電壓互感器二次回路反充電的分析
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【摘 要】雙母線接線方式具有電源可靠、調度靈活、擴展方便、測試容易的優點。然而，當母線發生故障或檢修時，隔離開關執行倒換操作，容易引起一次和二次設備誤操作事故，尤其是電壓互感器二次回路的反向充電事故。針對一起典型事故，從電氣設計、運行維護等方面闡述了防止電壓互感器二次回路反充電事故的措施。
【關鍵詞】雙母線;電壓互感器;反充電;措施
多段式母線上所連接的電氣設備，其保護裝置所接的母線電壓隨該間隔一次回路一起進行切換，利用該間隔的隔離開關輔助觸點和中間繼電器觸點進行自動切換。在某段母線電壓互感器停役而母線不停役時，設置兩段母線電壓互感器切換回路，便于其中一段母線電壓互感器停用時，保證其電壓互感器二次電壓小母線上電壓不間斷，該段母線所接的保護、測量和計量元件可正常運行。但電壓互感器二次切換回路在操作過程中，由于某種原因可能產生電壓互感器二次反充電的情況，造成事故的發生。
1.反充電電流
反充電的通過電流會給電網安全帶來極大的危害。PT相當于一個內阻極小的電壓源，正常情況下PT二次負載阻抗很大，而工作電流很小，相當于變壓器空載運行。220kV母線的PT變比一般為2200，即使停電母線沒有接地，阻抗假設為1M，但從PT二次側看到的等值阻抗只有1MG/22002=0.21Ω，反充電電流可達275A，產生的大電流可造成運行中PT二次側空開跳開或熔斷器熔斷，使運行中的保護裝置失去電壓，可能造成保護裝置的誤動或拒動。若PT二次空氣開關跳不開，還會造成人身傷亡和設備損壞事故。
2.防止反充電的原因
假設不帶電的電壓互感器一次對地阻抗為106Ω，則反應到二次側的阻抗為：Z2=106/22002=0.206Ω。（注：2200是電壓互感器一次與二次之變比。）當由于操作錯誤或設備原因，造成雙母線中帶電的電壓互感器二次回路，與不帶電的電壓互感器二次回路相并聯，則將出現二次回路向一次回路的反充電。其后果是使帶電的電壓互感器二次熔斷器因過流而熔斷。PT二次失壓后，還可能造成距離保護誤動作跳閘的嚴重事故。下面例舉了兩個實例：（1）某變電站一次接線為雙母線帶旁路，2002年12月，由于一、二次設備有工作，運行方式為單母線運行，當保護工作完畢，恢復一次正常運行方式時，首先投入停運母線PT一次隔離開關，然后運行人員投入PT二次保險，此時，發生了運行PT向停運PT反充電事故，運行PT二次保險當即熔斷，全站保護裝置失壓。事故在現場測量發現停運PT二次保險下端口有電壓，懷疑線路保護操作箱電壓切換件處于不正常狀態，發生PT二次并列。本線路保護操作箱為南瑞生產的CZX-12A操作箱，經檢查分析，由于隔離開關輔助接點接觸不良，造成YQJ繼電器不能復歸，其中電壓切換件Ⅰ母YQJ和Ⅱ母YQJ為帶保持圈和復歸圈的繼電器，在一次隔離開關都未合入時，兩組YQJ均停留在保持狀態，從而兩組母線PT通過電壓切換件實現了二次并列，進而發生了上述PT反充電事故。
3.事故案例
3.1事故現象
2006年2月，某變電站在操作“220kvIII段母線由檢修轉熱備用”過程中，合上220kvIII段母線電壓互感器二次側空開時，220kVI、III段母線電壓互感器二次側空開一起跳閘，造成整段母線保護失壓。
3.2二次設備配置
該變電站220kv系統為雙母線、雙分段運行，公用測控屏上共裝設了4套YQX-23J型電壓切換箱，用于I-II母、III-IV母母線電壓切換或并列和I-III母、II-IV母母線電壓并列。其中，I-III母母線電壓并列回路圖。此外，該變電站部分采用CZX-12R1操作箱，部分采用CZX-12A操作箱。
3.3事故查找原則
根據以上分析，按照《PT二次切換回路避免反充電的反措規定》，主要按以下原則進行檢查：
?。?）查母線電壓并列繼電器的觸點均接正確，隔離開關輔助觸點與實際相符。
?。?）母線電壓互感器二次并列，現場應發“母線電壓并列”“切換繼電器同時動作”告警信號。
（3）電壓互感器二次并列繼電器，其控制電壓切換和發出母線并列信號的觸點宜由同一個繼電器控制。
（4）用隔離開關輔助觸點控制的電壓切換繼電器，應有一副電壓切換觸點作監視，保證隔離開關的正確位置。
4.相關防范措施
4.1從技術上講，雙母線接線方式下線路保護用電壓的取用一般有兩種方案，一種是取自母線電壓互感器，一種是取自線路電壓互感器，下面進行簡單分析。
4.1.1傳統的母線電壓互感器，每條線路所配備的電壓二次回路復雜，給運行管理帶來不便。根據《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》的要求，220kV及以上電壓等級的微機型線路保護應遵循相互獨立的原則按照雙重化配置，兩套保護之間不應有任何電氣聯系，每套保護的交流電壓、交流電流應分別取自電壓互感器和電流互感器的互相獨立的繞組，同時斷路器和隔離開關的輔助接點，切換回路以及其它保護配合的相關回路亦應遵循相互獨立的原則按雙重化配置。
4.1.2在小方式時，電壓互感器測量精度無法滿足要求，電壓互感器設備廠家文件規定：“電壓互感器實際所帶負荷一定在電壓互感器額定容量（25%～100%）范圍內時，才能保證測量精度。在實際工程設計中，一般按本母線上可能出現的最大負荷來選擇額定容量。在變電站的實際運行中，本母線所帶的線路（變壓器）數量，并非一定在最大負荷對應的數量。在小運行方式時，本母線實際所帶線路（變壓器）數量可能小于對應額定容量的25%情況，這時就無法確保電壓互感器的測量精度，這是母線公用電壓互感器方案難以避免的缺陷。對于取自線路的專用三相電壓互感器來講，電壓二次繞組自供自足、自成系統，與外界無聯系，接線簡單，單元性強，不需要電壓并列裝置和電壓切換裝置，基本上不存在電壓二次回路反充電的可能。而且電壓互感器負荷恒定不變，設計選擇的電壓互感器二次額定容量，能確保測量精度。在電氣設計中，考慮線路配置三相電壓互感器，從經濟上比較，兩者投資相差不大，推薦220kV線路采用裝設三相電壓互感器，這種互感器可以有效避免二次回路反充電事故。
4.2檢修人員的防范措施
4.2.1加強年檢時對保護操作箱、計量、同期電壓切換繼電器的檢驗工作，要檢查到每個觸點，以防觸點粘死。
4.2.2用隔離開關輔助觸點控制的電壓切換繼電器，應有一副電壓切換繼電器觸點作監視用;電壓互感器二次并列繼電器，其控制電壓切換和發出母線并列信號的節點宜由同一個繼電器控制，現場監控及有關信號系統應接有“母線電壓并列”、“切換繼電器同時動作”等信號。
4.2.3檢修人員，應保證隔離開關常閉輔助觸點動作的可靠性，保護投運前，應測量隔離開關常閉輔助觸點可靠閉合。
4.2.4檢修人員在校驗繼電器完畢后，應測量兩組帶保持的電壓切換繼電器，確保只有其中一組動作，而另一組要可靠返回。
4.2.5檢修人員在做二次通電試驗時，應確保至電壓互感器二次側的回路可靠斷開，恢復時應再次進行測量核對。
5.結束語
通過對二次電壓電路的分析，操作人員已經加強了對二次反送電原因的理解，但是電壓回路接線方式下，二次反送電的可能性一直存在。本文提出了放棄電壓切換回路的一些想法，需要一次系統和二次設備的軟硬件技術的支持。隨著每一次改造，各變電站反送電的出現，這個問題逐漸引起了各方的關注，相信在不久的將來，二次反送電會得到很好的解決。
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