劉亞?wèn)|,李成鋼,李春亮,黃恒碩

(1.國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院,長(zhǎng)春 130021;2.國(guó)網(wǎng)駐馬店供電公司,河南 駐馬店 463000)

在各級(jí)電網(wǎng)調(diào)度規(guī)程中明確規(guī)定雙母線接線方式下,母線倒閘操作中嚴(yán)禁運(yùn)行母線的電壓互感器對(duì)停電母線的電壓互感器從二次側(cè)反充電,因?yàn)殡妷夯ジ衅飨喈?dāng)于一個(gè)內(nèi)阻極小的電壓源,正常情況下電壓互感器二次負(fù)載是計(jì)量表計(jì)、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置電壓線圈,其阻抗很大,工作電流很小,相當(dāng)于變壓器空載運(yùn)行,故電壓互感器二次空開(kāi)容量很小,一般為 3 A,不帶電的電壓互感器一次對(duì)地阻抗約為 1× 106Ω,折算到其二次側(cè)阻抗為:Z2=1×106/K2=0.207Ω(母線電壓互感器變比 K=220 000/100=2 200),反充電過(guò)程中,產(chǎn)生的電流為 100/0.207=483 A,遠(yuǎn)大于 3 A,跳開(kāi)運(yùn)行母線電壓互感器二次空開(kāi),否則將造成設(shè)備燒毀等重大事故。目前,由于設(shè)計(jì)、安裝及運(yùn)行維護(hù)等環(huán)節(jié)的疏漏,運(yùn)行母線電壓互感器反充電事故時(shí)有發(fā)生。本文結(jié)合一次運(yùn)行母線電壓互感器反充電事故,分析了事故原因,以及反充電事故造成二次失壓對(duì)保護(hù)的影響,提出具體的防范措施。

1 事故簡(jiǎn)述

某電廠總裝機(jī)容量為 2×350 MW,通過(guò)雙母線接入220 kV系統(tǒng)。升壓站部分一次主接線如圖1所示。因Ⅰ母線及其電壓互感器需要停運(yùn)檢修,在將Ⅰ母線負(fù)荷全部倒換至Ⅱ母線的操作過(guò)程中,斷開(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān),Ⅰ母線退出運(yùn)行時(shí),發(fā)生運(yùn)行中的Ⅱ母線電壓互感器向停運(yùn)的Ⅰ母線反充電,造成Ⅱ母線電壓互感器二次空開(kāi)跳閘,后臺(tái)機(jī)報(bào)警顯示所有220 kV線路保護(hù)、發(fā)變組保護(hù)、啟備變保護(hù)、220 kV母線保護(hù)和相關(guān)的測(cè)量計(jì)量電壓消失。

2 電壓互感器二次側(cè)并列和電壓切換原理

2.1 二次設(shè)備并列原理

為使二次裝置在電壓切換過(guò)程中不失電壓,在正常情況下,電壓互感器二次設(shè)備并列有 2種方式[1-2]。電壓切換控制回路如圖2所示。電壓切換回路如圖3所示。

圖1 升壓站部分一次主接線圖

并列方式一:兩條母線電壓互感器的二次小母線通過(guò)母聯(lián)斷路器及其兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn),再通過(guò)切換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

并列方式二:在熱倒母線操作中,當(dāng)任一斷路器(出線及主變)的母線側(cè) 2個(gè)隔離開(kāi)關(guān)均在合閘位置時(shí),通過(guò)這 2個(gè)隔離開(kāi)關(guān)的常開(kāi)接點(diǎn) 1QSJ和 2QSJ閉合,使 1KV6,1KV7,2KV6,2KV7線圈同時(shí)勵(lì)磁,相應(yīng)的常開(kāi)接點(diǎn)閉合,使得Ⅰ、Ⅱ母線電壓互感器二次設(shè)備實(shí)現(xiàn)并列。

由于Ⅰ、Ⅱ母線的電壓互感器的實(shí)際特性并不完全一致,導(dǎo)致二次電壓有相位差,考慮到 1KV,2KV接點(diǎn)容量較小,如果長(zhǎng)期靠電壓切換繼電器的接點(diǎn)來(lái)切換二次電壓,有可能導(dǎo)致接觸不良或粘連而發(fā)生設(shè)備事故,因而運(yùn)行規(guī)定在熱倒母線前要通過(guò)切換開(kāi)關(guān)先將電壓互感器二次并列,使得通過(guò)1KV,2KV的并列回路在等電位的情況下進(jìn)行并列。

2.2 二次設(shè)備電壓切換原理

雙母線接線方式所連接的電氣元件,為了保證其一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)在電壓上保持對(duì)應(yīng),要求保護(hù)、測(cè)量和計(jì)量都有電壓切換回路,電壓切換回路通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)啟動(dòng)電壓切換繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn),啟備變斷路器開(kāi)關(guān)操作箱內(nèi)的電壓切換回路采用雙位置啟動(dòng)方式,即隔離開(kāi)關(guān)的常開(kāi)輔助接點(diǎn)串接雙位置電壓繼電器動(dòng)作線圈,常閉輔助接點(diǎn)串接雙位置電壓繼電器復(fù)歸線圈。雙位置繼電器優(yōu)點(diǎn)很多,但其致命缺點(diǎn)是雙位置繼電器動(dòng)作后的返回需要一路電源,給反充電埋下了隱患。

圖2 電壓切換控制回路

圖3 電壓切換回路

3 反充電原因分析

220 kVⅠ母線停電操作時(shí),在將接于Ⅰ母線上運(yùn)行的設(shè)備倒至Ⅱ母線后,該啟備變電壓切換回路中,Ⅰ母線電壓切換繼電器 1KV未正確返回,而2KV已經(jīng)動(dòng)作,1KV、2KV接點(diǎn)均閉合,使Ⅰ、Ⅱ母線電壓互感器二次電壓通過(guò)電壓互感器二次空開(kāi)、電壓互感器隔離開(kāi)關(guān)重動(dòng)繼電器接點(diǎn)Ⅲ GWJ/ⅣGWJ、電壓切換繼電器接點(diǎn) 1KV/2KV并列,此時(shí)若斷開(kāi)母聯(lián)斷路器,Ⅱ母線電壓互感器將經(jīng)過(guò)二次側(cè)對(duì)停電的 I母線電壓互感器反充電,雙母線電壓互感器二次反充電如圖4所示。

現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)啟備變2QS隔離開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)U相62線頭松動(dòng)脫落,導(dǎo)致電壓切換回路中1KV繼電器復(fù)歸回路未接正電源,1QS隔離開(kāi)關(guān)在分閘位置時(shí),用于電壓切換的 1KV繼電器動(dòng)作后未返回,將Ⅰ 母線電壓 U630、V630、W630接入了切換回路,而2QS隔離開(kāi)關(guān)在合閘位置,2KV繼電器動(dòng)作將Ⅱ母電壓 U640、V640、W640接了進(jìn)來(lái) ,導(dǎo)致Ⅰ 、Ⅱ 母線二次電壓進(jìn)行了并列。當(dāng)斷開(kāi)母聯(lián)斷路器時(shí),Ⅰ母線一次無(wú)電壓,Ⅱ母線電壓對(duì) I母線反充電,反充電過(guò)程中產(chǎn)生大電流導(dǎo)致電壓互感器二次側(cè)端子箱內(nèi)的空開(kāi)跳閘。

4 電壓互感器二次失壓對(duì)保護(hù)的影響

4.1 對(duì)母線保護(hù)的影響

母線電壓互感器斷線時(shí),將開(kāi)放對(duì)應(yīng)母線段的電壓閉鎖元件,使母線保護(hù)失去電壓閉鎖條件,導(dǎo)致保護(hù)可靠性下降。

4.2 對(duì)主變保護(hù)的影響

該站主變保護(hù)采用 RCS-979G2變壓器成套保護(hù)裝置。通過(guò)“電壓互感器斷線保護(hù)投退原則”控制字來(lái)控制電壓互感器斷線時(shí)方向元件、復(fù)合電壓元件和零序電壓元件的動(dòng)作。在該控制字整定為1時(shí),當(dāng)保護(hù)裝置判斷出本側(cè)電壓互感器斷線時(shí),方向元件、復(fù)合電壓元件和零序電壓元件都開(kāi)放,此時(shí)復(fù)合電壓閉鎖方向過(guò)流保護(hù)就變?yōu)榧冞^(guò)流保護(hù),零序電壓閉鎖零序方向過(guò)流保護(hù)就變成純零序過(guò)流元件?？梢?jiàn),電壓互感器斷線將使帶有方向元件的后備保護(hù)失去方向性,增加了后備保護(hù)誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 對(duì)線路保護(hù)的影響

本站線路保護(hù)為 RCS-931成套裝置,當(dāng)電壓互感器斷線時(shí),保留工頻變化量阻抗元件,并將其門(mén)坎電壓增加至 1.5Un,在保證區(qū)外短路時(shí)保護(hù)不誤動(dòng)的前提下,還可以切除再次發(fā)生的正向近處區(qū)內(nèi)故障;同時(shí)退出距離保護(hù),投入電壓互感器斷線相過(guò)流和電壓互感器斷線零序過(guò)流保護(hù);重合閘放電,導(dǎo)致重合閘退出。

5 防范措施

圖4 雙母線電壓互感器二次反充電示意圖

a.在熱倒過(guò)程中嚴(yán)格按順序操作,一組母線停運(yùn),在倒母線后應(yīng)先拉開(kāi)空出母線電壓互感器次級(jí)開(kāi)關(guān),再拉開(kāi)母聯(lián)斷路器,最后拉開(kāi)電壓互感器高壓側(cè)隔離工關(guān)。母線恢復(fù)運(yùn)行時(shí),先將母線斷路器和母線電壓互感器高壓側(cè)隔離開(kāi)關(guān)合上,然后合上空母線的電壓互感器次級(jí)斷路器[3]。

b.母線操作過(guò)程中,當(dāng)隔離開(kāi)關(guān)雙跨時(shí),1KV5和 2KV5常開(kāi)接點(diǎn)閉合,后臺(tái)顯示報(bào)文“切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”。倒母線操作結(jié)束斷開(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān)前,應(yīng)檢查“電壓切換繼電器同時(shí)動(dòng)作”信號(hào)是否消失,若告警信號(hào)不消失,則應(yīng)停止操作,查明原因。當(dāng)切換繼電器工作不正常時(shí),1KV、2KV線圈將失磁,后臺(tái)報(bào)文會(huì)顯示“交流失壓回路斷線”信號(hào),此時(shí)應(yīng)立即將告警裝置和與電壓有關(guān)的保護(hù)退出運(yùn)行,只有在保護(hù)回路電壓恢復(fù)正常后,才允許保護(hù)裝置投運(yùn)。

c.驗(yàn)收隔離開(kāi)關(guān)的同時(shí),應(yīng)重點(diǎn)對(duì)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)所有接線進(jìn)行檢查,確保接線正確、牢固、可靠。

d.針對(duì)目前使用的操作箱多采用自保持電壓切換繼電器問(wèn)題,在繼電器校驗(yàn)完畢后要測(cè)試 2組帶自保持的1KV,2KV電壓繼電器,確保只有1組電壓切換繼電器動(dòng)作。

[1]郭占偉 ,魏曉強(qiáng),肖志剛,等.電壓切換回路故障分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2006,34(22):81-83.

[2]張國(guó)芬,季麗清.雙母接線二次電壓切換回路隱患分析及防范措施 [J].浙江電力,2009,28(5):65-67.

[3]唐卓堯.繼電保護(hù)反事故措施 [M].北京:中國(guó)電力出版社,2007.