防止反充电（共4篇）
防止反充电 篇1
0 引言
电压互感器是将一次系统中高电压转换成二次系统中的低电压，以便给继电保护和安全自动装置提供二次电压的设备。运行中的电压互感器主要防止二次回路短路和二次回路向一次回路反充电[1,2,3]。目前电气二次回路中虽然也有防止电压互感器反充电的措施，但是在实际的运行中，由于施工、设计、二次设备质量和人员的错误操作等因素，电力系统还经常发生电压互感器反充电事故[1,2,3]。为了避免出现反充电压互感器电事故，本文将从PT二次空开内部结构研究，提出全新的防止反充电理念，从根本上杜绝电压互感器二次反充电事故的发生。
1 电压互感器二次回路
所谓电压互感器二次回路是指电压互感器的直流重动回路和交流切换回路，如图1和图2所示。
图1中1G为I母电压互感器隔离开关，2G为II母电压互感器隔离开关，M1G为母联断路器的I母隔离开关，M2G为母联断路器的II母隔离开关，MDL为母联断路器。在图2中PT二次回路交流切换部分以A相电压为例，BC两相的交流切换回路没有画出。在实际的工作中，为了防止电压互感器二次侧向一次侧反充电，通常将停运电压互感器所对应的二次空气开关断开。在图2中若I母PT停运，即1G在断开位置时，应I母PT二次回路的1ZKK二次空气开关断开，在图2中若II母PT停运，即2G在断开位置时，应II母PT二次回路的2ZKK二次空气开关。发生电压互感器二次侧向一次侧反充电事故一般出现在双母线接线方式或单母线分段接线方式的变电站中，比如在图2中当I母PT停电或检修而I母上的一次设备并不停运，此时合上M1G,M2G,MDL，可以使I母的一次设备通过II母PT继续运行，为了保证继电保护及安全自动装置、测量装置、计量装置等设备所采集二次电压与一次电压对应，此时也需要将电压互感器二次回路进行并列切换[4]，即合上图1中的2QK电压切换开关。若按正确的逻辑顺序操作，电力系统也不会发生反充电事故，但是由于个别人员的综合素质和敬业精神较差，电力系统中经常发生反充电事故。下面就简单举一个例子说明。
2 施工不规范引起的反充电事故
某110 kV变电站新上一段110 kV母线，准备用母联断路器对新上II段母线充电，当合上母联断路器两侧隔离开关后，即图2中的M1G和M2G，准备操作母联断路器(MDL)时，发现110 kV PT切换装置上PT并列灯点亮，同时两段母线PT二次空开1ZZK和2ZZK全部跳闸，并烧坏PT并列插件中的零序电压并列继电器。事后检查发现由于母联断路器端子箱至母联断路器机构箱的电缆芯数不够，继电保护人员懒惰不想再重新敷设电缆，仅将母联断路器两侧的隔离开关触点串接入电压互感器二次并列回路，没有按规定将母联断路器的辅助触点引入二次并列回路。另外继电保护人员将2QK电压切换达到合闸位置校验PT切换装置的并列回路后，没有将2QK恢复原来的位置，再者变电站操作人员没有按规定操作，没有检查2QK的位置，这三个因素造成这起反充电事故。所以当合上M1G和M2G隔离开关时3YQJ动作，此时II段母线PT的二次电压通过2ZKK,3YQJ触点，2YQJ触点和1ZKK空开向I段母线PT反送电，造成事故。
3 电压互感器二次回路短路和二次反充电对电力系统的危害
电压互感器在运行中一定要防止其二次侧短路和二次回路向一次回路反充电。防止其二次侧短路是因为电压互感器一个内阻极小的电压源，正常运行时负载阻抗很大，相当于开路状态，二次侧仅有很小的负载电流[5]。当二次侧短路时，负载阻抗为零，将产生很大的短路电流，会将电压互感器烧坏。另外由以上事故可知当PT发生反充电时除了会在PT一次侧产生高电压外，还将造成全部PT二次空开跳闸和烧坏PT并列插件中的零序电压并列继电器。为什么会造成这样的现象呢?下面就以PT变比为Ki=1100/1,A相电压互感器为例进行简单的分析，其原理图如图2。其中I母PT有电压，II母PT无电压，二次回路中1ZKK、1YQJ、2YQJ、3YQJ、2ZKK都在合闸位置。由图2可知二次回路倒送II母线A相PT的一次电压为100/3×Ki=6.347 kV，此电压将在II母一次设备上产生一个电容电流。假设此电容电流为I1=8 m A，则其在二次回路将产生I2=8 mA×Ki=8 mA×1100=8.8 A的电流。此时通过空开1ZKK和2ZKK的电流为该电流加上全部的负载电流，所以引起1ZKK和2ZKK因过载跳闸。另外由于在零序电压回路没有空气开关，导致零序电压回路长期通过大电流造成烧坏PT并列插件中的零序电压并列继电器。
4 反充电空开
为了避免电力系统中出现二次反充电事故，本文提出了生产一种防止电压互感器二次侧反充电单极空气开关，可从根本上杜绝二次反充电现象。A、B、C三相电压互感器分别对应三个单极空气开关，三个单极空气开关各自独立互不影响，此空气开关工作原理简单，能有效地结合工作实际，保证电网的安全稳定运行，动作结构原理如图3所示，其逻辑原理如图4所示。
反充电电压二次空开的结构原理比常规的二次电压空开多了一个反充电脱口器，常规的电压二次空开只有电流脱扣功能。电流脱扣的原理是通常情况下空气开关在合位，电流继电器I中没有通过电流，电流继电器I不动作。当电路发生短路或严重过载时，电流继电器动作，使脱扣机构动作，空气开关跳开。反充电脱扣的动作逻辑如图4所示，当电压互感器因故停运，在断开电压互感器隔离开关1G的同时，如果变电站值班人员没有断开二次空气开关，此时其他回路的电压准备通过二次设备向过二次空气开关1ZKK向电压互感器发充电，但是在断开电压互感器隔离开关1G的瞬间，反充电继电器U监测到二次空气开关上端L1电压为零，下端L2电压为57 V，反充电继电器I立即动作，使图3反充电脱扣器动作导致二次空气开关脱扣断开。彻底避免二次反充电事故。
5 结束语
随着电网的发展，电力设备的更新，将会有许多新的试验方法等待我们去创新。在现实工作中一定要留意每一个细节，注意每一个试验，分析每一次缺陷，总结每一个亮点，搞好科技攻关，创造出更好更切合实际的试验方法和科技项目服务电流系统。使我们的电网更加稳定，更加坚强。
参考文献
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两起电压互感器反充电引起的思考 篇2
电压互感器是将一次系统中高电压转换成二次系统中的低电压,以便给继电保护和安全自动装置提供二次电压的设备。在日常运行中电压互感器主要防止二次回路短路和二次回路向一次回路反充电。电压互感器二次回路短路会导致电压互感器损坏,二次回路反充电将会在电压互感器上产生高电压并将导致运行中的电压互感器的二次空气开关脱扣跳闸以及烧坏电压互感器二次回路中并列插件。目前电气二次回路中虽然也有防止电压互感器反充电的措施,但是由于设备原因和变电站值班人员的错误操作等因素,电力系统还经常发生反充电事故。
1 电压互感器二次回路的并列
所谓电压互感器二次回路的并列是指当变电站的主接线为双母线接线方式或单母线分段接线方式时,其中一台电压互感器因故检修或停运时,一次设备可以通过改变单母运行方式来保证停运的电压互感器母线所带的一次设备继续运行,为了保证继电保护及安全自动装置、测量装置、计量装置等设备所采集二次电压与一次电压对应,此时也需要将电压互感器二次回路进行并列切换。电压互感器二次并列的条件是母联或分段开关在合闸位置,且其两侧的隔离开关也在合闸位置时,即一次设备处于同一电源点时,其二次回路才允许并列。其原理切换如图1和图2所示。
图1中1G为I母电压互感器隔离开关,2G为II母电压互感器隔离开关,M1G为母联断路器的I母隔离开关,M2G为母联断路器的II母隔离开关,MDL为母联断路器。当M1G、M2G、MDL在合位时,I段母线和II段母线处于同一电源点时,将2QK置于合闸位置时,继电器3YQJ闭合,两段母线电压二次回路之间实现并列。为了防止电压互感器二次向一次侧反充电,通常将停运电压互感器所对应的二次空气开关断开。在图2中若1YH停运,则断开1ZKK二次空气开关,若2YH停运则断开2ZKK二次空气开关。
2 二次回路接线错误引起的反充电事故
某110 k V变电站新上一段110 k V母线,准备用母联断路器对新上II段母线充电,此时两段母线PT的隔离开关即图1中的1G和2G都在合闸位置。当合上母联断路器两侧隔离开关后,准备操作母联断路器时,发现110 k V PT切换装置上PT并列灯点亮,同时两段母线PT二次空开全部跳闸,烧坏PT并列插件中的零序电压并列继电器。事后检查发现继电保护人员仅将母联断路器的两侧的隔离开关触点串接入电压互感器二次并列回路,没有按规定将母联断路器的辅助触点引入二次并列回路,另外PT二次回路并列开关也在并列位置。即在图1的PT并列回路中只串入M1G和M2G的触点而没有串入MDL的触点,而2QK切换开关又在合闸接通位置。所以当合上M1G和M2G隔离开关时3YQJ动作,此时I段母线PT的二次回路电压通过3YQJ触点,2YQJ触点和2ZKK空开向II段母线PT反送,造成事故。
3 二次设备和一次设备“触点竞赛”引起的反充电事故
某110 k V变电站新上一段110 k V母线,准备用母联断路器对新上II段母线充电,此时两端母线PT的隔离开关即图1中的1G和2G都在合闸位置。当合上母联断路器后,准备进行II段PT二次电压核相检查时,发现110 k V PT切换装置上PT并列灯点亮,同时两段母线PT二次空开全部跳闸,烧坏PT并列插件中的零序电压并列继电器。现场检查发现PT二次回路并列开关打在并列位置。由图2可知,理论上II母线PT一次绕组和二次绕组同时带电不会产生反充电,但实际上一次设备和二次设备存在“触点竞赛”问题。即二次设备3YQJ、2YQJ动作时间先于PT一次设备动作时间,通过空开2ZKK产生反送电。
4 电压互感器二次反充电的危害
由以上事故可知当PT发生反充电时除了会在PT一次侧产生高电压外,还将造成全部PT二次空开跳闸和烧坏PT并列插件中的零序电压并列继电器。为什么会造成这样的现象呢?下面就以PT变比为,A相电压互感器为例进行简单的分析,其反充电原理图如图3。
图3中1G为I母PT隔离开关,2G为II母隔离开关。其中I母PT有电压,II母PT无电压,二次回路中1ZKK、1YQJ、2YQJ、3YQJ、2ZKK都在合闸位置。由图3可知二次回路倒送II母线A相PT的一次电压为,此电压将在II母一次设备上产生一个电容电流。假设此电容电流为6 m A,则其在二次回路将产生6 m A×Ki=6 m A×2200=13.2 A的电流。此时通过空开1ZKK和2ZKK的电流为该电流加上全部的负载电流,所以引起1ZKK和2ZKK因过载跳闸。至于为什么烧坏PT并列插件中的零序电压并列继电器?因为在零序电压回路没有空气开关,导致零序电压回路长期通过大电流造成烧坏PT并列插件中的零序电压并列继电器。
5 防范措施
以上两起都是对新母线充电引起的电压互感器反充电事故,其实在实际的工作中存在着许多电压互感器反充电事故,足以引起我们的重视。预防产生电压互感器反充电应做好以下几个方面的工作:
1)在对新上母线充电试运行时,制定完善的设备试运行方案。在操作母联间隔的一次设备前一定要检查电压互感器二次回路并列开关,确保其在断开位置。
2)在电气二次设计、安装要严格按照相关规程接线,不得人为地短接或漏接某些二次设备的触点。
3)当停运某电压互感器的隔离开关时,一定要断开其相应的PT二次空气开关。
防止反充电 篇3
某220kV变电站220kV系统为双母线接线联络运行方式,因需要更换220kV I母PT、PB刀闸,故将220kV I母停运。一次系统简图如图1所示。当220kV I母所有间隔全部并倒至220kV II母运行后断开220kV I、II母母联开关瞬间,监控机报220kV保护装置交流失压,A线路计量失压;各单元保护装置报电压TV断线信号且电压指示为零;A线路计量装置失压。
2 现场处理
现场检查220kV I、II母PT端子箱,发现220kV II母PT端子箱内保护二次空开已跳闸(计量空开未跳)且有明显焦糊味。
立即断开220kV I母PT端子箱内保护和计量二次空开,合上220kV II母PT端子箱二次空开,各保护自动装置电压恢复正常,而A线路计量装置电压未恢复正常。检查发现,A线路电压操作箱II母用电压切换继电器接点烧坏,无法正确切换计量电压,导致A线路计量未恢复正常。调换备用电压切换继电器接点后,A线路计量恢复正常。
通过后台机检查发现,220VI母电压遥测量显示正常220kV电压值(测量和保护使用一组电压互感器线圈),因220kV I母已停运,故有的电压指示不正常。在220kV I母端子箱测量二次空开下端有电压,并且三相电压与后台机遥测量一致。
检查发现,220kV II母运行的A线路I母刀闸常闭接点未随I母刀闸位置的变位而闭合,从而导致自保持继电器1YQJ4~1YQJ7未复归,2YQJ4~2YQJ7辅助接点同时闭合(线路保护交流电压切换图如图2所示),保护电压由II母PT端子箱送至I母PT端子箱空开下端,造成PT二次并列。
在A线路保护屏端子排常闭接点735B直接施加正电源(跨接I母刀闸常闭接点)后,自保持继电器1YQJ4~1YQJ7继电器复归,相应接点也正确动作,测量电压恢复正常,220kV I母端子箱测量二次空开下端无电压。
3 原因分析
220kV母联开关断开后,220kV I母一次失电。由于PT二次通过A线路操作箱电压二次并联,因此线路保护电压通过220kV II母PT二次回路向I母PT反送电。由于反充电流远远大于正常的PT二次电流,因此II母PT保护二次空开跳闸,造成220kV所有保护装置自动装置二次失压。计量电压同样通过二次回路向一次反充电,造成A线路操作箱计量用电压切换继电器接点烧坏。
4 防范措施
目前,线路保护电压切换继电器回路普遍采用母线侧刀闸的一对常开接点和常闭接点使自保持继电器动作,从而让对应的交流电压切换回路正确切换。这种电压切换回路设计方式虽然有优点,但也存在不足。
4.1 停送电操作
在常开接点、常闭接点回路中,仅常开接点回路串联有1XD和2XD指示灯(通常监视运行母线的I、II母或L1、L2的运行),用于监视常开接点回路的正确性。常闭接点回路未设计直观的监视装置,因此无法直观判断常闭接点回路的正确性。
4.2 倒母线操作
当线路双母线侧刀闸同时合入时,监控机会报“切换继电器同时动作”信号,保护屏L1、L2指示灯都点亮(信号回路如图3所示),信号仅通过继电器1YQJ1和2YQJ1(非自保持继电器)的辅助接点串联报出,无法监视常闭接点回路的完好性。
为避免操作时PT二次反充电造成电压操作箱接点损坏,提出以下防范措施。
(1)变更正常停母线顺序。在需停电母线所有负荷全部并倒至另一条母线后,断开母联前,断开需停电母线PT二次空开,该方法违反典型操作票顺序,有待商讨。
(2)母线恢复备用前测量二次电压。母线由停运转备用,在合上该母线PT二次空开前,测量空开下端各相,在确保不带电后再合上空开,这种方法会增加工作量。
(3)在常闭接点回路增加监视信号灯。通过回路改造,增加能直观监视的信号灯,以判断常闭接点回路完好性,这种方法需厂家配合。
(4)加强设备维护工作。定期检查刀闸操作箱内辅助接点和线路保护屏电压操作箱继电器接点等是否良好。
(5)保护屏电压操作箱增加双监视信号灯。在实际刀闸操作中,母线侧刀闸有多套辅助接点切换不同电压回路,依靠单一的发光二极管的亮灭不能完全反映刀闸辅助接点是否操作到位和操作箱是否正常。对此,在保护屏电压操作箱继电器常闭接点中也加装一只发光二极管,即当线路在I(II)母运行时,I(II)母常开接点闭合VL红灯亮,I(II)母常闭接点断开VL绿灯灭,II(I)母常开接点断开VL红灯灭,II(I)母常闭接点闭合VL绿灯亮,II(I)母指示在断开位置。通过以上简单逻辑判断信号灯,能可靠监视电压切换回路的正确性。
5 结束语
本文针对一起由A线路保护操作箱YQJ接点损坏引起的PT反充电事件,从运行操作、设备维护、设备改进、监视信号等角度进行分析,提出防范措施,以有效避免PT二次反充电,确保设备安全运行。
参考文献
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防止反充电 篇4
关键词：备自投装置,380V,反充电
1 事件经过
2009年6月嘉华站新站启动,其正常运行方式图如图1所示。因新站投运,10kV开关没有负荷,切开#1主变变高131开关后,10kV I段母线失电,10kV备自投装置应在5s后切开#1主变变低501开关,随后延时0.5s合上500开关。但实际情况为:切开131开关后,备自投装置延时5s时告警灯亮,报“TV断线”,大约9s后,备自投装置动作,切开501开关,延时0.5s合上500开关,此时已比正常时间延迟数秒。
2 备自投装置动作原理
该变电站采用南京南瑞RCS-9654B型数字式备自投装置,它可用于2台主变,2段10kV母线,1台分段开关的情况。该站10kV备自投采用分段开关备投方式,其动作逻辑如图2所示。
3 备自投装置不正确动作原因分析及解决方案
现场实际情况分析:在进行10kV备自投实切,切开#1主变变高131开关时,装置延时告警。查看装置采样,AB、BC相均没有立即失压,而是有电压90V左右,且呈衰减趋势。大约5s后,装置报“TV失压告警”,大约8s后,电压低于70V,装置判10kV I母失压,备自投装置动作,按正常逻辑执行。
理论分析:切开#1主变变高131开关后,TV失压,装置应采集不到相电压,但实际采样有电压,且呈衰减趋势,因此怀疑电压回路有串电现象。由于是新站启动,10kV开关没有负荷,主变所带负荷全是380V站内用电负荷,因此怀疑是380V回路串电。由此可初步推断当切开#1主变变高131开关后,I段10kV和Ⅰ段380V站变立即失压,但由于380V回路可能存在环网供电,电源由Ⅱ段380V站变变低侧4QS通过联络柜内联络开关倒送回#1站用变,再反充至10kV I母线,使10kVⅠ段51TV有残留电压,引起10kV备自投Ⅰ段电压采样失电不彻底,导致10kV备自投实切动作时间不正确。
根据以上分析,将Ⅰ、Ⅱ段380V负荷全部转移至一台站用变,再进行一次10kV备自投实切实验,结果备自投动作时间、逻辑正确,实切成功,因此确定380V回路存在串电可能。查找站用变变低380V回路,发现引起问题的根本原因有:
(1)如图3所示,380V I段、Ⅱ段馈线屏各有1个空气开关分别接至10kV G18和G10开关柜,且都在合闸位置,它们都是供10kV开关柜柜顶同一段小母线使用。2个空气开关都在合位时,#1、#2站变的变低电源合环运行,此时进行10kV备自投实切试验,就会出现380V电压反送现象。
(2)在380V馈线屏处断开任何一个空气开关,2个空气开关的电源指示灯都不熄灭。经检查,发现交流回路用B相电源,而电源指示灯却接A相电源,因此无论10kV G10和G18开关柜内电压空气开关是否合上,其各自的电源指示灯都会亮,从而会误导送电人员和验收人员的正常检查。
针对380V馈线屏电源设计不合理进行如图4所示的改进,并现场注明正常运行时,断开1ZK空开,合上2ZK空开。虽然相应的1ZK、2ZK空开电源指示灯常亮,但站用变已经分列运行,且满足要求。
4 防范措施
针对此次10kV备自投实切不正确的原因,需采取一定的防范措施:
(1)设计单位应在设计图纸上标明站用电馈线屏各空气开关的用途以及是否为形成环网的空气开关。控制、加热器等交流220V回路不宜采用三相空气开关。
(2)对于站用电馈线屏有环网功能的空气开关,施工单位应做好环网功能的标识,并向运行部门交底。
(3)验收时应核对站用电环网的相位。
(4)在站用电正常运行方式中,应明确有环网功能的站用电馈线屏空气开关的正常运行方式。
(5)严格把好工程质量验收关,细化380V站变回路验收项目,保证重要回路验收到位。
5 结束语