内桥主接线变电站电压二次回路设计讨论

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摘 要：针对以往设计的内桥主接线变电站电压二次回路，在运行中出现的问题及故障进行分析讨论，提出了保证安全运行的设计改进措施。

关键词：内桥主接线；电压二次回路设计；故障；改进。

一 内桥主接线方式

变电站的主接线有多种方式，常用到的有双母线接线；双母线分段接线；单母线接线；单母线分段接线；3/2断路器接线及内桥式接线等方式。其中内桥式接线方式是110kV及以下变电站设计中常用到的一种，如图1所示是110kV内桥接线变电站的一次主接线图。图中QF11、QF51分别是两条110kV线路的进线断路器，并兼做两台主变压器的高压侧断路器，QF31是内桥断路器，TV11、TV5是两台线路电压互感器。这种接线方式运行灵活、接线简单、节省投资，是电网末端变电站设计中优先选用的一种。

二 内桥接线变电站的电压二次回路设计

设计中电压二次回路的接线应该与一次主接线保持一致，图一的电压互感器TV11、TV31安装位置属110kV线路电压互感器，当QF11或QF31断路器合闸后，可以将它们作为虚拟的110kV母线电压互感器使用，当QF31断路器合闸后，两段母线并列运行，此时电压互感器二次回路亦应该并列运行，这样电压二次回路与一次系统的运行保持了一致。为此，以往设计电压并列装置二次回路时，体现了这一要求。如图二所示，是YQX-23J型电压并列装置直流回路接线图，图三是YQX-23J型电压并列装置交流回路接线图，图四是110kV一母电压互感器二次回路接线图。

电压并列装置主要是由双线圈、带磁保持的直流中间继电器组成，如图二所示。其中，1YQJ1-3为第一组直流中间继电器，它由线路一断路器QF11辅助触点控制，当QF11合闸1YQJ1-3动作，其动合触点闭合，如图三所示，将TV11电压互感器电压二次回路切换至A、B、C630回路，即构成虚拟的110kV一段母线电压，当QF11分闸1YQJ1-3返回，其动合触点断开，切断母线电压构成回路。2YQJ1-3为第二组直流中间继电器，它由线路二断路器QF51辅助触点控制，是二段母线电压互感器的二次电压投入继电器。3YQJ1-3为第三组直流中间继电器，它由桥断路器QF31及两侧隔离开关QS31、QS32的辅助触点控制，是一段与二段母线电压互感器的二次电压并列继电器。

两条110kV线路装设的是CSC163A微机型线路保护装置，其保护包括：分相电流光纤纵差保护；三段距离保护；四段零序电流保护等。保护装置所取的交流电压是A、B、C630母线电压。

三 设计的电压二次回路运行中出现的问题

2010年4月某日该变电站曾发生一起事故，故障发生前变电站的运行方式为断路器QF11、QF31、QF51在合闸状态，线路一、线路二、一号主变及二号主变在正常运行状态。故障发生的过程是：110kV线路一发生永久故障，线路纵差保护动作，线路两侧断路器跳闸，其中本侧QF11跳闸，紧接着110kV线路二距离保护三段动作，断路器QF51跳闸，造成了全站失压的事故。同时发现，事故发生时，两线路电压互感器的二次回路空开也跳闸断开。在对事故进行全面调查分析后，找到了事故发生的原因。

在对事故的调查中，运行人员提供了在操作中的一些问题，曾发生过当桥断路器QF31在断开位置时，对线路断路器进行合闸操作，断路器一合上，线路保护的手合加速即动作跳闸，只有在桥断路器合闸位置，线路断路器可以顺利合闸。估计原因是二次电压回路存在问题，对二次电压回路进行了检查分析，该变电站设计的二次电压回路与一次主接线保持一致，线路电压互感器TV11、TV51二次电压经小空开引出后，分别经线路断路器QF11、QF51的辅助触点控制，切换为虚拟的两段母线电压，再经桥断路器QF31的辅助触点控制，进行电压并列。线路保护所引用的二次电压是，经线路断路器QF11、QF51辅助触点切换后的虚拟两段母线电压，也就是说线路保护的电压必须在线路断路器合闸后才能获取。检查中对电压切换时间及保护动作时间进行测试，结果是断路器辅助触点切换需要23ms，而手合加速保护的动作时间是18ms，在合上断路器时保护没有电压，只有电流，造成了保护手合加速动作。这样找到了操作中出现问题的原因，也为线路保护误动的分析开阔了思路。

进一步分析事故的原因，当线路一故障，保护动作，线路两侧断路器跳闸，线路一及线路电压互感器TV11失压，由于断路器辅助触点切换较慢，两段二次电压回路仍在并列状态，线路二电压互感器TV51对线路一电压互感器TV11进行反充电，由于充电电流过大，造成两线路电压互感器的保护二次回路空开2ZKK跳闸断开，致使线路二的保护失压，此时保护尚在启动状态，又有较大的负荷电流，而距离三段又有一定的反向偏移特性，导致了线路二距离保护三段动作出口，线路二断路器QF51跳闸，造成变电站全站失压。

四 内桥接线变电站电压二次回路的改进

事故原因分析清楚后采取了一些改进措施：

⑴ 对线路保护所引用的交流电压进行了变动，将原来所引的母线电压改为线路电压，如图三中所示，由原来的A、B、C630改为A、B、C603，即在QF11、QF51断路器辅助触点切换之前，保证只要线路带电，保护装置就有交流电压，避免保护装置因交流失压而误动作。

⑵ 事故发生时，仅保护电压二次回路空开2ZKK跳闸，而计量回路1ZKK并未跳闸，分析原因是，电压互感器的保护用二次绕组容量为30VA，计量用二次绕组容量为20VA，而1ZKK、2ZKK的参数相同，显然保护二次空开额定参数偏小，造成对TV反充电时2ZKK跳闸。事故后对电压互感器保护二次回路的空开选型进行调整，增大了空开额定电流参数，防止短暂的TV反充电引起空开跳闸，造成二次回路失压。

参考文献：

王国光 变电站综合自动化系统二次回路及运行维护

[M]北京：中国电力出版社，2005.

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