关于一起倒母线操作引发电压切换继电器触点故障事件的分析与预防措施

关于一起倒母线操作引发电压切换继电器触点故障事件的分析与预
防措施
摘要：在进行双母线接线方式的变电站倒母操作中，相关保护装置需要进行对应的电压切换，而在此过程中，由于设备的内部的质量、特性差异等问题，往往存在导致电压切换异常的安全隐患，从而导致设备、人身等事故。

本文基于作者亲身经历的一起110kV母线倒母线操作过程中，线路保护装置电压切换异常导致该保护装置电压切换继电器触点烧坏的事件，对其原因进行分析，结合倒母线操作中，电压切换回路的原理以及导致切换异常的各种设备内部因素等情况，在倒母线闸操作的过程中，对操作步骤的完善、优化上提出一定的见解和预防措施。

关键词：倒母线电压切换触点二次并列
0、引言
倒母线是一项在变电运行工作中十分典型刀闸操作，也是一项非常重要的操作技能，在进行双母线接线方式的倒母线操作中，往往在电压切换的过程中出现异常从而导致设备事故等问题，本文将基于电压切换回路的工作原理，从变电运行值班员本身对倒母线的操作方法的改进上，预防此类型事故的频繁发生，确保设备安全稳定运行。

1、事件经过
2011年6月13日，220kV河源站进行110kVⅡ母设备全部倒至Ⅰ母运行，110kVⅡ母由运行转检修的倒闸操作，当时220kV河源站正值综合自动化改造期间，110kVⅠ母电压互感器于三天前完成更换，当日准备更换110kVⅡ母电压互感器。

220kV河源站110kV母线为双母带旁路接线方式，当时采用的倒母方法为，逐个单元倒换，当完成110kV河双线Ⅰ母侧11531刀闸合闸操作，检查一次设备合闸位置良好，二次电压切换继电器同时动作信号正常，保护装置Ⅰ、Ⅱ母电压指示灯均亮后，拉开110kV河双线Ⅱ母侧11532刀闸，此时110kV河双线1153保护装置发出告警、PT断线信号。

检查发现110kV河双线保护装置告警灯亮，Ⅰ、Ⅱ母电压指示灯均灭。

图1 220kV河源站110kV母线正常运行方式
2、处理过程
1）合上110kV母联1012开关控制电源，
2）退出110kV母线保护屏互联压板
3）退出110kV河双线距离保护。

4）用110kV旁路1090开关代110kV河双线1153开关运行，110kV河双线1153开关由运行转检修。

经继保检修人员检查，发现110kV河双线保护装置电压切换插件中的电压切换继电器的触点已经烧坏，不能正常切换二次电压回路。

后经更换电压切换插件，保护装置恢复正常。

3、事件发生前设备状况
1）2009年11月份，220kV河源变电站开始综合自动化改造包括更换部分刀闸，从综自改造开始至2011年6月份，包括配合技改施工以及特殊运行方式的需要，110kV母线倒闸操作次数达到53次。

2）220kV河源变电站110kVⅠ母电压互感器为新更换的桂林电力电容器有限责任公司生产的TYD110/√3-0.02H型电压互感器，110kVⅡ母电压互感器则为原来2003年投产的日新电机（无锡）有限公司生产的WVB110-20H型电压互感器。

3）110kV河双线保护装置于2009年12月6日投运，型号为CSC-163A
4 电压切换回路的工作原理
保护装置获取的Ⅰ母或Ⅱ母电压，是通过电压切换装置判别两母
线刀闸的位置来进行切换的。

图2为电压切换回路原理图，其中1YQJ 和2YQJ 为电压切换继电器，每个电压切换继电器内有两个线圈：一个是“动作线圈”，另一个是“返回线圈”。

“动作线圈”与刀闸的常开辅助触点串联，刀闸合位，该线圈通电；“返回线圈”与刀闸的常闭辅助触点串联，刀闸分位，该线圈通电。

图2 电压切换回路
当“动作线圈”通电而“返回线圈”不通电时，图3中的1YQJ或2YQJ 触点闭合，将该刀闸所接母线PT的二次电压引入保护装置；当“动作线圈”失电而“返回线圈”通电时，1YQJ 或2YQJ 触点断开，从而断开该母线PT的二次电压。

当两个线圈都不通电时，例如直流电源消失，YQJ 触点保持原状，以保证保护不
会因电压切换装置掉电而失去PT二次电压。

图3 二次电压至保护装置
另外，如图4所示，在断路器合闸的情况下，若两母线刀闸的辅助触点同时断开，则发出“PT失压”告警。

当双母线倒母线操作中两把刀闸同时合上时，则由两个电压切换继电器常开辅助接点1YQJ1、2YQJ1 串联后，发“继电器同时动作”信号。

图4 电压切换信号回路
4、原因分析
通过电压切换回路的工作原理的分析，造成本次事件的原因有以下几点。

1）频繁的倒母线操作，导致电压切换继电器的触点运行状况劣化。

从上述原理可以分析出，倒母线操作虽然要求一次并列运行，但
由于两段母线的电压互感器的实际特性不是完全一致，当Ⅰ母、Ⅱ母电压互感器二次处在非并列运行的情况下，二次电压必将一定程度上的相差，当母线侧的两把刀闸同时合上时，1YQJ、2YQJ 同时动作，此时两段母线的电压互感器二次实际上是通过1YQJ1 和2YQJ1 触点闭合处在并列运行状态。

通常，触点1YQJ1、2YQJ1 的设计容量并不足以完全支持电压互感器的并列、解列操作。

随着操作次数的增加，可能使其接点烧损，造成接触不良或粘连，从而导致设备异常甚至事故。

在倒母线操作过程中，每个间隔的倒换，将使两把母线刀闸辅助触点均动作一次，其操作的频繁度和破坏性对电压切换继电器的触点运行状况的影响是事实存在的。

2）110kVⅠ母、Ⅱ母电压互感器为两台不同厂家、不同运行年限的设备，特性差异显然相对更大，虽然110kVⅠ母电压互感器投运前经过各方面的试验，包括#1、#2PT的二次压差均在允许范围之内。

但之前通过数十次频繁实现电压互感器二次并列、解列的电压切换继电器的触点运行状况必然有一定程度的劣化，加之电压切换继电器以及相关插件的质量不能完全保证。

在相对更大的压差之下，用线路保护装置的电压切换继电器的触点对两台电压互感器进行并列、解列，势必对电压切换继电器触点及相关插件造成更大的损伤，甚至烧坏。

5、解决措施
5.1 结合站内设备的实际情况，完善、优化倒母线操作步骤。

在倒母线操作时，检查一次设备确处于并列运行，断开母联
断路器的操作电源，保证一次等电位操作后，增加以下步骤：
1）将电压并列装置由“分列”切至“并列”运行。

此步骤使得二次电压回路并列，保证二次电压也“等电位”，操作每个间隔时，相应电压切换继电器触点就可以“等电位”合上和切断二次电压回路。

从而改善电压切换继电器触点的运行状况，延长其运行寿命。

2）在母线间隔全部倒完后，应立即将电压并列装置由“并列”切至“分列”运行，防止母联开关断开时发生PT二次反充电的事故。

5.2 通过本次事故的经验以及对电压切换回路原理的认识，在进行倒母线操作时，还必须注意以下几点;
1) 倒母线操作时，值班员要做好监盘工作，特别是要注意有无”保护装置异常”信号出现；当Ⅰ、Ⅱ母侧两把刀闸并联时是否发出“切换继电器同时动作”信号；当其中一母线刀闸拉开后信号是否自动复归。

如果没有注意该种情况，如果线路母线刀闸常闭辅助触点故障而不能接通，导致电压切换继电器的“返回线圈”，不能励磁。

即使其中一母线刀闸拉开后，二次电压仍然通过该线路的电压切换装置保持非正常并列，此时若误以为倒母线完成，断开母联开关，运行中的母线PT将会通过二次回路向停运PT及母线进行反充电，强大的电流将烧毁PT 二次保险和电压切换插件，从而引发事故。

2）在倒母线操作完成后，断开母联开关之前，先将停运母线的PT二次保险取下，破坏二次电压通过有故障的电压切换装置进行非正常并列的条件。

防止PT反充电事故的发生。

6、结论
电压切换回路故障，刀闸的辅助触点不及时返回等故障，是一种较为隐蔽的故障，但这种故障却可能导致线路保护装置失去电压，导致距离保护误动，或者电压互感器二次反充电，以致烧毁运行电压互感器的二次保险，进而导致系统保护误动或拒动，这将给电力系统可靠运行带来相当大损害。

从上文分析可知，在倒母线操作中利用电压并列装置，进行二次电压“等电位”的操作，将有效延长电压切换继电器辅助触点的运行寿命，从而提高了电压切换回路的工作稳定。

在进行倒母线操作的过程中严密监盘，及时发现电压切换过程中出现的异常，并通过
在停运母线之前取下该母线PT二次保险，消除二次电压非正常并列的条件，对预防PT二次反充电有着切实的意义。

参考文献
[1]郭占伟,魏晓强,肖志刚等.电压切换回路故障分析[J].继电器2006.
[2]汪永华，《电气运行与检修》中国水利水电出版社.2008。