议新设备验收过程中的继电保护

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摘要：变电站新设备投运前必须进行验收，而继电保护部分在设备验收中占有相当重要的地位，本文就针对新设备的验收过程的一些继电保护二次回路的问题进行了分析。

关键词：验收继电保护 二次回路

引言

变电站新设备投运前只有经过认真、严格、规范的标准化验收，才能保证投运后的系统稳定、安全可靠运行。继电保护设备验收时需进行相关的检查和必要的试验，用以判断设备是否具备投入电网运行的条件，预防设备损坏及接线错误，保证继电保护设备安全正常运行。下面就以电压、电流、交直流回路、开关防跳和二次接地等方面的问题为例，进行具体分析。

1 电流回路

在继电保护装置交流电流回路设计过程中，应严格按照配置及反措文件的要求，进行继电保护用电流互感器二次绕组的选型和配置，防止出现保护死区。在继电保护装置和电流互感器的安装、调试、验收过程中，应做好电流互感器安装位置正确性、电流互感器二次绕组配置合理性、继电保护装置交流电流回路接线正确性检查。

在电流互感器安装调试时应进行电流互感器出线端子标志检验，核实每个电流互感器二次绕组的实际排列位置与电流互感器铭牌上的标志、施工设计图纸是否一致，防止电流互感器绕组图实不符引起的接线错误。新投产的工程应认真检查各类继电保护装置用电流互感器二次绕组的配置是否合理，防止存在保护动作死区。保护人员应结合电流互感器一次升流试验，检查每套保护装置使用的二次绕组和整个回路接线的正确性。

为防止主保护存在动作死区，两个相邻设备保护之间的保护范围应完全交叉；同时应注意避免当一套保护停用时，出现被保护区内故障时的保护动作死区。

为防止电流互感器二次绕组内部故障时，本断路器跳闸后故障仍无法切除或断路器失灵保护因无法感受到故障电流而拒动，断路器保护使用的二次绕组应位于两个相邻设备保护装置使用的二次绕组之间。

典型的正确配置如下：

2 电压回路

经控制室零相小母线（N600）连通的几组电压互感器二次回路，只应在控制室将N600一点接地，各电压互感器二次中性点在开关场地接地点应断开；为保证接地可靠，各电压互感器地中性线不得接有可能断开的断路器或接触器等。

当N600分别在开关场地接地和控制室接地时，如果系统发生故障，变电站地网将流过大故障电流，这时N600两端会出现电位差，它将造成中性点的电压相位偏移，进而影响相电压与零序电压的幅值与相位。从而可能导致距离保护、零序方向保护拒动或误动作。如果N600接触不良，也会造成中性点的电压相位偏移，所以各电压互感器地中性线不得接有可能断开的断路器或接触器，在控制室的PT转接屏上，二次绕组的接地必须各自引线接到屏柜的接地铜排上，而不能采用串接的方法。

已在控制室一点接地的电压互感器二次绕组，如认为必要，可采取在开关场将二次绕组中性点经氧化锌避雷器接地的方法避免一次过电压入侵二次回路与设备。

来自开关场的电压互感器二次回路的（A、B、C、N）4根引入线和互感器开口三角绕组的（L、N）2根引入线均应使用各自独立的电缆，不得公用，使三次绕组的接线不影响二次绕组电压回路。

以往传统电压互感器的传统接线是将二次绕组的中性线与三次绕组的N线合用一芯电缆并接地。这样当线路出口发生单相（如A相）短路接地时，二次绕组电压Ua应为0伏，但实际不为零，如当三次侧负载阻抗较小时，加上3U0的电压较高，那么在三次绕组中流过电流也大，则N线上会产生电压降，使Ua不为零，直接后果影响保护的正确测量。另外二次绕组的中性线与三次绕组的N线合用一电缆芯，在现场的保护接线时也容易把3U0的N与L错接，造成保护不正确动作。

另外，对于3U0构成的保护的测试，有以下要求：

不能以检查3U0回路是否有不平衡电压的方法来确认3U0回路是否良好；不能单独依靠六角图测试方法确认3U0构成的方向保护的极性关系正确；可以包括电流CT、PT 及其二次回路联接与方向元件等综合组成的整体进行试验来确认整组方向保护的极性正确；最根本的办法是查清CT、PT极性，所有由互感器端子到继电保护屏的联线和屏上零序方向继电器的极性，作出综合的正确判断。

3 交直流回路

控制电源与保护电源直流供电回路必须分开。每一断路器的操作回路应分别由专用的直流开关供电。

控制电源与保护电源直流供电回路分开后，若保护电源供电回路发生异常时，控制电源仍可供电，此时若发生故障开关可由手跳或手合回路控制；双重化配置后，若主I保护检修时，只需断开主I保护的供电电源，两路控制电源仍可正常运行，可提高如母差保护等跳两组跳圈的保护的可靠性。

信号回路的直流供电电源必须与保护电源、操作电源独立，不得混用造成寄生回路。

在验收中，可采用分别拉开每一断路器的控制、信号回路及保护装置的熔断器的方法，然后根据图纸，在空气开关之后的回路中量电位，确保无寄生回路或与另一断路器的控制、信号回路及保护回路有电的联系。

如下图，某220kV变电站运行人员在检查信号装置时，按下复归按钮SB，由于该站操作回路和信号回路电源混用，而恰好信号负电源熔断器FU4烧断，导致信号正电窜入控制回路，进而引起主变三侧开关跳闸的事故。

严禁交、直流回路共用一条电缆。这是因为交、直流系统都是独立系统，直流回路是绝缘系统，而交流系统是接地系统。若共用一条电缆，两者之间一旦发生短路就会造成直流接地，同时影响交、直流两个系统。平时也容易互相干扰，还有可能降低直流回路的绝缘电阻。

在验收工作中，对这一问题一定要严格把关。要重点抽查，既要审核设计图纸，又要在现场检查核对。

4 开关防跳回路

为防止开关跳跃，每个断路器都应投入防跳回路。防跳回路可由开关本体实现也可由操作箱实现，但对于在开关本体与操作箱同时设计了防跳回路的，只应投入一套。同时投入两套防跳回路时，可能导致跳合闸回路监视异常，甚至导致跳合闸回路异常。

若同时装设了两套防跳回路，其中一套在操作箱内，一套在开关内。此时应保证两套防跳回路均可投退，并修订相应的规程，确保当其中一套投入时，另一套应退出运行。

开关防跳回路应现场模拟试验。常用方法有以下几种：

1)断路器在合闸状态，将控制开关KK置于合闸位置，此时，短接出口继电器BCJ触点，断路器跳闸，防跳继电器动作，断路器不应再合闸；

2)用手按住跳闸保持继电器TBJ，使其动作，此时进行合闸操作，断路器应不能合闸；

3）将断路器常开触点DL短接，再短接TBJ常开触点，TBJ应可靠自保持（传动时应快，以防将跳闸线圈烧坏）。

同时，应结合设计图纸对照现场认真检查，防止寄生回路出现，保证开关的正确可靠运行。

5 二次接地

变电站应铺设二次接地网，以尽量使各接地点等电位，减少对保护动作行为的影响。该接地网全网均由截面不小于100 mm2 的铜排构成，分为室内和室外二次接地网。

1)沿二次电缆沟道敷设专用铜排，贯穿主控室、保护室至开关场的就地端子箱、机构箱及保护用结合滤波器等处的所有二次电缆沟，形成室外二次接地网。同时在室外场地二次电缆沟内，该接地网各末梢处分别用截面不小于50 mm2 的铜缆与主接地网可靠连接接地。

2)在主控室、保护室柜屏下层的电缆室内，按柜屏布置的方向敷设首末端连接的专用铜排，形成保护室内的二次接地网。保护室内的二次接地网经截面不小于100 mm2的铜缆在控制室电缆夹层处一点与变电站主地网引下线可靠连接。

对高频电缆具体要求如下：（1）高频电缆屏蔽层应在两端分别接地，并且高频电缆要紧靠不小于100mm2铜导线敷设；（2）在开关场侧，高频电缆的屏蔽层要与结合滤波器的二次接地端子连接，并用大于10 mm2的绝缘导线连通引下，焊接在不小于50 mm2的分支铜导线上；（3）在控制室内，高频电缆的屏蔽层要用2.5 mm2的多股铜导线直接接于保护屏接地铜排。

若变电站不铺设地网，变电站内各处电压不可能完全平衡，当线路出口等处发生故障时，由于跨步电压效应，各处压差将进一步增大，此压差必然在电缆屏蔽层中形成环流，容易引起设备误动。

值得注意的是，室外二次接地网不可以首尾相连，否则当一次发生故障或者其他干扰侵入时，二次接地网中容易形成环流，从而对连接在整个二次接地网上的设备产生长时间影响。

6 结语

新设备的验收过程，是设备投运前的最后一道关卡，关系到设备的安全正常运转，甚至是电网的稳定运行。认真细致完成验收工作，及时发现和消除设备隐患，是避免事故的重要途径，也是现场人员的一项重要工作。

参考文献 ：

[1] 国家电力调度中心 《电力系统继电保护实用技术问答》 中国电力出版社 2000年

[2] 张保会，尹项根 《电力系统继电保护》中国电力出版社2005年

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。