變電站二次回路電纜并接端子應(yīng)用研究

黃立金

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司興義供電局，貴州 興義 562400）

1 前言

變電站二次系統(tǒng)是對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)的輔助設(shè)備。二次系統(tǒng)包括二次設(shè)備及其相關(guān)的二次回路，是電力系統(tǒng)不可缺少的部分。二次回路是二次設(shè)備接收傳遞電氣信息的通道，二次設(shè)備接收電氣信息后執(zhí)行采樣、計(jì)算、輸出等功能，實(shí)現(xiàn)人與一次系統(tǒng)的聯(lián)系監(jiān)視、控制。二次設(shè)備屬于微機(jī)設(shè)備，具備計(jì)算機(jī)技術(shù)上的2個(gè)優(yōu)勢(shì)：高速的運(yùn)算能力和完備的存貯記憶能力，此外還采用大規(guī)模集成電路和成熟的數(shù)據(jù)采集，A/D模數(shù)變換、數(shù)字濾波和抗干擾措施等技術(shù)。設(shè)備內(nèi)的數(shù)字元件的特性是不易受溫度變化、電源波動(dòng)、使用年限的影響，不易受元件更換的影響；且自檢和巡檢能力強(qiáng)，可用軟件方法檢測(cè)主要元件、部件的工況以及功能軟件本身。二次設(shè)備軟硬件技術(shù)成熟，在二次系統(tǒng)中故障率極低，可靠性高。

二次設(shè)備故障率低，但運(yùn)行變電站常出現(xiàn)二次系統(tǒng)故障引起的事故。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，部分二次系統(tǒng)故障是因?yàn)槎位芈方泳€松動(dòng)所造成，特別是接觸不良的情況，很難診斷。二次接線電纜的數(shù)量極多，控制電纜一般有幾萬(wàn)米之多，少則上千根，多則上萬(wàn)根，并有上萬(wàn)個(gè)線芯，各個(gè)線芯之間用接線端子銜接起來(lái)組成二次接線。接線回路可分為交流電源回路、直流控制回路、直流信號(hào)回路、交直流閉鎖回路、電壓電流回路。接線多，回路復(fù)雜，接線故障經(jīng)常發(fā)生。

2 二次接線松動(dòng)造成危害

變電站二次回路接線故障會(huì)造成監(jiān)控系統(tǒng)誤遙信、保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)斷路器，甚至?xí)p壞一次設(shè)備、危及人身安全，危害極大。

2.1 信號(hào)回路接線松動(dòng)造成危害

信號(hào)公共端在端子箱、機(jī)構(gòu)箱處幾乎是一顆電纜并接N顆電纜，在配置端子不足或者接線施工不規(guī)范的情況下，易出現(xiàn)電纜并接的情況。并接的電纜在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行以及設(shè)備操作振動(dòng)的影響下，易發(fā)生并接點(diǎn)松動(dòng)，引起遙信不對(duì)位或者遙信頻繁變位的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響變電站的運(yùn)行監(jiān)視。此外，信號(hào)公共端并接也會(huì)導(dǎo)致一些特殊告警信號(hào)（如氣壓低報(bào)警、主變風(fēng)冷全停、閉鎖重合閘等）不能發(fā)出，造成設(shè)備非計(jì)劃停運(yùn)。例如，在投入主變非電量保護(hù)風(fēng)冷全停延時(shí)跳閘功能的情況下，若主變風(fēng)冷全停時(shí)信號(hào)未發(fā)出預(yù)告，運(yùn)行人員未及時(shí)處理，一段時(shí)間后主變將退出運(yùn)行。很多二次回路的連接狀況沒(méi)有監(jiān)視機(jī)制，不能對(duì)回路線纜連接異常發(fā)出告警，接線要確保穩(wěn)定可靠。

2.2 交流回路故障危害

變電站交流電源回路是給刀閘地刀控制電機(jī)、加熱照明設(shè)備提供電源的回路。電源回路虛接、松動(dòng)將引起回路斷電、打火的現(xiàn)象發(fā)生，甚至發(fā)展成接線端子起火，嚴(yán)重時(shí)燒毀開(kāi)關(guān)柜。電纜連接松動(dòng)時(shí)，會(huì)在接觸面上形成接觸電阻，接頭接觸不良則會(huì)導(dǎo)致局部接觸電阻過(guò)大，發(fā)生過(guò)熱，使金屬變色甚至融化，引起絕緣材料中可燃物燃燒。一顆電纜連接多顆電纜的情況，會(huì)引起線束與載流導(dǎo)體之間接觸電阻增大，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)逐漸發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)達(dá)到端子排基體材料熔點(diǎn)后會(huì)導(dǎo)致端子排基體材料融化坍塌，導(dǎo)致載流體之間相碰發(fā)生短路起火現(xiàn)象，引起火災(zāi)，或者發(fā)熱達(dá)到周圍材料的著火點(diǎn)后，周圍材料發(fā)生起火，引起火災(zāi)。

2.3 互感器二次回路故障

電力系統(tǒng)互感器分電流互感器和電壓互感器。電流互感器起變換電流、隔離高壓，不允許高壓引入二次回路作用。電流互感器一次電流大小與二次負(fù)載大小無(wú)關(guān)，在正常工作時(shí)，由于二次負(fù)載阻抗很小，接近短路狀態(tài)，一次電流所產(chǎn)生的磁化力大部分被二次電流所補(bǔ)償，總磁通密度不大，所以，二次側(cè)繞組電動(dòng)勢(shì)也不大。一旦電流互感器二次回路開(kāi)路時(shí)，二次阻抗無(wú)限增大，二次電流等于零，二次磁化力等于零，總磁力等于一次繞組磁化力，即一次電流完全變成勵(lì)磁電流，將在二次繞組回路產(chǎn)生很高的電動(dòng)勢(shì)，其峰值可達(dá)幾kV，嚴(yán)重威脅人身安全，或造成儀表保護(hù)裝置絕緣被損壞，引發(fā)火災(zāi)，同時(shí)一次繞組磁化力使磁通密度增加，也可能使電流互感器鐵芯過(guò)熱而損壞互感器。所以運(yùn)行中的電流互感器二次接線禁止出現(xiàn)開(kāi)路、虛接、接線不牢固的現(xiàn)象。

電壓互感器是將系統(tǒng)高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的低電壓，為計(jì)量、測(cè)量、保護(hù)提供必要的電壓，同時(shí)隔離一次設(shè)備與二次設(shè)備，保護(hù)人身和設(shè)備安全。電壓互感器二次接線不允許短路，接線要求較電流回路低。電壓回路接線故障會(huì)造成非同期合開(kāi)關(guān)，引起電網(wǎng)振蕩，或者造成同期閉鎖開(kāi)關(guān)遙控，開(kāi)關(guān)合閘不成功。電壓回路故障也會(huì)導(dǎo)致測(cè)量電壓異常，影響功率值，引起AVC或者AGC誤動(dòng)誤調(diào)。

2.4 保護(hù)回路斷線引起誤動(dòng)

保護(hù)跳合閘回路包括控制回路、閉鎖回路、啟動(dòng)失靈回路?？刂苹芈酚斜O(jiān)視機(jī)制，回路接線故障能觸發(fā)控制回路斷線信號(hào)。而閉鎖回路和啟動(dòng)失靈回路接線故障不能發(fā)出告警，只能在定檢測(cè)試或者開(kāi)關(guān)誤動(dòng)情況下體現(xiàn)出來(lái)。所以保護(hù)回路接線故障，將發(fā)生開(kāi)關(guān)誤動(dòng)拒動(dòng)現(xiàn)象。例如，母差保護(hù)動(dòng)作時(shí)需閉鎖線路保護(hù)重合閘，若閉鎖回路故障，閉鎖信號(hào)不能傳至線路保護(hù)，重合閘將動(dòng)作合開(kāi)關(guān)，母線故障不能隔離。交流電源回路、直流控制回路、直流信號(hào)回路、交直流閉鎖回路、電壓電流回路接線故障造成的危害不小，防范接線故障的措施重點(diǎn)是檢修好接線端頭的安裝工作，防止在各個(gè)接線端頭存在損傷或是磨損、端頭與端頭之間銜接不良好，避免接線壓接不牢靠，避免接線斷裂等情況。

3 運(yùn)行變電站二次接線存在隱患的風(fēng)險(xiǎn)分析

二次接線故障不容小覷。上述危害無(wú)論是信號(hào)不對(duì)位、信號(hào)頻繁變位，還是開(kāi)關(guān)不能分合、開(kāi)關(guān)誤動(dòng)拒動(dòng)，處理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，絕大部分的故障是由于端子的進(jìn)線口壓接不止一根電纜（電纜并接），引起電纜接觸不良、或接線虛接松動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。電纜并接會(huì)導(dǎo)致端子螺絲擰緊，但線仍然松動(dòng)無(wú)法壓緊，或者緊固螺絲滑絲、部分螺絲松緊幾次就無(wú)法接緊等問(wèn)題。電纜并接還會(huì)出現(xiàn)并接過(guò)程中線頭不能插入端子內(nèi)部，僅在端子外部粘連，一碰就出來(lái)了，或者有些線雖然插進(jìn)去了，并接線間有一定裕度空間，若螺絲沒(méi)有用力壓緊，也出現(xiàn)與緊固螺絲接觸不良的現(xiàn)象。甚至有些線徑不一樣的電纜壓接在一起接入端子進(jìn)線孔，線纜根本無(wú)法同時(shí)接緊，而是一根線接緊，而靠下方的另一根線僅靠在端子外部，造成接觸不可靠。上述電纜并接故障情況都有一定隱蔽性，不易被發(fā)現(xiàn)，有些故障在一、二次試驗(yàn)中很難被發(fā)現(xiàn)，就出現(xiàn)某些開(kāi)關(guān)柜試驗(yàn)過(guò)程中動(dòng)作正常，而到了驗(yàn)收、送電時(shí)卻發(fā)生拒動(dòng)的情況。這是由于電纜并接導(dǎo)致有些線雖然沒(méi)接緊卻能導(dǎo)通，但在幾次斷路器分合后，線頭受到震動(dòng)而接觸不良。

變電站二次回路電纜并接給二次系統(tǒng)安全帶來(lái)隱患，變電站需消除電纜并接現(xiàn)象，提升安全。依照南方電網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范[5]規(guī)定，每個(gè)端子的每個(gè)端口只允許接1根線，不允許2根線壓接在一起。規(guī)范頒布以前，其他標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每個(gè)端子的端口接線不宜超過(guò)2根線，所以之前變電站電纜并接不違反標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致并接現(xiàn)象遍布交流電源回路、直流控制回路、直流信號(hào)回路、交直流閉鎖回路、電壓電流回路。

4 電纜并接端子的工作原理

并接端子由2個(gè)導(dǎo)線接線孔、端子內(nèi)部扁平金屬接觸體、并接端子接線頭、塑料外殼組成。接線孔使用螺釘緊線設(shè)計(jì)，可接入不同大小的電纜芯，螺絲緊線導(dǎo)體間接觸充分；內(nèi)部扁平金屬體硬度高，不易彎曲；并接端子接線頭可以旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)其長(zhǎng)度，適應(yīng)不同端子進(jìn)線孔深度尺寸的要求；并接端子接線頭不是硬質(zhì)導(dǎo)體，保證壓接時(shí)接觸充分；并接端子與接線端子緊線孔在同一平面，接線施工不受端子排其他電纜影響，也不影響端子排布線接線。使用并接端子工作過(guò)程：先把電纜A芯接入螺釘緊線孔一，旋轉(zhuǎn)螺釘緊線，再把電纜B芯接入螺釘緊線孔二，緊線。旋轉(zhuǎn)并接端子接線頭調(diào)整其長(zhǎng)度，以合適端子排端子進(jìn)線孔深度為宜。接線頭插入屏柜端子進(jìn)線孔，擰緊屏柜端子緊線螺絲。最終實(shí)現(xiàn)電纜A芯與電纜B芯匯成一個(gè)接頭，接頭再接入屏柜端子目的。

5 結(jié)語(yǔ)

電纜并接端子的實(shí)際應(yīng)用效果明顯，并接端子具有很多優(yōu)點(diǎn)：電纜并接端子小巧、安裝方便、不需外加電源，塑料外殼包裹絕緣，安全性高；需并接的電纜連接更加牢靠，后期不會(huì)發(fā)生松動(dòng)、脫接現(xiàn)象；并接線之間接線拆線方便，拆線接線時(shí)線纜之間互不影響；可實(shí)現(xiàn)不同線徑電纜并接；不改變?cè)卸俗优牛挥绊懻R美觀；較雙層端子更實(shí)用、更經(jīng)濟(jì)、更節(jié)約；改善存量站的電纜并接風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，不需要移動(dòng)端子排其他端子，安全無(wú)風(fēng)險(xiǎn)。使用電纜并接端子，可以有效消除回路故障隱患，提高二次系統(tǒng)的安全可靠性。