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摘要：PT接口屏是二次电压供给保护、测量、仪表等使用的中转站，相当于二次电压的小母线，是二次回路的重要组成部分。但在继电保护人员定期检查工作、技术改造等过程中却时常因误碰导致二次电压回路短路，电压失压；隐患也同样存在于运行人员倒母线操作时：母线一次解列后，由于继电器没有返回或开关接点没有到位，二次电压仍处于并列状态，一次两条母线上出现的压差在二次电压并列回路上产生环流流，进而导致距离保护、备自投误出口、误动作。通过平时的工作，对上述问题提出了改进方案并对方案中涉及的空气开关级差配合进行了探讨。
关键词：PT接口屏、二次电压失压、空气开关、级差配合
1.引言
二次电压回路对一次电压回路起着至关紧要的作用。二次电压的大小，与一次回路的电压成正比。不难看出，二次电压回路的有序运行与否将直接影响一次系统。若二次回路发生短路故障，将会引起电压互感器烧毁、电压保护误动作，甚至全站失压等一系列事故，严重威胁到电网的安全运行。
本文通过对平日工作风险及电压回路引起的事故进行归纳分析，阐述了关于PT接口屏的改进方案，并对其可行性做了详细分析。
2.二次电压回路风险
2.1 电压回路介绍
电压互感器没有熔丝，从一次侧电压互感器到二次侧电压互感器，互感产生的二次电压通过（低压）熔断器或快速空气开关，以防止电压互感器二次短路。为了保证二次电压与一次运行状态相同，取隔离开关的辅助接点在回路中，再由PT接口屏上送到各个间隔的保护装置。如下图所示，如果其中电压二次回路接点发生故障意外短路，都会引起电压总空气开关跳闸，二次电压失电。
图1
2.2 电压回路接线现状分析
图2
现今二次电压回路中，从端子箱（汇控柜）总的交流电压空气开关到保护屏内各个间隔的空气开关，其中的电缆都不存在任何保护，如果中间电缆出现短路，则会跳开总空气开关，致使该母线二次回路失去电压。PT接口屏是二次电压的母线，在一些停电工作中虽然可以通过解线的方式隔离二次电压，但解线本身也存在风险，也大大增加了继电保护人员的工作难度。
2.3电压回路短路常见原因
引起电压互感器二次回路短路故障的原因有很多，列举以下几种常见原因：
(1)回路中联接电缆短路
(2)二次回路导线受潮、腐蚀损伤而发生一相接地，逐渐又发展成两相接地短路
(3)内部存在有金属性短路缺陷，造成二次回路短路
(4)户外端子箱严重受潮，端子联接处产生锈蚀
(5)电压互感器接线中存在隐患
(6)在预试、检修过程中误碰
（1）-（5）为不可预测因素，（6）为可预防因素，这表明二次回路中除了人为因素外，还存在大量的自然因素，所以二次电压回路有必要增加一级保护，排除不确定因素对设备的威胁。
图4
在Ⅰ母刀闸分开后，电压切换（双位置）继电器没有返回，则引起保护电压切换装置内部异常，导致Ⅰ母、Ⅱ母二次电压长期处于并列状态。故障产生的电压波动在Ⅰ母、Ⅱ母上产生压差，此压差在二次并列的切换回路上引起环流，造成Ⅰ母、Ⅱ母PT空气开关跳闸。
图5
某线路挂Ⅰ母运行，其Ⅱ母刀闸的常闭辅助触点没有断开，Ⅰ母Ⅱ母二次并列运行，若此时Ⅰ母故障，母线一次失去电压，Ⅱ母PT通过电压切换回路对Ⅰ母进行二次反充电，因电流很大，Ⅱ母PT总空气开关跳开，二次母线失压，可能导致距离保护误动作，跳开Ⅱ母所有间隔,引起全站失压。
图7
查绝缘寄生时，如果万用表在通断档，亦有可能误碰了交流电压回路造成短路，则电压总空气开关跳闸，保护误动作；在一些回路比较旧的变电站中，中央信号继电器屏（PT接口屏）回路编号与图纸不对应，则给交流电压拆除造成不便。
3.4事故原因分析总结
刀闸常开、常闭辅助触点；继电器；继电器接点的误动作或失灵都有可能对电压二次回路造成影响并发展成事故。为了防止此类问题，首先运行人员在倒母线操作时需要留意继电器同时动作信号，但如果在没有操作时发生了故障，则事故变得不可避免。故提出以下改进措施：在PT接口屏增设一级保护（空气开关），既保护了二次电压回路的短路不会影响电压总空气开关进而影响一次设备，又可以实现一次停电的同时，二次也停电，大大减少了继保人员的工作风险和难度，也着实提高了电网安全运行的可靠性。
4.PT接口屏增设空气开关方案
4.1方案一
在PT接口屏增设空气开关，通过级差配合来实现电压总空气开关到各个间隔电缆的二级保护，达到本间隔空气开关只保护本间隔的目的。
优点：能切实地分开一次、二次电压回路；能保证二次电压回路保护具体到各个间隔；同时能规避电压切换回路继电器、接点不可靠带来的安全隐患。
缺点：空气开关级差配合存在难度；改造成本高。
如图所示，以220kV主一保护为例，从一次电压互感器下端的电压总空气开关，到PT接口屏的二级空气开关，到保护屏内的第三级空气开关，一共三级空气开关。
关于级差配合，在短路保护区有：
Iot1 /Iot2 ≥kc2 （2）
式中：Iot1、Iot2分别为后、前两级自动空气开关的瞬时脱扣电流；kc2为两级自动空气的瞬时脱扣系数，与断路器型式和性能有关，kc2≥1.5。
一般220kV和10kV的电压总空气开关的额定电流为5A，而保护屏的空气开关额定电流为2A，只要增设一个3A的空气开关在PT接口屏，即可满足瞬时脱扣系数大于等于1.5（6A[5A]：3A：2A）；个别
图8
站的110kV总空气开关额定电流为4A，则需要降低型号，减小瞬时脱扣电流。
于空气开关型号电磁脱扣电流：
A型：2～3In；
B型：3～5In；
C型：5～10In；
D型：10～20In；
如果总空气开关为B4（4为额定电流4A）型，则更换为C4型，保证额定电流不变，脱扣电流变为20～40A，而保护屏空气开关为B2,脱扣电流为6～10A,PT接口屏选择B3型即可（20A:9A:6A、40A:15A:10A）。
3.2方案二
在PT接口屏增设空气开关，把各个间隔保护屏改为刀闸。
免除了级差配合的难度，同时保证定检工作时能切断一次电压与保护屏以下电压的联系，以实现一、二次电压分离，确保二次电压回路不会对一次反充电。
图9
如图所示，在定检工作中，继电保护人员只需要打下保护屏的刀闸就可对回路进行加压试验。
在计量电压回路中，为了保证电压压降误差最小，计量准确，不考虑增设空气开关。开口三角电压回路则明文规定不能增设空气开关、
熔断器等断点，故也不增设空气开关。
图10
如图所示，220kV具有双重化配置，从PT接口屏到各个线路、主变间隔的保护屏需要有A、B两套保护共需要增设两个空气开关，该类间隔同时具有Ⅰ母、Ⅱ母两条母线电压之间切换的电压切换回路，所以两条母线的各两套保护，一共需要四个空气开关；而像故障录波、安稳屏不存在双重化配置，所以只需两个空气开关。具体实施如下图
图11
5.结束语
在电力系统中，二次回路对保障电网安全起着至关重要的作用。为了保证继电保护装置的正确动作保护电力系统，二次电压回路本身的安全也变得尤为重要。所以，在不影响一次设备的运行条件下，在二次PT接口屏装设空气开关，保护二次电压回路，消除电缆受潮短路的隐患，降低电网运行风险，提高供电可靠性。
论文作者:曾宇
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/18
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