电压并列装置“隐藏设计”致PT反充电原因分析及预防措施研究

电压并列装置“隐藏设计”致PT反充电原因分析及预防措施研究

常鹏

（云南电网有限责任公司玉溪供电局玉溪653100）

摘要：变电站二次电压经二次回路、元件，通过电压互感器（PT）向一次母线输出电压称为反充电，电压反充电会导致严重后果。现在运行220kV变电站多为双母线接线，具有供电可靠、调度灵活，便于扩建等优点。但这种接线所用设备多，在运行中隔离开关操作相对复杂，且需配置专用的二次电压并列及切换回路以适应保护需要，使得保护及自动化系统复杂化，对运维人员素质提出了较高的要求。另一方面，由于设计、施工和操作方面的不合理，母线PT二次向一次反充电事件偶有发生，引起整段母线失压的事故。本文结合一起具体的事故案例，通过现场排查，对该起PT反充电原因进行了详细的分析，提出了相应的防范措施，对预防今后再次发生类似事故，保证设备安全可靠运行提供了运行经验。

关键词：母线PT；隐藏设计；反充电；预防

前言

PT二次给一次反充电导致二次电压空开跳闸的原因因为电压互感器相当于一个内阻极小的电压源，在正常情况下电压互感器二次负载是计量表计的电压线圈和继电保护及自动装置的电压线圈，其阻抗很大、工作电流很小，相当于变压器空载运行，故电压互感器二次空气开关容量很小，一般为3-6A。假设不带电的电压互感器一次对地阻抗为1MΩ，则反应到二次回路的阻抗为Z2=1000000/（2200）2=0.207Ω（2200为母线电压互感器一次与二次之变比），那么在反充电过程中，会产生很大的电流I=100/0.207A=483A，将运行的另一组电压互感器二次空气开关跳开，造成PT二次小空开跳开，保护装置失去交流电压，造成保护误动。如果电压互感器二次空气开关跳不开，还会造成人身和设备损坏事故。

该起事件中220kV电压回路及220kVPT重动并列装置检查情况如下

检查220kV电压重动并列装置时候发现以下问题：电压并列转换开关1QK在远方遥控位置；经测量11D4端子电位为-109.6V，此时212断路器间隔为热备用，所以11D4端子的负电位只能是负电公共端11D55通过并列继电器J8接点导过来，判断并列继电器J8在动作位置。

从现场检查结果分析，由于在启动投运前，并列继电器J8（双位置继电器）一直处于动作位置，重动并列装置处于并列状态，电压并列回路中的继电器J8的常开接点一直处于闭合状态，当用220kVⅠ段母线通过212断路器对220kVⅡ段母线充电时，合上212断路器后，220kVⅠ、Ⅱ母二次电压并列运行。断开212断路器时，由于断路器断口动作时间要快于断路器辅助开关接点变位时间，断路器断口分开后，220kVⅡ母一次电压失压，在212断路器辅助开关接点未完全转换前，220kVⅠ、Ⅱ母二次电压仍然并列运行，220kVⅠ母二次电压对220kVⅡ段母线PT短时反送电，导致220kVⅠ、Ⅱ母二次PT空气开关跳闸。

该型号电压并列装置用于PT一次检修或者某一PT故障时，通过220kV电压并列转换开关的切换，实现二次电压并列的功能，并列可以采取就地和远方两种方式，原理上是在并列回路中串接J8继电器的两副常开接点来加以实现，如下图所示：

动作过程如下：电压并列把手1QK处于远方控制位置（1QK5-1QK6导通），当远方并列节点（HJ）动作后，J8磁保持继电器动作线圈励磁，J8常开接点闭合，当远方并列节点返回后，J8的常开接点仍然闭合，若母联或分段位置的辅助接点闭合，则电压并列继电器J1-J5动作，二次电压并列运行。

电压并列把手1QK处于远方控制位置（1QK5-1QK6导通），当远方分列节点（TJ）动作后，J8磁保持继电器返回线圈励磁，J8常开接点断开，当远方分列节点返回后，J8的常开接点仍然断开，此时母联或分段位置的辅助接点无论是闭合还是断开，电压并列继电器J1-J5都不动作，二次电压分列运行。

由于远方遥控的分合接点均为瞬动接点（测控装置提供的远方并列节点HJ，远方分列节点TJ闭合后延时200ms断开），同时也是为了能够确保并列回路（确保始终分列或者始终并列状态）的稳定可靠工作，所以J8继电器要具备磁保持功能。

该起PT反充电原因分析

直接原因：220kVⅠ、Ⅱ段母线PT并列装置并列把手在“远控”位置，但是实际却处于并列状态，运行人员断开220kV母联212断路器后，Ⅰ段母线PT二次向Ⅱ段母线PT反充电，造成220kVⅠ、Ⅱ段母线PT二次空开跳闸。

间接原因一：运行人员后台监控不到位，未能及时发现异常信号并做出反映。运行人员在后台机遥控合上220kV母联212断路器对220kVⅡ段母线进行第一次冲击后，未发现后台机发“220kV电压并列”信号。当母联212合环时，装置发出电压并列信号，为装置正常动作，此时若运行人员关注该信号并加以分析，可以避免反充电事件的发生。

间接原因三：并列装置的“隐藏设计”是造成该起PT发充电事件的主要原因。

运维人员对“三位置”母线PT并列装置操作原理掌握不足，不清楚并列操作把手在“远控”时，PT并列装置因双位置线圈，会保持上一操作状态。这样的设计不符合常规，也未在显眼的地方注详细明把手位置对应的功能，一旦运维人员被先入为主的思想即把手未在允许并列位置，二次电压不存在并列风险主导，很容易产生错误的操作，造成严重的后果。标新立异的设计方式，无疑会加重运维人员的工作要求，且容易引发问题。

预防措施建议

经上述分析可以看出，造成此次PT反充电事件有人的原因也有设备的原因，正如本文一开头讲到的，现在变电站运行方式灵活多变，自动化程度日益提高，离不开大量的二次设备支撑，换句话讲就是运行人员已经习惯了依赖二次设备进行监控和操作，并形成了思维定式，一旦某种二次设备设计不合理或不符合运维人员的思维定式，在操作时很容易引起事故事件，造成严重后果。在设备这一方面，应合理优化设计，将设计、施工、运维结合起来，从源头将该类事件杜绝。该型号电压并列装置将J8继电器设计为磁保持双线圈继电器，有其存在的需求和功能，但同时也应该避免对设备运维带来的不良影响，厂家应对此型号电压并列装置工作原理进行改进，简单而言，如果从允许并列切换到遥控位置先进过分列位置，这样就能使磁保持双线圈继电器复位，避免这一PT反充电事件的发生。