交流二次電壓回路運行中的問題和對策

近年來交流二次電壓回路出現的問題，導致湖南電網主機、主變和主線路保護裝置不正確動作的事件時有發生，并常常伴有大面積停電事故，嚴重危害了電網的安全運行，是繼電保護工作中的一個薄弱環節。為提高電網安全穩定的水平，本文以二次電壓回路的異常引起保護裝置不正確動作典型事故為例，分析交流二次電壓回路暴露的問題并提出對策，希望能引起各級保護人員的注意。

　　1　交流二次電壓回路與保護　　
　　交流二次電壓回路是指電壓互感器二次端子連接到保護、測量、計量等裝置所組成的回路。與交流二次電壓回路相關的保護主要有過電壓、低電壓、主變過激磁、距離、功率方向、綜合重合閘等保護和低周等自動裝置。交流二次回路設備不多，接線并不復雜，但其問題使保護不正確動作的事件經常發生。如1994年5月25日，響泉線B相接地故障，響側3U0（零序電壓回路）接觸不良導致零序方向保護拒動；1995年8月18日，耒陽電廠運行人員將2號機倒母線運行，在操作過程中由于隔離開關輔助接點接觸不良，二次電壓回路未切換，致使2號機阻抗保護動作跳閘；1998年10月4日，220 kV泉塘變110 kV零序保護拒動，越級跳2號主變，造成泉塘變110 kV失壓。

　　2　典型事故分析
　　2．1　云田2號主變距離保護誤動主變跳閘事故
　　2．1．1　事故經過
　　1996年元月13日云田變電站發生了直流接地現象。運行和繼電保護人員用分別拉開各直流回路的方法查直流接地。查到220 kV直流環網時，考慮到6X24Ⅱ母隔離開關輔助接點重動繼電器電源取自220 kV環網直流電源，拉開直流回路會導致重動繼電器失磁，造成Ⅱ母PT失壓。因此采取了Ⅱ母和Ⅳ母二次電壓回路并列運行的措施，即合上了并列開關43S1。查出直流接地為1995年擴建時敷設的一根交直流共用電纜引起。為解決現場直流接地，先臨時解開接地芯，接著恢復二次交流電壓回路的正常運行方式，斷開并列開關43S1，事故喇叭響，2號主變中壓側距離保護動作，三側開關跳閘，切負荷306 MW。事故原因：220 kVⅡ母6X24隔離開關輔助接點的重動繼電器保險管質量不良，融絲脫焊、接觸不良導致重動繼電器失磁，造成Ⅱ母二次交流電壓失壓，2號主變中壓側距離保護因無斷線閉鎖裝置出口而跳閘。
　　2．1．2　事故暴露的問題
　　a．設計人員沒有執行部頒電力系統繼電保護和安全自動裝置反事故措施要點的11．9條的規定；電壓二次回路一相、兩相或三相同時失壓，都應發出警報，閉鎖可能誤動的保護；主變保護擴建時沒有裝設失壓閉鎖裝置。b．6X24位置重動繼電器電源沒有接專用的控制電源，取用220 kV場地環網合閘直流電源，不滿足設計手冊要求。c．6X24保險管存在錫焊質量問題。d．電壓交流回路和直流回路共用電纜違反有關規定。e．電纜安裝不符合基本工藝標準，破劃電纜護套層過長，沒有包扎電纜頭。
　　2．2　500 kV崗市變1號主變過激磁保護誤動跳閘事故
　　2．2．1　事故經過
　　1996年3月15日下午，崗市變運行人員倒母線操作，由220 kVⅡ母單線運行方式恢復到正常雙母線運行方式。運行人員在操作612線路開關和616線路開關倒至Ⅰ母的過程中，保護裝置分別發出了保護故障、閉鎖保護、錄波啟動等光字牌（在現場工作的保護人員認為不正常），接著在將1號主變倒Ⅰ母過程中，1號中壓側主變過激磁保護動作跳三側開關。主變開關跳閘后，Ⅰ母盤表指示Uca＝330 kV、Uab＝240 kV、Ubc＝110 kV，Ⅰ母電壓互感器二次電壓Uao＝62 V、Ubo＝62 V、Uco＝95 V、3Uo＝0．36 V。事故調查證實：在倒閘操作時，Ⅰ母電壓互感器二次C相自動小開關已斷開，Ⅰ母二次電壓失壓。在612倒至Ⅰ母時，低電壓啟動錄波，保護閉鎖；在616開關倒至Ⅰ母時，低電壓再次啟動錄波，616線路保護發裝置故障信號；在1號主變610開關倒至Ⅰ母時，并在C相自動小開關兩端的電容與感性負載串聯，處于諧振區內，測量電壓Uc＝118 V、U1＝95 V，使負載電壓升高，三相電壓不對稱，造成1號主變過激磁保護動作跳閘。
　　2．2．2　事故暴露的問題
　　a．電壓互感器二次自動小開關斷開時，沒有發PT斷線信號；
　　b．并在自動小開關C相兩端的電容8μF配置不合理，與二次感性負載產生諧振；
　　c．運行操作過程中出現異常，612，616發一系列光字牌信號，保護閉鎖，沒有引起運行人員的高度注意并中止操作、找出原因。
　　2．3　事故后的主要反措
　　2．3．1　云田變增加了專用的電壓切換屏和加裝了一套斷線閉鎖保護裝置。
　　2．3．2　崗市變采取改變電容C的參數，已由8μF改為4μF。經試驗，電壓回路一相、兩相和三相斷線能啟動斷線閉鎖裝置并有靈敏度，在負載上也不會產生危險的過電壓。

　　3　交流電壓二次回路不安全因素產生的原因和危害　　
　　通過對一些事故的分析，可知交流電壓二次回路缺陷引起保護裝置不正確動作的主要問題是：交流二次電壓回路失壓；三次線圈3 UO回路問題；交流二次電壓回路自動小開關C相并聯電容值選擇不當。發生上述問題的主要原因是：
　　a．交流二次電壓回路自動小開關斷開，往往是由于電壓二次回路過負荷和短路引起；
　　b．電壓切換回路故障，主要是隔離開關輔助接點檢修維護不到位和切換繼電器、重動繼電器檢驗質量不良及切換繼電器、重動繼電器的直流電源回路存在問題；
　　c．二次回路接線接觸不良，主要是因各種機械接觸不良和焊接不良；
　　d．3 UO接線錯誤，主要是極性接錯；

　　e．N線回路2點以上接地流過的附加電流產生的附加電壓。其原因為在大電流接點系統中，當變電所或線路出口發生接地故障有較大的短路電流流入變電所的接地網時，接地網每一點的電位是不同的。如果電壓互感器二次回路有2點接地，或2個電壓互感器各有一處接地，并經二次回路直接連接起來時，不同接地點的電位差將造成繼電保護入口處電壓異常，如用零相接地方式，則會造成Uao，Ubo，Uco及3Uo電壓異常，使之不能正確反映一次電壓的幅值和相位，造成接地距離保護和零序方向等保護不能正確動作。
　　f．交流二次電壓回路自動小開關C相并聯電容值選擇不當的原因是：設計時沒有理論計算值，實際選擇電容時，沒有用系統電壓和各種二次負載做模擬試驗，憑經驗配電容，因此往往不能滿足各種運行條件。其危害：一是可能產生過電壓，使過電壓保護和過激磁保護動作，如崗市變的事故；二是當三相自動小開關斷開時，不能使斷線閉鎖裝置動作，閉鎖保護。

　　4　教訓與對策
　　4．1　設計
　　4．1．1　設計人員應熟悉電力系統繼電保護和安全自動裝置反事故措施要點，按反措要求進行設計。

　　4．1．2　交流二次電壓回路公用的切換繼電器、重動繼電器應放在控制室，方便運行人員巡視操作和監視。其直流電源應按設計手冊要求取控制電源并要專用。不能像云田變那樣，隨便從場地就近取用，造成查找直流接地不方便，同時也容易誤拉電源。
　　4．1．3　電壓互感器二次回路小開關設計時應用單相的，不能三相聯動，以減少三相失壓的機會。對自動小開關兩端并聯電容要有理論計算值，不能采用經驗值。
　　4．1．4　從設計上要做到電壓二次回路一相、兩相或三相同時失壓都應發出警報并閉鎖可能誤動的保護，包括自動小開關和重動繼電器失磁都應有措施。

　　4．1．5　保護和計量的二次電壓應從電壓互感器的二次端子分開引出，各走各的路，互相獨立。
　　4．2　安裝試驗
　　4．2．1　施工安裝試驗人員應學習反措、熟悉反措內容，對不滿足反措要求的措施，必須及時提出來并進行修改，不留下隱患。
　　4．2．2　施工應講究工藝，電纜和回路應標示清楚。施工竣工圖紙要符合現場實際。
　　4．2．3　C相自動小開關并聯電容必須通過試驗確定，應有各種負載包括最大最小負載的試驗數據，防止崗市變類似事故重發。
　　4．3　運行
　　驗收應嚴格，不能放松，不滿足反措要求的必須堅決整改；在操作時出現異常情況要中止操作，報告調度，同時應認真檢查分析，弄清情況后，經調度同意才能繼續操作。
　　4．4　維護
　　4．4．1　對于二次電壓回路不滿足要求的應按部頒反措要點進行改造。如二次、三次線圈的N線要從場地上分開，到控制保護室再接在一起并接地；電壓二次回路一相、兩相或三相同時失壓沒有報警信號的必須加裝報警裝置，并閉鎖可能會誤動的保護。

　　4．4．2　對于二次電壓回路自動小開關是三相聯動的應改成單相動作。如果裝有過電壓、過激磁保護的變電站對電容C的選擇必須經過試驗，過去沒有試驗的要創造條件進行試驗，防止崗市變類似事故的發生。
　　4．4．3　對于電壓切換回路，每年必須對隔離開關輔助接點、切換繼電器和重動繼電器進行檢查，重點在接觸部分，要保證接觸良好。尤其是隔離開關輔助接點接觸不良的現象頻頻發生，對一次維護人員應有明確的規定。二次電壓回路容易出問題的一個很重要的原因，就是忽視了它的定期檢查和要求，因此必須對此有明確的規定。
　　4．4．4　帶負荷檢查電壓回路的接線是一個重要的項目，不但要檢查二次線圈和三次線圈的接線，還應檢查線路抽取電壓的接線。實踐證明，檢查三次線圈的不平衡電壓，可以判斷三次線圈回路的接觸問題。一般三次線圈不平衡電壓應大于0．2 V，即3UO應大于0．2 V。如果3 UO小于0．2 V應務必注意，必須從保護盤、公用信號盤到場地電壓端子箱以及切換回路的各個環節，包括隔離開關輔助接點、重點繼電器和切換繼電器都要進行測量檢查，來確保三次線圈回路接觸良好。不要認為正常3 UO越小越好，小于0．2 V就有可能是不正常了。對于零序功率方向極性的檢查，最根本的辦法是查清電壓及電流互感器的極性，所有從互感器端子到繼電保護盤的聯線和盤上零序方向繼電器的極性，均應帶負荷檢查后作出綜合的正確判斷。

　　5　結束語　　
　　前面主要介紹了交流電壓二次回路的問題和要吸取的教訓和對策，目的在于堵塞交流電壓二次回路出現的漏洞，加強交流電壓二次回路運行的可靠性，減少繼電保護不正確動作的隱患，提高電網安全穩定運行的水平。