交流二次电压回路运行中的问题和对策

近年来交流二次电压回路出现的问题，导致湖南电网主机、主变和主线路保护装置不正确动作的事件时有发生，并常常伴有大面积停电事故，严重危害了电网的安全运行，是继电保护工作中的一个薄弱环节。为提高电网安全稳定的水平，本文以二次电压回路的异常引起保护装置不正确动作典型事故为例，分析交流二次电压回路暴露的问题并提出对策，希望能引起各级保护人员的注意。

　　1　交流二次电压回路与保护　　
　　交流二次电压回路是指电压互感器二次端子连接到保护、测量、计量等装置所组成的回路。与交流二次电压回路相关的保护主要有过电压、低电压、主变过激磁、距离、功率方向、综合重合闸等保护和低周等自动装置。交流二次回路设备不多，接线并不复杂，但其问题使保护不正确动作的事件经常发生。如1994年5月25日，响泉线B相接地故障，响侧3U0（零序电压回路）接触不良导致零序方向保护拒动；1995年8月18日，耒阳电厂运行人员将2号机倒母线运行，在操作过程中由于隔离开关辅助接点接触不良，二次电压回路未切换，致使2号机阻抗保护动作跳闸；1998年10月4日，220 kV泉塘变110 kV零序保护拒动，越级跳2号主变，造成泉塘变110 kV失压。

　　2　典型事故分析
　　2．1　云田2号主变距离保护误动主变跳闸事故
　　2．1．1　事故经过
　　1996年元月13日云田变电站发生了直流接地现象。运行和继电保护人员用分别拉开各直流回路的方法查直流接地。查到220 kV直流环网时，考虑到6X24Ⅱ母隔离开关辅助接点重动继电器电源取自220 kV环网直流电源，拉开直流回路会导致重动继电器失磁，造成Ⅱ母PT失压。因此采取了Ⅱ母和Ⅳ母二次电压回路并列运行的措施，即合上了并列开关43S1。查出直流接地为1995年扩建时敷设的一根交直流共用电缆引起。为解决现场直流接地，先临时解开接地芯，接着恢复二次交流电压回路的正常运行方式，断开并列开关43S1，事故喇叭响，2号主变中压侧距离保护动作，三侧开关跳闸，切负荷306 MW。事故原因：220 kVⅡ母6X24隔离开关辅助接点的重动继电器保险管质量不良，融丝脱焊、接触不良导致重动继电器失磁，造成Ⅱ母二次交流电压失压，2号主变中压侧距离保护因无断线闭锁装置出口而跳闸。
　　2．1．2　事故暴露的问题
　　a．设计人员没有执行部颁电力系统继电保护和安全自动装置反事故措施要点的11．9条的规定；电压二次回路一相、两相或三相同时失压，都应发出警报，闭锁可能误动的保护；主变保护扩建时没有装设失压闭锁装置。b．6X24位置重动继电器电源没有接专用的控制电源，取用220 kV场地环网合闸直流电源，不满足设计手册要求。c．6X24保险管存在锡焊质量问题。d．电压交流回路和直流回路共用电缆违反有关规定。e．电缆安装不符合基本工艺标准，破划电缆护套层过长，没有包扎电缆头。
　　2．2　500 kV岗市变1号主变过激磁保护误动跳闸事故
　　2．2．1　事故经过
　　1996年3月15日下午，岗市变运行人员倒母线操作，由220 kVⅡ母单线运行方式恢复到正常双母线运行方式。运行人员在操作612线路开关和616线路开关倒至Ⅰ母的过程中，保护装置分别发出了保护故障、闭锁保护、录波启动等光字牌（在现场工作的保护人员认为不正常），接着在将1号主变倒Ⅰ母过程中，1号中压侧主变过激磁保护动作跳三侧开关。主变开关跳闸后，Ⅰ母盘表指示Uca＝330 kV、Uab＝240 kV、Ubc＝110 kV，Ⅰ母电压互感器二次电压Uao＝62 V、Ubo＝62 V、Uco＝95 V、3Uo＝0．36 V。事故调查证实：在倒闸操作时，Ⅰ母电压互感器二次C相自动小开关已断开，Ⅰ母二次电压失压。在612倒至Ⅰ母时，低电压启动录波，保护闭锁；在616开关倒至Ⅰ母时，低电压再次启动录波，616线路保护发装置故障信号；在1号主变610开关倒至Ⅰ母时，并在C相自动小开关两端的电容与感性负载串联，处于谐振区内，测量电压Uc＝118 V、U1＝95 V，使负载电压升高，三相电压不对称，造成1号主变过激磁保护动作跳闸。
　　2．2．2　事故暴露的问题
　　a．电压互感器二次自动小开关断开时，没有发PT断线信号；
　　b．并在自动小开关C相两端的电容8μF配置不合理，与二次感性负载产生谐振；
　　c．运行操作过程中出现异常，612，616发一系列光字牌信号，保护闭锁，没有引起运行人员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　云田变增加了专用的电压切换屏和加装了一套断线闭锁保护装置。
　　2．3．2　岗市变采取改变电容C的参数，已由8μF改为4μF。经试验，电压回路一相、两相和三相断线能启动断线闭锁装置并有灵敏度，在负载上也不会产生危险的过电压。

　　3　交流电压二次回路不安全因素产生的原因和危害　　
　　通过对一些事故的分析，可知交流电压二次回路缺陷引起保护装置不正确动作的主要问题是：交流二次电压回路失压；三次线圈3 UO回路问题；交流二次电压回路自动小开关C相并联电容值选择不当。发生上述问题的主要原因是：
　　a．交流二次电压回路自动小开关断开，往往是由于电压二次回路过负荷和短路引起；
　　b．电压切换回路故障，主要是隔离开关辅助接点检修维护不到位和切换继电器、重动继电器检验质量不良及切换继电器、重动继电器的直流电源回路存在问题；
　　c．二次回路接线接触不良，主要是因各种机械接触不良和焊接不良；
　　d．3 UO接线错误，主要是极性接错；

　　e．N线回路2点以上接地流过的附加电流产生的附加电压。其原因为在大电流接点系统中，当变电所或线路出口发生接地故障有较大的短路电流流入变电所的接地网时，接地网每一点的电位是不同的。如果电压互感器二次回路有2点接地，或2个电压互感器各有一处接地，并经二次回路直接连接起来时，不同接地点的电位差将造成继电保护入口处电压异常，如用零相接地方式，则会造成Uao，Ubo，Uco及3Uo电压异常，使之不能正确反映一次电压的幅值和相位，造成接地距离保护和零序方向等保护不能正确动作。
　　f．交流二次电压回路自动小开关C相并联电容值选择不当的原因是：设计时没有理论计算值，实际选择电容时，没有用系统电压和各种二次负载做模拟试验，凭经验配电容，因此往往不能满足各种运行条件。其危害：一是可能产生过电压，使过电压保护和过激磁保护动作，如岗市变的事故；二是当三相自动小开关断开时，不能使断线闭锁装置动作，闭锁保护。

　　4　教训与对策
　　4．1　设计
　　4．1．1　设计人员应熟悉电力系统继电保护和安全自动装置反事故措施要点，按反措要求进行设计。

　　4．1．2　交流二次电压回路公用的切换继电器、重动继电器应放在控制室，方便运行人员巡视操作和监视。其直流电源应按设计手册要求取控制电源并要专用。不能像云田变那样，随便从场地就近取用，造成查找直流接地不方便，同时也容易误拉电源。
　　4．1．3　电压互感器二次回路小开关设计时应用单相的，不能三相联动，以减少三相失压的机会。对自动小开关两端并联电容要有理论计算值，不能采用经验值。
　　4．1．4　从设计上要做到电压二次回路一相、两相或三相同时失压都应发出警报并闭锁可能误动的保护，包括自动小开关和重动继电器失磁都应有措施。

　　4．1．5　保护和计量的二次电压应从电压互感器的二次端子分开引出，各走各的路，互相独立。
　　4．2　安装试验
　　4．2．1　施工安装试验人员应学习反措、熟悉反措内容，对不满足反措要求的措施，必须及时提出来并进行修改，不留下隐患。
　　4．2．2　施工应讲究工艺，电缆和回路应标示清楚。施工竣工图纸要符合现场实际。
　　4．2．3　C相自动小开关并联电容必须通过试验确定，应有各种负载包括最大最小负载的试验数据，防止岗市变类似事故重发。
　　4．3　运行
　　验收应严格，不能放松，不满足反措要求的必须坚决整改；在操作时出现异常情况要中止操作，报告调度，同时应认真检查分析，弄清情况后，经调度同意才能继续操作。
　　4．4　维护
　　4．4．1　对于二次电压回路不满足要求的应按部颁反措要点进行改造。如二次、三次线圈的N线要从场地上分开，到控制保护室再接在一起并接地；电压二次回路一相、两相或三相同时失压没有报警信号的必须加装报警装置，并闭锁可能会误动的保护。

　　4．4．2　对于二次电压回路自动小开关是三相联动的应改成单相动作。如果装有过电压、过激磁保护的变电站对电容C的选择必须经过试验，过去没有试验的要创造条件进行试验，防止岗市变类似事故的发生。
　　4．4．3　对于电压切换回路，每年必须对隔离开关辅助接点、切换继电器和重动继电器进行检查，重点在接触部分，要保证接触良好。尤其是隔离开关辅助接点接触不良的现象频频发生，对一次维护人员应有明确的规定。二次电压回路容易出问题的一个很重要的原因，就是忽视了它的定期检查和要求，因此必须对此有明确的规定。
　　4．4．4　带负荷检查电压回路的接线是一个重要的项目，不但要检查二次线圈和三次线圈的接线，还应检查线路抽取电压的接线。实践证明，检查三次线圈的不平衡电压，可以判断三次线圈回路的接触问题。一般三次线圈不平衡电压应大于0．2 V，即3UO应大于0．2 V。如果3 UO小于0．2 V应务必注意，必须从保护盘、公用信号盘到场地电压端子箱以及切换回路的各个环节，包括隔离开关辅助接点、重点继电器和切换继电器都要进行测量检查，来确保三次线圈回路接触良好。不要认为正常3 UO越小越好，小于0．2 V就有可能是不正常了。对于零序功率方向极性的检查，最根本的办法是查清电压及电流互感器的极性，所有从互感器端子到继电保护盘的联线和盘上零序方向继电器的极性，均应带负荷检查后作出综合的正确判断。

　　5　结束语　　
　　前面主要介绍了交流电压二次回路的问题和要吸取的教训和对策，目的在于堵塞交流电压二次回路出现的漏洞，加强交流电压二次回路运行的可靠性，减少继电保护不正确动作的隐患，提高电网安全稳定运行的水平。