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    變電站PT異常故障判斷和常規站PT二次并列、切換回路分析

    分類:業界資訊 發布日期:2018-01-26

    第一部分
    變電站PT異常故障判斷講解

    第二部分
    常規站PT二次并列、切換回路分析
    電壓互感器是一種小容量、大電壓比的降壓變壓器,基本原理與變壓器相同,在一次側無電源、二次側反充電的情況下,由于其阻抗從二次側看進去非常小,很容易因為電流過大而導致互感器燒毀。因此,熟悉其二次并列、切換回路,并在操作中有效杜絕二次反充電,是非常重要的。
    常規變電站(即非智能站)的PT二次并列、切換回路由兩大部分組成,一個是電壓并列屏內的電壓并列裝置;一個是各需要用到母線電壓的各個裝置(如線路保護裝置、電度表等)內部的切換回路。
    本文擬先闡述電壓并列回路、再闡述電壓切換回路,最后闡述總圖并結合之闡述PT什么時候會反充電。


    電壓并列回路
    ? 下圖為PT并列裝置(如RCS9663D等,各裝置按統一規范設計,大同小異)的二次接線圖。
    電壓并列回路主要由以下兩個圖組成,左圖相當于“控制”回路,右圖相當于“執行”回路。即左圖中有三組繼電器,分別控制了右圖中的三組對應接點,以此來實現兩條電壓母線的并列。

    假設某站110kV系統是110kV雙母線并列接線,Ⅰ、Ⅱ母PT的二次繞組出線一般各有三組,即Ⅰ母保護測量用電壓、Ⅰ母計量用電壓、Ⅰ母開口三角電壓;Ⅱ母保護測量用電壓、Ⅱ母計量用電壓、Ⅱ母開口三角電壓。
    并列回路簡要邏輯如下:
    110kV Ⅰ母PT的二次繞組出線,先經過本體端子箱內的空開,接進電壓并列裝置,再經Ⅰ母PT的位置輔助接點,從電壓并列裝置接到Ⅰ電壓小母線(分別有Ⅰ開口三角電壓小母線,Ⅰ保護電壓小母線,Ⅰ計量電壓小母線,為分析及論述方便,統稱為Ⅰ電壓小母線),從母線上分出各個饋線供給每個需要母線電壓的裝置。Ⅱ母PT相同。
    110kV Ⅰ母PT運行,其刀閘15M5在合位,則110kV Ⅰ母電壓進到Ⅰ電壓小母線;
    110kVⅡ母PT運行,其刀閘15M4在合位,則110kV Ⅱ母電壓進到Ⅱ電壓小母線;
    110kV電壓并列裝置上的電壓并列開關打在允許并列位置,且110kVⅠ/Ⅱ母聯斷路器及其兩側刀閘15M、15M1、15M2均在合閘位置,則Ⅰ、Ⅱ電壓小母線之間的“母聯開關”接通,兩段小母線電壓并列。
    電壓并列回路的“執行部分”如下圖:





    電壓并列回路的“控制”部分如下圖:



    該圖可分為三個部分:編號為二的方框里,是控制Ⅰ、Ⅱ電壓小母線之間的“母聯開關”即并列接點的繼電器回路;編號一的方框里,是控制Ⅰ母PT刀閘位置輔助接點重動的繼電器回路;編號三的方框里,是控制Ⅱ母PT刀閘位置輔助接點重動的繼電器回路。
    三個部分里面均有J1~J6繼電器,這些繼電器為雙位置繼電器,即:對其施加動作電壓,則其動作,對應接點閉合;對其施加返回電壓,則其返回,對應接點斷開。雙位置繼電器相比單位置繼電器的優點在于,需要兩個不同的電壓來控制其動作和返回,動作返回時線圈均得電,接點受到電磁力而可靠動作。圖中如J1~J3所在的回路,通過串接不同阻值的電阻R1和R3來實現對其施加電壓的不同。
    先看框一,Ⅰ母PT有兩個位置輔助接點:PⅠG常開接點和PⅠG常閉接點。當Ⅰ母PT15M5刀閘在合位,則PⅠG常開接點閉合,PⅠG常閉接點斷開,J1~J6繼電器受到動作電壓而動作,使“執行”回路圖中的編號為Ⅱ的方框里的接點閉合。如Ⅰ母PT在運行,其二次空開均在合位,則Ⅰ母電壓進到Ⅰ電壓小母線。當Ⅰ母PT15M5刀閘斷開,則PⅠG常開接點斷開,PⅠG常閉接點閉合,J1~J6繼電器受到返回電壓而返回,使“執行”回路圖中的編號為Ⅱ的方框里的接點斷開。
    框三原理相同。
    再看框二,3QK為電壓并列裝置的“允許/禁止并列切換開關”,該并列開關有三個位置:“允許并列”、“禁止并列”、“遠方控制”。根據右側的接點位置圖可知,當切換開關打在“禁止并列”位置,則其3-4接點導通;在“允許并列”位置,則1-2接點導通;在“遠方控制”位置,則5-6、7-8兩對接點均導通。
    當切換開關在“允許并列”位置,且母聯開關、刀閘15M、15M1、15M2均在合位時,圖中1G (15M1的輔助接點)、2G (15M2的輔助接點)、DL (15M的輔助接點)也均閉合,則J1~J6繼電器得到動作電壓,“執行”回路圖中的編號為Ⅰ的方框里的接點全部閉合,兩段電壓小母線互聯。
    當切換開關在“禁止并列”位置,或15M、15M1、15M2只要其中有一個斷開時,則J1~J6得到返回電壓,“執行”回路圖中的編號為Ⅰ的方框里的接點全部斷開,兩段電壓小母線解列。
    當切換開關在“遠方控制”位置時,原理大概相同,不再贅述。
    下面結合PT轉檢修操作票進行分析。
    假設調令為:XX站110kVⅡ母PT由運行轉檢修,則操作票應如下:

    其中,
    原來Ⅰ、Ⅱ母PT均在運行,則執行”回路圖中框Ⅱ、Ⅲ中的接點均閉合;
    1-3步確認了一次在并列;
    操作4后,如前文所述,“執行”回路圖中框Ⅰ的接點閉合,兩段電壓小母線電壓并列;
    操作5-7后,框Ⅲ前面所示的PT二次空開全部斷開,Ⅱ母PT二次回路與并列裝置斷開連接。
    操作9后,框Ⅲ中的接點全部斷開。
    此后Ⅰ、Ⅱ電壓小母線完全由Ⅰ母PT供電。示意圖如下:

    Ⅰ、Ⅱ電壓小母線完全由Ⅰ母PT供電示意圖
             電壓切換回路

    假設某110kV 151線路接線如下圖所示:(220kV的線路,切換回路在操作箱里,大同小異)



    151線路一次接線圖

    以其采用的深瑞的ISA-311G線路保護裝置為例,其保護裝置內部電壓切換接線如下:


    其裝置內部有八個電壓切換用繼電器,分別為1511刀閘輔助接點控制的切換繼電器ZJ1~ZJ4,1512刀閘輔助接點控制的切換繼電器ZJ6~ZJ9,另外取ZJ5和ZJ10的常閉接點作為“切換繼電器同時不動作”信號繼電器。
    ZJ1~ZJ4與ZJ6~ZJ9均為雙位置繼電器,原理上文已有闡述。假如此時1511刀閘合上,則圖中其對應位置輔助接點1G常開接點閉合,1G常閉接點斷開,ZJ1~ZJ4得電,控制其下面的圖中紅色圓形框標注的八對接點閉合,使I母保護/測量、計量電壓進入保護裝置;如1511刀閘斷開,則這八對接點斷開,同時繼電器回路中ZJ5繼電器不得電,則其對應常閉接點閉合,報出“切換繼電器不動作信號”。
    如1512刀閘也合上,則原理同上,且兩段母線的電壓在裝置內部發生并列!
    如1511、1512刀閘同時斷開,則由ZJ5、ZJ10的常閉接點串聯報出“切換繼電器同時不動作”信號。
    另外,取ZJ4和ZJ9的常開接點串聯來報“切換繼電器同時動作”信號。原理如上,不再贅述。
    告警回路圖如下:

    完整的保護、測量電壓回路圖如下:

    ? 即如上文所述,Ⅰ母保護、測量電壓;Ⅱ母保護測量電壓經線路刀閘位置重動接點后,合成一路,進入保護屏后的保護電壓空開,再接回本裝置,作為保護程序需要的電壓信號量使用。這就是為什么每個保護裝置都取兩個母線的電壓,但是屏后只有一個電壓空開。
    其意義在于:如110kV 151線路接I母運行,則1511刀閘在合位、1512刀閘在分位,其線路保護(如距離保護)通過以上回路,實現自動判別,采Ⅰ母電壓及本線路開關CT作為保護動作判據。如151線路倒至Ⅱ母運行,則保護改采Ⅱ母電壓作為保護動作判據。假如沒有這個切換回路,如110kV雙母線分列運行,那么151線路可能接在Ⅰ母上卻去采集Ⅱ母電壓,結合本線路電流進行阻抗運算,顯然無法正確動作。
    小結:電壓切換回路意義:主要用于解決雙母線接線形式下,保護不能自行選擇母線電壓的問題。①如實反映一次刀閘位置。②當電壓切換回路失電時,仍能按失電前的工作狀態為保護裝置提供母線電壓。③當電壓切換回路失電時,應發出告警信號,提示運行人員處理。④為防止兩組母線電壓在二次側異常并列,當兩條母線的電壓切換繼電器同時動作時,也應發出告警信號。
    ?

    總回路


    電壓并列回路、電壓切換回路合起來的簡圖如下圖所示。




    上圖中,兩個粗大黑色箭頭往下的部分均為二次部分,其余為一次設備部分。二次部分中所描述的均為對應斷路器、刀閘的輔助接點。
    從該圖可以看出,Ⅰ、Ⅱ母電壓小母線從并列裝置接出,供給各個線路保護、測控裝置等。
    該圖也解釋了為什么“切換繼電器同時動作”信號可能會導致PT反充電。
    如下圖所示:假設該站只有兩條110kV線路,151線路接I母運行,152線路接Ⅱ母運行,現在操作兩條指令:1、151線路由接I段母線運行倒至Ⅱ段母線運行;2、110kV I段母線由運行轉檢修。在151倒母過程中,1511、1512刀閘同時合上時,151線路保護裝置會報“切換繼電器同時動作”信號。假設倒母完畢后,1511刀閘接點粘死,雖然1511刀閘已斷開,但其輔助接點還在閉合狀態,則“切換繼電器同時動作”信號未消失。當操作至15M開關由運行轉熱備用時,Ⅱ母PT一次側失電,I母PT經過151線路保護的電壓切換接點往Ⅱ母PT反充電,將導致Ⅱ母PT二次側空開跳開,甚至PT燒毀。該情況跟并列裝置是否在并列位置無關。

    總結:
    1.   PT運行要求:⑴電壓互感器送電時必須先合一次側后合二次側,停電時先停二次側后停一次側,防止反送電危及設備安全。⑵兩段PT二次并列時,一次必須先并列(防止反充電)⑶倒換PT前必須先將電壓并列運行,防止二次設備在倒換過程中失壓。
    2.   電壓并列必須滿足兩個條件:⑴I母、II母的母聯(或分段)開關及其兩側刀閘必須處于合閘狀態;⑵操作把手必須打在“允許并列”位置。若操作把手打在“禁止并列”位置,不論分段開關運行狀態如何,二次電壓解列。
    3.   倒母后,母聯開關由運行轉熱備用前,必須查電壓并列裝置無并列信號,各線路、主變間隔無“切換繼電器同時動作”信號。
    (來源:電網智囊團,版權歸原作者)



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