关于微机防误验电装置设计原理的研究

2010-05-10吕晓俊刘仁琪

电网与清洁能源 2010年12期

吕晓俊，刘仁琪，葛欢，孙庆

（国电南瑞科技股份有限公司，南京 210061）

0 引言

验电装置是用于线路侧“合地刀”或“挂临时接地线”,检测线路、母线是否带电的五防锁具，通过从线路PT或其他能反映线路带电的装置的地方抽取电压或接点来实现闭锁。该装置通过与电脑钥匙配合使用，能够准确、醒目地指示各线路以及装置的带电状况，并可根据需要对接地刀、开关柜门、网门进行闭锁，能有效防止运行人员的误操作和误入带电间隔，杜绝可能发生的设备和人员重大伤害事故，是保证运行人员人身安全的生命线。电力系统中误操作或误入带电间隔的事故并不鲜见，被列为恶性误操作事故之一,同时这也是导致设备事故和人身伤亡事故的主要根源。根据河北省南部电网事故统计分析资料表明，1989年至2007年共发生5种电气误操作事故43起。其中，误入带电间隔12起，共造成死亡8人、重伤3人、轻伤1人。带电挂（合）接地线（接地刀闸）7起中，由于验电不正确（不验电）造成5起，走错间隔2起[1]。因此,采用合理、有效的验电装置是变电站安全运行的一项重要工作。

本文旨在通过对开发的3种验电装置即有源正验电、有源负验电以及与高压带电显示装置配合使用3种方式的设计原理进行分析探讨，并给出了各自的优缺点以及注意事项，为变电站运行人员科学、有效的选择合理的验电方式提供参考。

1 有源正验电

1.1 验电电气原理

PT回路直接验电（正验电）的原理是将验电锁直接串联接入PT回路。当PT有电时，电脑钥匙可在验电锁上量到电流，电脑钥匙认为此时一次侧线路带电；电脑钥匙将给出线路有电提示，阻止进行下一步合地刀或挂临时接地线操作。当PT没电时，电脑钥匙不能在验电锁上量到电流，电脑钥匙认为此时一次侧线路不带电，允许合地刀或挂临时接地线操作。

图1所示为某线路一次接线图，检测PT输出电压(有源正验电)的电气原理方案见图2。

图1 一次接线图

图2 有源正验电电气原理图

图2中，UPT为PT输出电压（100 V或67 V）；R为限流电阻（R的阻值根据电压需做相应的调整，可以采用1个电阻或者2个固定阻值的电阻）。

1.2 功能特点

本方案的优点是接线简单，缺点是可能会因电脑钥匙与验电锁接触不良或接线错误量不到电流而误判为一次线路不带电。

2 有源负验电

2.1 验电电气原理

有源负验电在系统二次设计时要提供外部电源（AC、DC电源，电压220 V），同时在PT的二次侧和外部电源中设置空气开关见图3。

图3 有源负验电电气原理图

说明：虚框标示部分为外接电气回路；外部工作电源（DC/AC 220 V）通过ZKK2空气开关接入验电锁，红色和黑色线接220 V交流或直流电源；J1的2个接线端通过空气开关ZKK1与PT二次侧的100 V引出端相接；J1-1、J1-2 、J2-1、J2-2为验电锁外引端子接线柱。

当线路或母线有电压时，PT有输出（电压值为100 V），电压继电器线圈动作（注意满足电压继电器启动电压要求），继电器内的常节点打开，当电脑钥匙插入验电锁进行验电时，即使验电锁中的回路被导通（由电脑钥匙控制），外部也形成不了回路，无电流通过电脑钥匙，则电脑钥匙认为一次侧线路有电，电脑钥匙将给出线路有电提示，阻止进行下一步合地刀或挂临时接地线操作。

当线路或母线无电压时，PT无输出，电压继电器线圈不动作，继电器内常闭节点复归，若此时电脑钥匙插入验电锁验电，验电锁中的回路导通（由电脑钥匙控制），由于外部有电源接入（AC、DC电源，电压220 V），形成回路，使电脑钥匙检测到有电流流过，则认为一次侧线路无电压，允许合地刀或挂临时接地线操作。

2.2 功能特点

本方案的优点在于利用了现有电压互感器提供的节点,缺点是线路PT仅对单相检测,其他2相无法确认是否带电。

2.3 有源负验电与PT回路直接（正）验电比较

缺点：

1）有源负验电比正验电多了一个电压继电器。

2）需要多提供一个220 V的外部电源。

3）接线相对较为复杂。

优点：

1）防误闭锁更加可靠。正验电可能会因电脑钥匙与验电锁接触不良或接线错误量不到电流而误判为一次线路不带电，继而引发带电合地刀的严重事故，而负验电有效地避免了这一情况。

2）具备电压门槛阈值功能，避免错判带电。在长距离相邻线路情况下，不带电的线路可能从带电线路上感应到电压，在末端可能达到额定值的60%～70%。而有源负验电装的继电器整定的启动电压为78 V，约为额定电压的80%，符合高压带电测量的防误闭锁输出标准。

3 高压带电显示装置与微机五防配合使用

合母线接地刀闸时，当拉开母线PT刀闸后，PT二次已无电压，因为五防闭锁装置验电程序在母线PT二次侧，此时验电程序不能正确反映母线是否确无电压，只要PT停电，无论母线是否带有电压，验电锁均判断母线已无电压，可以合母线接地刀闸，有可能引发带电合接地刀闸事故。

另外，对于合无线路PT的线路接地刀闸时，验电程序是空白的，目前，部分变电站110 kV线路未安装线路PT。

国家电网公司《防止电气误操作安全管理规定》[2]：对使用常规闭锁技术无法满足防止电气误操作要求的设备（如联络线、封闭式电气设备等），宜采取加装带电显示装置等技术措施达到防止电气误操作要求。

对采用间接验电的带电显示装置，在技术条件具备时应与防误装置联接，以实现接地操作时的强制性闭锁功能。

3.1 验电电气原理

使用“高压带电显示闭锁装置”，与微机五防装置配合完成线路侧合地刀或挂临时接地线时验电操作。这种装置的工作原理为：传感器接收到高压带电体电场信号，经显示器内部处理后，以发光二极管闪光的形式提示相应带电体的带电状况,并输出闭锁节点信号（常开或常闭），供微机五防装置使用。闭锁节点解锁的条件是：三相均不带电，传感器接触正常，这时允许操作灯亮，节点闭合，此时电脑钥匙插入验电锁,将形成回路,使电脑钥匙检测到有电流，表明线路无电压。

其任务流程设计如图4所示。