(hù)誤動(dòng)作，因此規(guī)范同時(shí)要求，單位置輸入方式下，電壓切換直流電源與對(duì)應(yīng)保護(hù)裝置直流電源共用自動(dòng)空氣開關(guān)。

110 kV及以下電壓等級(jí)線路保護(hù)若配置單套電壓切換箱(回路)，隔離刀閘輔助接點(diǎn)采用雙位置輸入方式，即采用雙位置輸入的繼電器。

4.2 同源設(shè)計(jì)電壓切換主回路與信號(hào)回路

出線或變壓器間隔母線隔離刀閘輔助接點(diǎn)不切換、電壓切換繼電器接點(diǎn)粘連、雙位置繼電器復(fù)位線圈掉電等原因都有可能致使Ⅰ，Ⅱ母電壓切換繼電器常開接點(diǎn)同時(shí)閉合，造成Ⅰ，Ⅱ母PT二次電壓回路誤并列。此時(shí)，如果“切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”信號(hào)回路按照?qǐng)D2所示改接線，即可及時(shí)告警，正確處置后可以避免進(jìn)一步造成反充電事故。

圖2 “切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”信號(hào)回路改接線

4.3 正確使用二次電壓回路并列切換開關(guān)

兩段母線正常并列運(yùn)行時(shí)，如并列切換開關(guān)BQK投入“并列(或自動(dòng))”位置，二次電壓小母線自動(dòng)并列。母線故障切除其中一段母線時(shí)，因母聯(lián)(分段)斷路器輔助接點(diǎn)滯后于主觸頭切換，存在運(yùn)行母線PT二次側(cè)向故障母線瞬時(shí)反充電的隱患，將造成事故范圍擴(kuò)大。

正確的做法是，正常情況下，無(wú)論一次母線并列與否，并列切換開關(guān)BQK均應(yīng)投入“分列( 或非自動(dòng))”位置，二次電壓小母線各自獨(dú)立運(yùn)行。當(dāng)其中一段母線PT停電檢修，需要二次側(cè)電壓并列時(shí)，一定要先檢查確認(rèn)兩段母線一次側(cè)并列運(yùn)行，才能將二次側(cè)并列；PT檢修完畢送電時(shí)，也要避免通過(guò)二次并列回路向停運(yùn)PT反送電感應(yīng)高電壓的情況。

4.4 規(guī)范母線壓變停役操作步驟

并列裝置并列切換開關(guān)BQK誤投入“并列(或自動(dòng))”位置或接點(diǎn)粘連、出線或變壓器間隔電壓切換繼電器同時(shí)動(dòng)作(常開接點(diǎn)閉合)或接點(diǎn)粘連等，均有可能導(dǎo)致兩段母線并列運(yùn)行時(shí)二次電壓小母線自動(dòng)并列。拉停母線或母線PT前，應(yīng)提前斷開相應(yīng)壓變二次側(cè)電壓空氣開關(guān)，切斷二次電壓回路，消除運(yùn)行母線PT二次側(cè)向停電母線反充電的隱患。同時(shí)，斷開待停母線PT二次側(cè)電壓空氣開關(guān)(包括保護(hù)和計(jì)量)后，還需要測(cè)量確認(rèn)空氣開關(guān)二次電壓小母線側(cè)電壓為零，如果電壓不為零，說(shuō)明電壓切換或并列回路存在誤并列，必須檢查確認(rèn)故障原因并消除后，才能繼續(xù)操作。

反之，母線送電時(shí)，也應(yīng)先給母線充電，然后再合上二次電壓空氣開關(guān)，否則一旦二次回路存在誤并列，必將造成人身傷害和設(shè)備燒毀事故。

4.5 嚴(yán)禁擅自變更母線PT檢修作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安全措施

母線PT單獨(dú)檢修維護(hù)時(shí)，兩段母線PT二次一般已提前并列運(yùn)行。此時(shí)如果母線PT隔離刀閘輔助接點(diǎn)未可靠切換或電壓重動(dòng)繼電器接點(diǎn)粘連，二次電壓空氣開關(guān)二次側(cè)帶電，一經(jīng)合閘，即可反充電至檢修作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，輕則導(dǎo)致兩段母線電壓全失，重則造成人身傷害和設(shè)備燒毀事故。

5 結(jié)束語(yǔ)

在分析變電站二次電壓并列、切換回路工作原理的基礎(chǔ)上，選取三個(gè)典型事故案例詳細(xì)分析生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)易導(dǎo)致事故發(fā)生的隱患點(diǎn)和注意事項(xiàng)，最后總結(jié)梳理了二次電壓并列、切換回路在設(shè)計(jì)和運(yùn)行階段的一些注意事項(xiàng)或改進(jìn)措施，以指導(dǎo)變電站生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用。