一起TV二次空開跳閘的原因分析及控制

劉小軍，王世祥，黃有立，陳祎亮

(深圳供電局，廣東 深圳 518020)

2010-12-23，某局1座新建220 kV變電站投產(chǎn)。該站主變?yōu)槿毡救怆姍C公司生產(chǎn)的三圈變壓器，由220 kV，110 kV，10 kV這3部分電壓等級組成。其中220 kV和110 kV部分主接線采用雙母結(jié)線方式，最終規(guī)劃均為4回出線，本次工程各側(cè)只建設(shè)一回出線。10 kV部分主接線方式為單分支單母線結(jié)構(gòu)，共10回出線，4臺電容器。變電站一次接線如圖1所示。

該站在220 kV母聯(lián)開關(guān)2012合上、對母線進行第1次充電后，進行遙控分閘的過程中引起了TV二次空開跳閘。

1 TV二次空開跳閘前的充電過程

啟動前，甲站、對側(cè)乙站根據(jù)充電方案一切準(zhǔn)備工作就緒。當(dāng)且12:00準(zhǔn)時進行操作，由乙站通過甲乙臨線對甲站充電。在甲站、對側(cè)乙站經(jīng)過一系列正確操作后，進行了如下操作。

(1) 13:50，乙站：合上220 kV甲乙臨線4755開關(guān)，對220 kV甲乙臨線線路充電，檢查線路抽取電壓，結(jié)果正常。

(2) 14:00，甲站：合上220 kV甲乙臨線4755開關(guān)，對220 kV 1M母線充電。檢查220 kV 1M母線電壓，結(jié)果正常。

(3) 14:05，甲站：合上220 kV 2012母聯(lián)開關(guān)，對220 kV 2M母線充電，檢查母線電壓及2012母聯(lián)開關(guān)同期裝置，結(jié)果正常。

(4) 14:08，甲站：221TV與222TV二次電壓核相，結(jié)果正確。同時對兩段母線的并列回路進行檢查，均處于正常狀態(tài)。

(5) 14:12，甲站：斷開220 kV母聯(lián)2012開關(guān)。準(zhǔn)備對220 kV 2M第2次充電。

斷開(采用綜自后臺進行遙控執(zhí)行)甲站220 kV母聯(lián)2012開關(guān)后，于14:20:50:100，甲站側(cè)甲乙臨線保護及1M，2M母線母差保護均發(fā)出“TV失壓”信號。由于I母有壓，甲乙臨線與1M母差保護裝置不應(yīng)發(fā)“TV失壓”信號。事后檢查發(fā)現(xiàn)該信號是由于甲站220 kV 1M，2M母線TV端子箱內(nèi)二次空開跳閘所致。是什么原因?qū)е略跀嚅_220 kV母聯(lián)2012開關(guān)時1M，2M母線TV端子箱內(nèi)二次空開跳閘？當(dāng)時繼保班會同施工隊工作人員先對一、二次設(shè)備外觀進行數(shù)次檢查，未發(fā)現(xiàn)任何會引起TV二次空開跳閘的現(xiàn)象。

14:30,繼保班工作人員查看1M，2M母線錄波圖發(fā)現(xiàn)，在220 kV母聯(lián)2012開關(guān)已斷開后(開關(guān)量1變化)，在錄波圖上還錄到2M母線的A相和N相電壓波形。如圖2所示。

由于在一次無電壓，但二次能錄到二次電壓，所以1M，2M二次回路的A相之間可能存在寄生回路現(xiàn)象。從此現(xiàn)象初步分析，這是一起二次回路非正常并列導(dǎo)致TV二次回路反充電事故。

2 TV二次回路非正常并列的檢查過程

(1) 為了不使TV二次回路長期非正常并列，且由于開口三角電壓無空開保護，為防止高電壓燒毀電壓切換插件事故，申請將1M，2M母線開口三角電壓二次在端子箱處斷開，并用絕緣膠布包好，待系統(tǒng)正常后再恢復(fù)二次接線。同時檢查1M，2M母線TV端子箱內(nèi)二次空開通斷情況，空開正常，未發(fā)現(xiàn)任何異?，F(xiàn)象。

(2) 操作程序檢查。

……(略去與該問題無關(guān)的操作步驟)。

——通過母聯(lián)開關(guān)使2條母線都帶電，二次電壓核相，結(jié)果正確。

——兩段TV二次帶電并聯(lián)供電給保護裝置，檢查TV二次并聯(lián)回路正常無誤。

——兩段TV二次解除并聯(lián)。

——斷開母聯(lián)斷路器。

經(jīng)過檢查，操作程序不存在倒項操作問題，操作正確。

(3) TV二次并聯(lián)回路檢查。該變電站220 kV主接線方式設(shè)計采用雙母接線方式，使運行方式更加靈活。為了保證某段母線TV檢修時，不停一次母線，不退出保護而設(shè)計了中間并列切換回路，并列切換回路如圖3所示。一次設(shè)備可以通過改變母線運行方式，來保證停運的TV母線所帶的一次設(shè)備繼續(xù)運行，保證繼電保護及安全自動裝置、測量裝置、計量裝置等設(shè)備所采集的二次電壓與一次電壓對應(yīng)，此時也需要將電壓互感器二次回路進行并列切換。TV二次并列的條件是母聯(lián)或分段開關(guān)在合閘位置，且其兩側(cè)的隔離開關(guān)也在合閘位置時，即一次設(shè)備處于同一電源點時，其二次回路才允許并列。

圖3中，1G，2G分別為1M，2M母線TV隔離開關(guān)常開觸點，M1G，M2G分別為母聯(lián)斷路器1M，2M側(cè)隔離開關(guān)的常開觸點，MDL為母聯(lián)斷路器常開觸點。當(dāng)M1G，M2G，MDL在合位時，1M，2M母線處于同一電源點且BK置于投入位置時，繼電器3YQJ勵磁，其接點閉合后，電位通過1YQJ接點→2YQJ接點→3YQJ接點實現(xiàn)1M、2M母線TV二次回路之間并列。TV二次回路之間并列接線如圖4所示(以A相為例)。

檢查時，重點對圖4中所示3YQJ接點進行檢查，發(fā)現(xiàn)A相并列接點3YQJ一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，其原因待進一步檢查。當(dāng)時為了不影響充電的進度，立即更換了3YQJ繼電器插件，回路恢復(fù)正常，充電工作繼續(xù)進行。

(4) 在實驗室對3YQJ并列接點進行試驗檢查。通過對3YQJ繼電器施加電壓進行沖擊試驗，測量其相應(yīng)并列接點通斷情況，檢查情況如表1所示。

通過試驗可知，A相接點在3YQJ繼電器通電或斷電的條件下均處于導(dǎo)通狀態(tài)。

(5) 3YQJ并列接點絕緣檢查。單獨對插件底部與插座接觸的銅條處用500 V搖表進行檢查。接點絕緣檢查情況如表2所示。

表1 3YQJ繼電器施加電壓沖擊試驗情況表

表2 3YQJ并列接點絕緣檢查情況表

從接點絕緣檢查情況看出，3YQJ的A相并列接點確實存在問題。隨后試驗人員對3YQJ A相并列接點逐個焊錫點進行檢查，發(fā)現(xiàn)3YQJ繼電器下部引出處A相并列接點有被焊錫點短接的現(xiàn)象。最后，通過清理短接的焊錫點，再次進行絕緣檢查，絕緣值恢復(fù)到無窮大。將插件插回裝置進行通斷試驗，檢查結(jié)果正常。

從檢查結(jié)果看，正是由于3YQJ A相的相應(yīng)接點被短接，使其一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)致二次電壓切換回路不能跟隨系統(tǒng)的改變而自動變化。

3 TV二次回路非正常并列的原理分析

通過TV二次側(cè)向不帶電的母線充電稱為TV二次回路反充電。

3YQJ A相接線如圖5所示，由于3YQJ下虛線處將A相接點短路，致使3YQJ接點一直處于導(dǎo)通狀態(tài)并沒有返回，導(dǎo)致1M、2M母線TV二次回路在母聯(lián)開關(guān)2012分開后仍處于非正常并列狀態(tài)，TV二次回路產(chǎn)生反充電現(xiàn)象。

反充電電流的大小主要取決于電纜電阻及2個電壓互感器的漏抗。由于該變電站220 kV側(cè)所使用的電壓互感器變比為2 200/1，未帶電的2M母線未接地，其阻抗(包括母線電容及絕緣電阻)一般可達1 MΩ，折算到變壓器二次側(cè)后，近乎短路。因此，二次回路非正常并列導(dǎo)致的反充電會產(chǎn)生較大的二次電流。該電流經(jīng)過1ZKK→1YQJ→3YQJ下虛線處A相接點短接線→2YQJ→2ZKK反充到停運的TV2。同時引起了1M、2M母線TV端子箱內(nèi)二次空開1ZKK和2ZKK跳閘。

4 控制措施

當(dāng)TV二次回路非正常并列反充電時，將在一次側(cè)產(chǎn)生很高的電壓，在二次側(cè)產(chǎn)生很大的電流，輕則導(dǎo)致二次電壓空氣開關(guān)跳開，重則會造成人身和設(shè)備損壞事故。針對本次事件，采取以下措施。

(1) 在TV端子箱內(nèi)裝設(shè)二次電壓空氣開關(guān)，對自動開關(guān)進行分?jǐn)嚯娏髟囼?，掌握其允許通過的最大分段電流值，合理地選擇并更換母線TV以及線路TV的二次自動開關(guān)。當(dāng)出現(xiàn)反充電情況時，確保自動切斷反充電回路。

(2) 在TV二次回路設(shè)計、安裝、驗收等工作中要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程接線，不得人為地短接或漏接TV二次設(shè)備的觸點。

(3) 對設(shè)計有TV二次回路并列轉(zhuǎn)換開關(guān)的變電站，在驗收時應(yīng)將一、二次控制開關(guān)斷開，外加試驗電壓對該回路進行切換檢查，保證并列繼電器的接點能可靠切換。

(4) 對設(shè)計有TV二次回路并列轉(zhuǎn)換開關(guān)的變電站，在操作母聯(lián)間隔的一次設(shè)備前，一定要檢查TV二次回路并列開關(guān)，確保其在斷開位置。投入與退出時，必須按照正確的操作步驟進行，不跳項操作。如，投入時必須先合母聯(lián)開關(guān)；退出時先斷開轉(zhuǎn)換開關(guān),再斷開母聯(lián)開關(guān)。

(5) 運行人員熟悉設(shè)備、實施正確的操作步驟是防止TV反充電的關(guān)鍵。在相關(guān)操作中,合上或斷開某母線隔離開關(guān)后，應(yīng)檢查切換繼電器動作情況和電壓切換箱內(nèi)指示相應(yīng)母線運行燈的狀態(tài)，應(yīng)與每項操作后的運行工況相對應(yīng)，把防止TV反充電作為威脅安全運行的一項危險點來分析與預(yù)控。

(6) 具有2段及以上電壓切換功能的高壓母線，若其中一段停用，投入運行時用萬用表測量停電母線的TV二次電壓應(yīng)該為0。如果不為0，則意味著TV二次電壓已并列，帶電母線電壓反串。

5 結(jié)論

綜上所述，對于TV二次電壓回路應(yīng)確保做到配置合理、質(zhì)量可靠、性能優(yōu)良、接線正確、維護到位、管理得力，這樣才能全面提高TV二次電壓回路運行的穩(wěn)定可靠性。通過上述防范措施，把好驗收關(guān)，能有效地解決TV電壓二次回路存在的現(xiàn)場問題，預(yù)防反充電事故的發(fā)生，從而提高TV電壓二次回路穩(wěn)定運行水平、保護裝置可靠運行水平、電網(wǎng)穩(wěn)定運行水平、檢修人員人身安全保證水平。

1 國家電力調(diào)度通信中心．電力系統(tǒng)繼電保護實用技術(shù)問答[M]．北京：中國電力出版社，1999.

2 國家電力調(diào)度通信中心．電力系統(tǒng)繼電保護典型事故分析[M].北京：中國電力出版社，2003.

3 呂少軍．TV反充電對距離保護的影響[J]．安徽電力，2004(04).

4 唐卓堯．繼電保護反事故措施[M]．北京：中國電力出版社，2007.

5 焦邵麟，張智銳．新設(shè)備啟動過程中的危險點分析及處理對策[J]．廣東電力，2009(09).