二次電壓回路中的風(fēng)險和改進

郭樂欣

(深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000)

0 引 言

繼電保護裝置能否可靠地運行取決于電氣模擬量的正確輸入，電壓量是保護裝置正確判斷運行狀態(tài)的重要依據(jù)。電壓量值對距離保護，方向式零序保護和解除復(fù)合電壓閉鎖邏輯等有很大影響。

電壓互感器二次抽頭引出的PT二次電壓，經(jīng)過PT空氣開關(guān)后，再經(jīng)過電壓互感器的刀閘輔助接點(或刀閘重動繼電器接點)，引入到PT接口屏內(nèi)的各個電壓小母線(或電壓端子排)。各個保護裝置電壓切換回路的切換前電壓分別從PT接口屏電壓小母線引入后，根據(jù)保護裝置所投入的一次設(shè)備的母線刀閘位置，選定應(yīng)進入保護裝置的切換后電壓，經(jīng)由保護裝置電壓空氣開關(guān)后作為保護裝置的電壓采樣和判別依據(jù)。完整的二次回路中需要配置的二次設(shè)備不多，但實際運行中由于二次電壓回路異常導(dǎo)致的故障卻不少見。二次電壓回路一旦失壓，可能使得保護裝置TV斷線閉鎖、保護誤動或保護拒動，而如由二次系統(tǒng)向一次系統(tǒng)反充電導(dǎo)致的失壓，更是會危害到檢修人員的人身安全，造成嚴重后果。

本文首先分析二次電壓回路失壓對保護裝置的影響，提出了四個可能導(dǎo)致二次電壓回路失壓的風(fēng)險點，并針對性地提出改進方法，使得二次電壓回路在運行過程中具有更高的穩(wěn)定性和可靠性。

1 二次電壓對保護裝置的影響

二次電壓回路的異常一般反映為電壓回路空氣開關(guān)跳閘，使得保護裝置采集到的電壓異常，對于常規(guī)的保護裝置，電壓異常會有如下影響：

(1)線路保護：電壓消失對故障距離和故障方向的判斷有影響，采用縱聯(lián)距離和縱聯(lián)零序的保護裝置主保護會退出，后備保護中需要電壓作為判據(jù)的距離保護和零序方向過流保護退出，此時只能依靠TV斷線相過流和TV斷線零序過流保護來作為后備保護，影響了保護的選擇性和可靠性。

(2)主變保護：主變差動保護只需要判斷主變各側(cè)電流差流，不受電壓回路影響，但是后備保護如采集不到電壓，會根據(jù)選定控制字選擇暫時取消方向和電壓閉鎖或者退出經(jīng)過方向和電壓閉鎖的各段過流保護。

(3)母差保護裝置：電壓消失會使裝設(shè)了復(fù)壓閉鎖功能的220 kV和110 kV母線保護開放復(fù)壓閉鎖功能，失靈保護的復(fù)壓閉鎖也會開放。

(4)備自投裝置：標(biāo)準(zhǔn)化備自投在采集到的母線電壓發(fā)生單相PT斷線時，備自投不會誤動，裝置不放電，只發(fā)告警信號；而三相電壓消失時，如果此時主供線路電流小于元件無流定值，備自投會誤動。

(5)安全穩(wěn)控控制裝置：電壓回路異常主要影響低頻低壓切負荷邏輯，母線電壓空氣開關(guān)單相跳開時，判為PT回路斷線，閉鎖電壓判斷回路、頻率判斷回路，延時發(fā)母線PT斷線告警；母線電壓空氣開關(guān)三相跳開時，判為母線電壓消失，不進行低壓判斷，閉鎖低壓出口、低頻出口，并延時發(fā)母線電壓消失告警。

可以看出，雖然各個保護裝置都會針對PT回路異常的情況進行判斷并采取相應(yīng)措施，但是二次電壓回路失壓時保護裝置性能會削弱，保護誤動、拒動風(fēng)險增加。其中，三相失壓比起單相失壓的危害更加嚴重。

2 二次電壓回路中的風(fēng)險

2.1 電壓回路總空氣開關(guān)選用三相聯(lián)動空氣開關(guān)

當(dāng)出現(xiàn)短路時，三相聯(lián)動空氣開關(guān)同時動作，跳開三相電壓回路，使得裝置完全失壓，而分相單極空氣開關(guān)動作時，單跳故障相并不影響非故障相電壓，裝置仍然能接收到正常相電壓。對于線路、主變保護的PT斷線邏輯判斷，單相失壓和三相失壓并不會有大的差別，同樣是閉鎖跟電壓相關(guān)的保護。而傳統(tǒng)備自投的有壓判據(jù)要求三相有壓，所以對于這一類裝置，三相聯(lián)動空氣開關(guān)和分相單極空氣開關(guān)跳閘效果差別也不大。但是對于現(xiàn)在多采用的標(biāo)準(zhǔn)化備自投裝置，由于母線有壓判據(jù)是只要求一相電壓滿足有壓條件，此時如果三相聯(lián)動空氣開關(guān)跳閘，備自投裝置將會判斷為電壓消失，如果出現(xiàn)線路無流的情況，備自投裝置將會誤動；而采用分相單極空氣開關(guān)時，如果只是單跳一相，裝置判定為PT斷線，只是存在異常，因為有另外兩相電壓的接入，即使線路無流，裝置也不存在誤動的風(fēng)險。

2.2 并列回路反充電

在PT接口屏處的二次電壓并列回路中，如果一次側(cè)母聯(lián)開關(guān)沒有合上，直接將二次PT并列轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“并列”位置，或者并列繼電器接點粘連(即圖1中BL常開接點粘連)，將使Ⅰ、Ⅱ母 PT 二次側(cè)非正常并列。此時由于Ⅰ、Ⅱ母實際上分列運行，即便此時運行人員無任何操作，因Ⅰ母、Ⅱ母存在電壓差，且兩條母線上的PT特性也不能完全一致，則在電壓并列回路中產(chǎn)生很大的環(huán)流，當(dāng)其環(huán)流大到一定值時，會造成母線PT 過負荷，二次空氣開關(guān)跳閘，使得全部保護失去電壓。

圖1 電壓并列回路

2.3 切換回路反充電

220 kV及以上電壓等級保護裝置一般配置了電壓切換回路，基于間隔母線側(cè)刀閘位置選擇切換后電壓。電壓切換繼電器采用雙位置繼電器，可以在一次刀閘輔助接點接觸不良無開入時，保護裝置不失壓，但是這種情況下，如果刀閘輔助接點復(fù)歸不到位，信號復(fù)歸接點效果不可靠，會出現(xiàn)裝置刀閘位置指示燈顯示正常，但切換回路接點實際未復(fù)歸的現(xiàn)象，造成二次反充電空氣開關(guān)跳閘，保護裝置失壓。如果在Ⅰ母設(shè)備往Ⅱ母倒母線的操作過程中，當(dāng)拉開線路Ⅰ母刀閘時，刀閘常開接點斷開，但是刀閘常閉接點未能閉合，此時1YQJ4～1YQJ7雙位置繼電器將無法復(fù)歸，當(dāng)合上Ⅱ母刀閘時， 1YQJ、2YQJ同時動作，Ⅰ母、Ⅱ母電壓通過電壓切換回路輔助接點1YQJ、2YQJ形成環(huán)路，II母PT 通過環(huán)路向I母 PT 反充電，電壓空氣開關(guān)跳閘失壓。

2.4 單間隔電壓異常引起整母失壓

從PT接口屏單獨引到各個保護裝置的電壓，在經(jīng)過電壓切換回路后，才會引入到保護裝置的空氣開關(guān)上端，經(jīng)由空氣開關(guān)下端傳輸?shù)奖Ｗo裝置。保護電壓空氣開關(guān)下端出現(xiàn)短路時，本級保護電壓空氣開關(guān)跳閘，只會對本間隔的裝置造成影響，但是如果電壓回路短路故障發(fā)生在保護空氣開關(guān)的上端，或者空氣開關(guān)的極差配合錯誤，上級空氣開關(guān)動作電流偏小，則會引起電壓總空氣開關(guān)的跳閘，使得整段母線失壓，取自同一段母線的其他所有保護裝置就會同時失去電壓，電壓損失的影響范圍擴大。

圖2 電壓切換回路

3 改進方法

(1)電壓總空氣開關(guān)選用分相單極空氣開關(guān)取代三相聯(lián)動開關(guān)，在電壓回路出現(xiàn)單相故障時，可以分相動作，避免造成整母完全失壓的情況，另外在各相空氣開關(guān)上，安裝輔助接點，當(dāng)空氣開關(guān)跳閘時可以報出空氣開關(guān)跳閘遙信信號，方便快速判斷電壓空氣開關(guān)運行狀態(tài)；

(2)電壓并列繼電器輔助節(jié)點應(yīng)有較大的容量，能夠承受并列時兩回母線二次側(cè)間的電壓差而不發(fā)生粘連，此外，選擇可靠的二次電壓空氣開關(guān)，當(dāng)故障發(fā)生時，空氣開關(guān)能夠迅速跳閘，縮小故障時間，減小電壓并列繼電器接點粘連的可能；

(3)由于刀閘輔助接點運行環(huán)境較為惡劣，輔助接點動作不到位情況常有發(fā)生，應(yīng)優(yōu)先選用刀閘機構(gòu)輔助接點，避免選用刀閘重動繼電器接點，應(yīng)選用高可靠性的輔助接點，如真空型輔助接點；

(4)采用雙位置繼電器接點發(fā)“切換繼電器同時動作”信號，監(jiān)視切換回路的異常并列，運行人員在執(zhí)行每個間隔的倒閘操作后需在監(jiān)控后臺確保各間隔“切換繼電器同時動作”信號復(fù)歸；

(5)電壓切換裝置指示燈接在動作線圈回路內(nèi)，只監(jiān)視刀閘常開接點、不監(jiān)視刀閘常閉接點的通斷，建議在電壓切換回路中加裝指示燈專門監(jiān)視刀閘常閉接點，可以保證切換回路繼電器正確復(fù)歸；

(6)電壓空氣開關(guān)要注意級差配合，保證不會越級動作，在運維定檢開始前，必須做好電壓回路的安全措施，確保本間隔的電壓回路與外部電壓回路完全隔離。特別要注意PT接口屏引入的到空氣開關(guān)上端這一部分電壓回路的安全。

4 結(jié) 論

二次電壓回路是變電站內(nèi)二次系統(tǒng)中的重要組成部分，二次電壓的穩(wěn)定可靠與電網(wǎng)的穩(wěn)定運行息息相關(guān)。在運維過程中把握到回路失壓的風(fēng)險點，積極改進運維方法，提高運維水平，可以有效減少變電站內(nèi)二次回路失壓的風(fēng)險，提高保護裝置可靠穩(wěn)定運行水平。