电压互感器二次回路反充电的分析
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【摘 要】双母线接线方式具有电源可靠、调度灵活、扩展方便、测试容易的优点。然而，当母线发生故障或检修时，隔离开关执行倒换操作，容易引起一次和二次设备误操作事故，尤其是电压互感器二次回路的反向充电事故。针对一起典型事故，从电气设计、运行维护等方面阐述了防止电压互感器二次回路反充电事故的措施。
【关键词】双母线;电压互感器;反充电;措施
多段式母线上所连接的电气设备，其保护装置所接的母线电压随该间隔一次回路一起进行切换，利用该间隔的隔离开关辅助触点和中间继电器触点进行自动切换。在某段母线电压互感器停役而母线不停役时，设置两段母线电压互感器切换回路，便于其中一段母线电压互感器停用时，保证其电压互感器二次电压小母线上电压不间断，该段母线所接的保护、测量和计量元件可正常运行。但电压互感器二次切换回路在操作过程中，由于某种原因可能产生电压互感器二次反充电的情况，造成事故的发生。
1.反充电电流
反充电的通过电流会给电网安全带来极大的危害。PT相当于一个内阻极小的电压源，正常情况下PT二次负载阻抗很大，而工作电流很小，相当于变压器空载运行。220kV母线的PT变比一般为2200，即使停电母线没有接地，阻抗假设为1M，但从PT二次侧看到的等值阻抗只有1MG/22002=0.21Ω，反充电电流可达275A，产生的大电流可造成运行中PT二次侧空开跳开或熔断器熔断，使运行中的保护装置失去电压，可能造成保护装置的误动或拒动。若PT二次空气开关跳不开，还会造成人身伤亡和设备损坏事故。
2.防止反充电的原因
假设不带电的电压互感器一次对地阻抗为106Ω，则反应到二次侧的阻抗为：Z2=106/22002=0.206Ω。（注：2200是电压互感器一次与二次之变比。）当由于操作错误或设备原因，造成双母线中带电的电压互感器二次回路，与不带电的电压互感器二次回路相并联，则将出现二次回路向一次回路的反充电。其后果是使带电的电压互感器二次熔断器因过流而熔断。PT二次失压后，还可能造成距离保护误动作跳闸的严重事故。下面例举了两个实例：（1）某变电站一次接线为双母线带旁路，2002年12月，由于一、二次设备有工作，运行方式为单母线运行，当保护工作完毕，恢复一次正常运行方式时，首先投入停运母线PT一次隔离开关，然后运行人员投入PT二次保险，此时，发生了运行PT向停运PT反充电事故，运行PT二次保险当即熔断，全站保护装置失压。事故在现场测量发现停运PT二次保险下端口有电压，怀疑线路保护操作箱电压切换件处于不正常状态，发生PT二次并列。本线路保护操作箱为南瑞生产的CZX-12A操作箱，经检查分析，由于隔离开关辅助接点接触不良，造成YQJ继电器不能复归，其中电压切换件Ⅰ母YQJ和Ⅱ母YQJ为带保持圈和复归圈的继电器，在一次隔离开关都未合入时，两组YQJ均停留在保持状态，从而两组母线PT通过电压切换件实现了二次并列，进而发生了上述PT反充电事故。
3.事故案例
3.1事故现象
2006年2月，某变电站在操作“220kvIII段母线由检修转热备用”过程中，合上220kvIII段母线电压互感器二次侧空开时，220kVI、III段母线电压互感器二次侧空开一起跳闸，造成整段母线保护失压。
3.2二次设备配置
该变电站220kv系统为双母线、双分段运行，公用测控屏上共装设了4套YQX-23J型电压切换箱，用于I-II母、III-IV母母线电压切换或并列和I-III母、II-IV母母线电压并列。其中，I-III母母线电压并列回路图。此外，该变电站部分采用CZX-12R1操作箱，部分采用CZX-12A操作箱。
3.3事故查找原则
根据以上分析，按照《PT二次切换回路避免反充电的反措规定》，主要按以下原则进行检查：
（1）查母线电压并列继电器的触点均接正确，隔离开关辅助触点与实际相符。
（2）母线电压互感器二次并列，现场应发“母线电压并列”“切换继电器同时动作”告警信号。
（3）电压互感器二次并列继电器，其控制电压切换和发出母线并列信号的触点宜由同一个继电器控制。
（4）用隔离开关辅助触点控制的电压切换继电器，应有一副电压切换触点作监视，保证隔离开关的正确位置。
4.相关防范措施
4.1从技术上讲，双母线接线方式下线路保护用电压的取用一般有两种方案，一种是取自母线电压互感器，一种是取自线路电压互感器，下面进行简单分析。
4.1.1传统的母线电压互感器，每条线路所配备的电压二次回路复杂，给运行管理带来不便。根据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》的要求，220kV及以上电压等级的微机型线路保护应遵循相互独立的原则按照双重化配置，两套保护之间不应有任何电气联系，每套保护的交流电压、交流电流应分别取自电压互感器和电流互感器的互相独立的绕组，同时断路器和隔离开关的辅助接点，切换回路以及其它保护配合的相关回路亦应遵循相互独立的原则按双重化配置。
4.1.2在小方式时，电压互感器测量精度无法满足要求，电压互感器设备厂家文件规定：“电压互感器实际所带负荷一定在电压互感器额定容量（25%～100%）范围内时，才能保证测量精度。在实际工程设计中，一般按本母线上可能出现的最大负荷来选择额定容量。在变电站的实际运行中，本母线所带的线路（变压器）数量，并非一定在最大负荷对应的数量。在小运行方式时，本母线实际所带线路（变压器）数量可能小于对应额定容量的25%情况，这时就无法确保电压互感器的测量精度，这是母线公用电压互感器方案难以避免的缺陷。对于取自线路的专用三相电压互感器来讲，电压二次绕组自供自足、自成系统，与外界无联系，接线简单，单元性强，不需要电压并列装置和电压切换装置，基本上不存在电压二次回路反充电的可能。而且电压互感器负荷恒定不变，设计选择的电压互感器二次额定容量，能确保测量精度。在电气设计中，考虑线路配置三相电压互感器，从经济上比较，两者投资相差不大，推荐220kV线路采用装设三相电压互感器，这种互感器可以有效避免二次回路反充电事故。
4.2检修人员的防范措施
4.2.1加强年检时对保护操作箱、计量、同期电压切换继电器的检验工作，要检查到每个触点，以防触点粘死。
4.2.2用隔离开关辅助触点控制的电压切换继电器，应有一副电压切换继电器触点作监视用;电压互感器二次并列继电器，其控制电压切换和发出母线并列信号的节点宜由同一个继电器控制，现场监控及有关信号系统应接有“母线电压并列”、“切换继电器同时动作”等信号。
4.2.3检修人员，应保证隔离开关常闭辅助触点动作的可靠性，保护投运前，应测量隔离开关常闭辅助触点可靠闭合。
4.2.4检修人员在校验继电器完毕后，应测量两组带保持的电压切换继电器，确保只有其中一组动作，而另一组要可靠返回。
4.2.5检修人员在做二次通电试验时，应确保至电压互感器二次侧的回路可靠断开，恢复时应再次进行测量核对。
5.结束语
通过对二次电压电路的分析，操作人员已经加强了对二次反送电原因的理解，但是电压回路接线方式下，二次反送电的可能性一直存在。本文提出了放弃电压切换回路的一些想法，需要一次系统和二次设备的软硬件技术的支持。随着每一次改造，各变电站反送电的出现，这个问题逐渐引起了各方的关注，相信在不久的将来，二次反送电会得到很好的解决。
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（作者單位：国网山西长治供电公司变电运维室）
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