刘剑勇， 胡岸武， 朱志杰

(1.华北电力大学电气与电子工程学院， 保定 071003；2.江西省电力公司超高压分公司， 南昌 330029)

一起电压互感器反充电事件的分析①

刘剑勇1，2， 胡岸武2， 朱志杰2

(1.华北电力大学电气与电子工程学院， 保定 071003；2.江西省电力公司超高压分公司， 南昌 330029)

针对电压互感器反充电事件时有发生的情况，文中分析了某500kV变电站发生的一起220kV母线电压互感器反充电事件的详细经过和发生原因；利用回路图阐述了目前双母线接线形式中最常见的三种电压互感器二次电压切换继电器的切换原理；比较它们在回路的复杂程度、刀闸辅助接点的可靠性以及继电器复归线圈的性能等方面的差异；最后，综合它们在应用中的优缺点，提出采用单接点自保持切换方式，同时在切换回路中加装一小容量空气开关能较理想的避免反充电事件的发生。

母线； 电压互感器； 继电器； 反充电

电气主接线为双母线接线，为保证保护装置、测量和计量等设备采集的二次电压与一次对应，必须设置二次电压切换和并列回路。另外，当某一母线电压互感器(PT)检修或因故停运时，还可通过电压切换回路来保证该段母线所接设备继续正常运行[1～4]。但由于此类回路的存在，当一组PT退出运行切换为由另一组PT供电时，如一次回路没联络，退出的PT二次输出没断开，则会导致由另一组PT通过退出PT的二次侧向一次设备反充电。电压互感器相当于一个低内阻电压源，且因电压变比的存在(以220 kV系统为例，k=1/22002)，从其二次侧看输入端的输入阻抗非常小，因而当出现反充电时，一方面危害安全，另外一次侧电容电流将使二次回路过载，可能造成正常运行的电压互感器二次侧总空气开关跳闸。因此现行的相关规程规范和反措均强调严禁电压互感器反充电。

在现场，鉴于设计、安装以及运行维护等环节的疏漏，电压互感器反充电事件还时有发生。本文结合一次反充电事件，探讨了目前220 kV高压电网中三种电压切换方式的优缺点，提出一些建议。

1 事件经过

在某500 kV变电站#2主变扩建项目竣工送电过程中，施工单位以220 kVⅠ母作为试验母线做#2主变带负荷试验。当时运行方式如图1所示，Ⅰ母仅接入#2主变中压侧202开关及母联231开关，其余所有元件均运行于Ⅱ母。

当带负荷试验结束，运行人员接调度令断开母联231开关后，位于保护小室的#2主变保护C屏立刻冒出浓烟和难闻气味。紧接着运行在Ⅱ母上所有线路的A套保护出现交流电压回路断线告警，同时220 kV母线保护RCS-915CT 报Ⅱ母电压开放告警。现场人员检查发现Ⅱ母电压互感器端子箱内第一绕组交流电压总空气开关跳闸。初步分析，可能是202开关的检同期电压回路有问题，导致Ⅰ母电压互感器发生反充电，故立即将该开关的检同期电压回路隔离，同时检查Ⅱ母电压互感器第一绕组交流电压回路绝缘情况，未发现异常后合上该绕组总空气开关。各220 kV线路A套保护告警立刻复归，同时母线保护RCS-915CT装置Ⅱ母电压开放告警也复归，变电站恢复正常运行。

图1 主接线示意图Fig.1 Main electrical connection diagram

2 事故分析

事后检查发现烧毁部位为#2主变保护C屏中压侧202开关FST-32操作箱中ZJ、YQJ等四块插件。从插件位置及烧焦程度看，着火点应是YQJ插件，其他插件是YQJ着火后引燃或熏黑的。由于YQJ插件的功能是实现Ⅰ、Ⅱ母电压切换，并将切换后的电压引入202开关测控装置作检同期合闸用。因此检查人员重点检查了与该电压切换相关回路，发现202开关Ⅱ母侧2022刀闸启动切换继电器用常闭接点的一端引到了切换装置，但另一端未引线。查设计图纸，该刀闸常闭接点未引线的一端应在机构箱内和其一常开接点的正电源端并接，而现场无此并接线，如图2所示。这样该刀闸的常闭接点正电源端其实未引入到切换装置，而该接点的作用是复归202开关FST-32操作箱中2YQJ切换继电器。至此，可认定此次事件是由于施工单位漏接线引起切换继电器未正常复归，进而导致Ⅰ母电压互感器在二次侧形成反充电造成的。

在带负荷试验前切换继电器2YQJ曾动作过且一直未复归，这就将Ⅱ母电压互感器第一绕组二次电压A640Ⅰ引到了切换后的电压回路A720Ⅰ。带负荷试验中合Ⅰ母2021刀闸时，1YQJ动作又将Ⅰ母电压互感器第一绕组二次电压A630Ⅰ引入A720Ⅰ回路，这时两母线电压互感器二次侧的A630Ⅰ、A640Ⅰ已并列。当调度下令断开母联231开关后，两母线一次设备断开联络，Ⅰ母一次侧失去电压，Ⅱ母二次侧电压A640Ⅰ就通过两副切换继电器接点在Ⅰ母二次侧形成反充电。反充电产生的大电流烧毁切换插件，并使Ⅱ母电压互感器端子箱内第一绕组交流电压总空气开关跳闸，造成运行于Ⅱ母上所有线路的A套保护交流电压消失，同时接该绕组交流电压的母线保护RCS-915CT也因失压而开放闭锁。

图2 电压并列及切换回路Fig.2 Voltage parallel and switching circuit

图3是事故发生时录波图，由图可知：当母联231开关断开的一瞬间Ⅰ母电压三相骤然减小，Ⅱ母电压A相也略有降低，有效值为51.8V，而BC两相电压正常，有效值分别为60.29V，60.08V。录波图进一步证实了事故分析结论。

图3 故障录波图Fig.3 Disturbance waveforms of fault

3 改进及防范措施[5～11]

尽管此次反充电事件发生的直接原因是施工单位漏接线造成的，但这也与目前双母线接线方式电压切换回路的不完善密切相关。目前，高压电网中主要采用三种类型电压切换回路：采用单个刀闸辅助接点控制的非保持切换回路(图4a，以下简称单接点非保持)、采用单个刀闸辅助接点控制的自保持切换回路(图4b，以下简称单接点自保持)和采用双刀闸辅助接点控制的自保持切换回路(图4c，以下简称双接点自保持)。

(a) 单接点非保持继电器

(b) 单接点自保持继电器

(c) 双接点自保持继电器图4 三种类型的电压切换回路Fig.4 Three kinds of voltage switching circuits

单接点非保持方式是通过接入线路Ⅰ、Ⅱ母侧刀闸的常开辅助接点来控制切换继电器的。当线路Ⅰ母侧刀闸(1G)合上时，刀闸常开辅助接点闭合启动1YQJ切换继电器，1YQJ动作后把Ⅰ母二次电压引入切换后回路；当线路Ⅱ母侧刀闸(2G)合上时，刀闸常开辅助接点闭合启动2YQJ切换继电器，2YQJ动作后把Ⅱ母二次电压引入切换后回路；而当1G和2G都合上或都断开时，其切换回路相应把Ⅰ母、Ⅱ母二次电压都引入或都不引入切换后回路。

单接点自保持方式也是接入线路Ⅰ、Ⅱ母侧刀闸的常开辅助接点来控制切换继电器。其与单接点非保持方式的区别是，当1G闭合时，其常开接点除启动1YQJ继电器把Ⅰ母二次电压引入切换后回路外，同时还会复归2YQJ继电器。当2G闭合时亦同。这样就可有效避免Ⅰ、Ⅱ母二次电压非正常并列。

双接点自保持方式是把Ⅰ、Ⅱ母侧刀闸的常闭、常开同时接入切换继电器，这样当1G合上、2G断开时，1G的常开接点闭合启动1YQJ继电器，同时2G的常闭接点闭合复归2YQJ继电器，反之亦然。而当1G和2G同时合上或断开时，其Ⅰ、Ⅱ母二次电压将一起引入或不引入切换后回路。

三种切换继电器各有优缺点，采用单接点非保持方式的优点是简单、便于实现，但当刀闸辅助接点接触不良时保护会失去电压，因此其对刀闸辅助接点的可靠性要求非常高。而采用单接点自保持或双接点自保持方式时保护一般不会失去电压，但由于存在保持回路而容易造成Ⅰ、Ⅱ母二次电压非正常并列。它们的具体差别见表1。

表1 三种电压切换回路性能比较Tab.1 Comparison of the three kinds ofvoltage switching circuits

综上所述，可以看出采用单接点自保持方式相对比较理想。它只有在切换继电器复归线圈不可靠的情况下才会引起电压非正常并列，现在各个厂家的继电器制造工艺已经非常成熟，现场出现这种情况较少，因此建议优先采用此方式。随着一次设备的不断完善，刀闸辅助接点的可靠性也不断增强，单接点非保持方式的应用优势也渐渐凸显。而双接点自保持方式由于要求辅助接点多、回路复杂且容易造成二次电压的非正常并列等原因在应用中已不具备优势，建议不采用此方式。国家电网公司企业标准Q/GDW 161-2007中关于电压切换回路也明确规定应采用单接点启动方式[12]。

根据经验，建议在母线电压互感器端子箱二次电压空开后，电压切换前的回路中加装一小容量空开。这样即使发生反充电，由于该空开容量较小会先于母线电压互感器端子箱二次电压总空开跳闸而切断并列回路，从而能避免引发后续事故。

4 结语

当前我国电网发展速度迅猛，各类新、扩建变电工程非常多，为确保电力系统的安全稳定运行，必须高度重视工程中的各个细节，尤其是设计审查、工程施工、竣工验收、技术监督等环节。本文通过一次电压反充电事件，对双母接线方式下电压切换回路做了分析，在综合比较三种常见电压切换回路性能优缺点的基础上，提出采用单接点控制的自保持切换方式和在切换回路中加装小容量空气开关的方案能较理想的避免发生反充电事件。

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AnalysisofOnePotentialTransformerAnti-chargingIncident

LIU Jian-yong1，2， HU An-wu2， ZHU Zhi-jie2

(1.School of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University,Baoding 071003, China；2.Jiangxi Electric Power Company Extra Voltage Branch, Nanchang 330029, China)

PT anti-inverse charge is always happen in power system.The detail process and causes of a 220 kV bus PT anti-inverse charge incident at a 500 kV substation were analyzed in the paper.Then three types switch relays principles were described using circuit figures,and the differences of requirements in the complexity of loop,the reliability of auxiliary contacts and the performance of relay reset coil were compared.Combining their advantages,an single-position self-maintaining switch approach was proposed.Studies indicate that adding an additional small capacity air breaker in the switch circuit is a better way to avoid anti-inverse charge.

bus bar； potential transformer； relay； anti-inverse charge

2010-12-04

2011-01-11

TM711； TM714

A

1003-8930(2011)02-0081-04

刘剑勇(1982-)，男，硕士，研究方向为继电保护。Email:jyliu82@yahoo.com.cn

胡岸武(1983-)，男，大专，助理工程师，研究方向为继电保护。Email:cgy0459@163.com

朱志杰(1981-)，男，硕士，助理工程师，研究方向为继电保护。Email:goatzzj@163.com