摘要：根据中国南方电网有限责任公司关于调整220kV及以上母线倒闸操作流程的通知，为防止母线倒闸操作过程中电压互感器二次侧反充电，母线停电操作时，应先断开待停电母线侧电压互感器二次空气开关、再拉开待停电母线侧电压互感器隔离开关、断开母联断路器、拉开母联断路器两侧隔离开关；断开母联断路器后应检查各母线电压互感器二次电压。本文结合一起母线电压互感器反充电事故案例，通过电压互感器典型的二次回路接线及实现二次电压切换、并列的基本原理，说明反充电的原因和危害，指出新的母线倒闸操作流程存在的不足，并提出了母线停、送电操作的改善建议及防范措施，避免同类事故再次发生。
关键词：电压互感器；反充电；倒闸操作；重动继电器；二次电压
0．引言
根据中国南方电网有限责任公司关于调整220kV及以上母线倒闸操作流程的通知，母线停电操作时，应先断开待停电母线侧电压互感器二次空气开关，再拉开待停电母线侧电压互感器隔离开关、断开母联断路器，拉开母联断路器两侧隔离开关；断开母联断路器后应检查各母线电压互感器二次电压。若操作顺序出现错误，由于某种原因可能发生电压互感器二次侧反充电的情况，造成事故的发生。本文将引用一起某电站在220kV母线倒闸操作过程中因母线电压互感器二次侧非正常“并列”引起反充电的事故进行分析。指出新规程中母线倒闸操作流程仍存在的不足，提出改进建议，防止此类反充电事故再次发生。
1.事件经过
事故发生前220kV丁线、丙线运行在220kVⅠ段母线，220kV#1主变、#2主变运行在220kVⅠ段母线，220kV甲线251断路器热备用在220kVⅠ段母线，220kV乙线252断路器处于检修状态（事故前运行方式详见图1）。
2017年02月15日，运行人员在操作220kVⅡ段母线停电过程中，先将220kVⅡ段母线所供负荷倒至220kVⅠ段母线运行。完成倒母操作后运行人员紧接着进行220kVⅡ母由运行转为冷备用的操作，在操作断开220kV母联212断路器之后220kVⅠ段母线电压互感器二次空气开关跳闸，备自投装置启动。220kV备自投装置先动作跳开220kV丁线254断路器、丙线253断路器，然后合上220kV甲线251断路器，此时因满足距离手合加速保护动作条件，保护永跳251断路器，最终造成全站失压。
图1 事故前一次运行方式
2．电压互感器二次电压重动、并列原理
电压互感器二次电压重动及并列原理如图2所示。对于二次电压重动，以Ⅰ母TV为例，TV正常运行时，重动回路空气开关1QK合上，TV刀闸在合上位置，其辅助接点“1G”的常开接点闭合，重动继电器1CDJ、2CDJ励磁，TV二次回路1CDJ、2CDJ常开接点闭合。合上保护测量电压回路二次空气开关1ZKK，再经过1CDJ接点，保护测量电压回路接通，Ⅰ母TV二次电压输出给相应的保护测量装置。同理，合上计量电压回路二次空气开关2ZKK，再经过2CDJ接点，计量电压回路接通，Ⅰ母TV二次电压输出给相应的二次设备。当TV一次刀闸拉开时，重动继电器1CDJ、2CDJ失磁，1CDJ、2CDJ常开接点返回，将TV二次回路断开，使TV二次电压的有/无和TV一次的运行状态保持对应关系，这样可以有效地防止TV在检修时，二次向一次反充电，保证作业人员安全。其它母线TV也是同样的原理。
而对于二次电压并列的情况，是通过电压并列装置，人为将TV二次电压并列，保证二次负荷不因TV检修而失去电压。假设要对II母TV进行检修工作，为防止II母TV所供二次设备失去电压，保证设备正常运行，此时可以将Ⅰ母TV与II母TV二次并列，由Ⅰ母TV向II母TV二次设备输出电压，使设备继续正常运行。
TV二次并列的前提条件是对应电压等级的母联开关及其两侧刀闸在合闸位置，此时母联开关及其两侧刀闸的常开辅助接点1GM、DL、2GM闭合，将TV并列切换开关BK切换至“手动并列”位置（手动并列操作），BLJ继电器励磁，BLJ常开接点闭合，将I母TV和II母TV二次回路接通，实现了TV二次手动并列。
图2 二次电压系统简要原理图
3.二次电压切换原理
根据运行方式的需要，线路有时运行在正母上，有时运行在副母上。二次回路计量、保护等设备采集的二次电压必须与一次运行方式相对应，保证设备的可靠运行，装置的信息采集和保护动作的正确性。
当运行人员进行一次隔离开关切换时，二次电压也能自动切换。二次电压的切换是通过母线侧刀闸的辅助接点来控制，原理如图3、图4所示。当母线侧刀闸合上时，如2541刀闸合上，相应的2541刀闸常开辅助接点闭合，切换继电器1YQJ励磁，计量和保护回路1YQJ常开接点闭合，二次设备采集Ⅰ母二次电压U1。当拉开2541刀闸，合上2542刀闸后，1YQJ常开接点返回，2YQJ常开接点闭合，二次设备采集Ⅱ母二次电压U2，通过切换继电器接点实现了电压回路的切换，使二次电压与一次运行方式相对应。另外，为了提高二次电压自动切换的可靠性，1YQJ、2YQJ多采用双位置继电器，可以有效地防止直流电源消失，或刀闸辅助接点接触不良导致的异常。
图4 二次电压切换原理图（2）
4.反充电原因分析及危害
当TV反充电时，除了TV一次侧产生高压之外，还将会造成TV二次空气开关跳闸或烧毁TV并列装置内的插件和继电器，甚至引起保护动作，发生停电事故。TV的变比很大，在220kV系统中，变比 。上述事故反冲电的原理如图5所示，在倒母操作拉开220kV丁线2542隔离开关时，2542隔离开关辅助接点常闭接点未导通，导致电压切换回路中的双位置继电器未复归，保持在动作状态，使得双位置继电器1YQJ、2YQJ接点均导通，造成220kVⅠ段母线二次电压与220kVⅡ段母线二次电压通过双位置继电器1YQJ、2YQJ接点非正常“并列”。在断开220kV母联212断路器前，220kVⅠ、Ⅱ段母线均有压，图中1ZKK、2ZKK（220kVⅠ段母线TV二次空气开关），1CDJ、2CDJ（220kVⅠ段母线TV重动继电器常开接点），1YQJ、2YQJ（切换继电器常开接点），3CDJ、4CDJ（220kVⅡ段母线TV重动继电器常开接点），3ZKK、4ZKK（220kVⅡ段母线TV二次空气开关）都在合位，当220kV母联212断路器分闸时，经以上回路220kVⅠ段母线对Ⅱ段母线反充电。因为电压互感器二次绕组匝数少，二次内阻抗Z2很小，因此二次回路电流I2=U2/Z2会很大，大约在15-20A之间。并且由于反充电，220kVⅡ段母线电压为 kV，此电压将对大地产生电容电流，假如电流为5mA，则二次回路将产生 A的母线充电电流。两个电流加在一起的数值远大于TV二次空气开关的动作电流，造成TV二次空气开关跳闸。假如TV二次空气开关未能可靠跳开，反充电电流则会烧毁TV并列装置内的插件和继电器。
图5 电压互感器反充电原理图
5.操作流程存在的不足
经过此次事故后，为防止母线倒闸操作过程中电压互感器二次侧反充电，南网公司重新明确了母线停电倒闸操作流程，其中新的电气操作规程要求断开母联断路器后应检查各母线电压互感器二次电压。
对于操作中检查母线电压互感器二次电压，目前普遍的做法是用万用表测量母线电压互感器二次空气开关下端电压，通过测量停电母线电压互感器二次电压是否为零（忽略感应电），可判断母线电压互感器二次侧，是否存在因电压切换继电器常开接点同时闭合造成的二次回路“并列”。测量二次电压的操作项，根据电气操作规程放在了断开母联断路器之后执行，这样就存在一个问题，在断开母联断路器之前，已操作拉开了待停电母线侧电压互感器隔离开关，而母线电压互感器隔离开关重动继电器的常开接点接入了电压二次回路。电压重动是电压进入二次设备前必经的过程，拉开了母线电压互感器隔离开关后，重动继电器常开接点返回，二次电压回路已经断开，之后再用万用表测量电压互感器二次空气开关下端电压并没有意义，即使此时电压互感器二次回路有“并列”情况，测量到的电压也是为零（忽略感应电）。所以按照新的操作流程在断开母联断路器后检查各母线电压互感器二次电压，并不能有效地发现电压互感器二次侧是否存在“并列”情况，对防止反充电起不到实际作用。
目前普遍的母线送电操作流程：先合上待送电母线侧电压互感器隔离开关、再合上待送电母线侧电压互感器二次空气开关、合上母联断路器两侧隔离开关、合上母联断路器送电。电气操作规程对于母线送电操作中测量电压互感器二次电压未做要求，因此母线送电操作通常都没有测量电压互感器二次电压的操作。但是，按照常规的母线送电操作流程依旧有发生电压互感器二次侧反充电的风险。假设母线送电操作前电压二次回路存在“并列”，而且未能及时发现并消除，当操作到合上待送电母线侧电压互感器二次空气开关时，将会造成运行母线经电压二次回路向待送电母线反充电，导致运行母线的TV二次空气开关跳闸，正常运行的母线保护失压，甚至可能引起保护动作，发生停电事故。
6.改善建议及防范措施
6.1改善母线停电操作流程，停电操作顺序改为：先断开待停电母线侧电压互感器二次空气开关、测量母线电压互感器二次电压、再拉开待停电母线侧电压互感器隔离开关、断开母联断路器、拉开母联断路器两侧隔离开关。
按上述停电操作顺序，断开母线电压互感器二次空气开关后，正常情况下待停电母线电压互感器二次空气开关下端电压为零（忽略感应电），若测得相电压在60V左右则可判断电压二次回路可能存在“并列”。采取这种操作顺序，能通过测量二次电压有效地发现电压二次回路是否存在“并列”，防止隐患遗留到母线送电操作中，造成母线送电操作时发生反充电。
6.2改善母线送电操作流程，送电操作顺序改为：先合上待送电母线侧电压互感器隔离开关、测量母线电压互感器二次电压、二次电压正常再合上待送电母线侧电压互感器二次空气开关、合上母联断路器两侧隔离开关、合上母联断路器送电。
母线送电操作过程中，在合上母线电压互感器隔离开关后测量二次电压，电压为零（忽略感应电）再合上二次空气开关继续进行后续操作，长期的运行操作结果表明，措施可行，对母线送电过程中防止电压互感器二次侧反充电能起到有效作用。
6.3母线在停电和送电操作过程中，运行人员要加强对切换装置的监视，注意切换装置相应信号指示灯的亮/熄、后台监控机信号动作/复归、光字牌的亮/灭，若出现异常信号，应暂停操作及时检查处理。
6.4母线在停电和送电操作过程中，运行人员要加强母线电压的监视，注意后台监控机母线电压是否正常，若出现电压异常，要暂停操作及时检查处理。
7.结束语
长期的工作学习经历表明，许多事故的发生就是各种小问题叠加在一起引发的，很多事故都可以通过改善、规范我们的操作避免。作为运行人员，我们应学会在工作中勤于思考操作过程存在的不足，不断改善、优化操作流程，避免类似的事故事件再次发生。
参考文献：
[1] 云南电网有限责任公司现场电气操作票业务指导书（变电部分），Q/CSG—YNPG4SP0005-2017
[2] 景敏慧，电力系统继电保护动作实例分析，中国电力出版社
论文作者:韦锦榕,杨成会
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/3
标签：母线论文; 电压互感器论文; 电压论文; 接点论文; 常开论文; 合上论文; 断路器论文; 《电力设备》2019年第3期论文;