母线电压切换

关键词： 切换 电压 接线 继电器

母线电压切换（精选八篇）

母线电压切换 篇1

关键词：110kV,输电线路,电压切换,微机化

0 引言

110 kV电压等级输电线路广泛使用双母线接线方式;对于母线系统上所连接的电气元件,在两组母线分开运行(例如母联断开)时,为了保证其一次系统和二次系统电压的对应,要求保护及自动装置的二次电压随同主接线一同切换[1]。

目前110 kV输电线路普遍采用配置在微机线路保护装置中的传统中间继电器原理的电压切换功能(以下简称传统电压切换功能);由于线路隔刀辅助触点存在可靠性差的缺陷,传统电压切换功能存在较多问题。

1 传统电压切换功能原理介绍

传统电压切换功能利用线路隔离开关辅助触点重动中间继电器,再利用中间继电器触点构成电压切换回路,完成电压切换功能。

如图1所示,双母线接线方式下母联断路器2DL断开,如果线路1连接在Ⅰ母线,则Ⅰ母刀闸1G闭合,Ⅱ母刀闸2G断开,线路保护应选用1PT二次电压。

如图2所示的电压切换回路采用单线圈中间继电器,不带自保持功能,在切换回路直流失压后会造成保护装置失压;如果线路连接在Ⅰ母,Ⅰ母刀闸1G动合触点闭合,1YQJ中间继电器动作,1PT二次电压经1YQJ-1至保护电压输入;而Ⅱ母刀闸2G动合触点打开,2YQJ中间继电器未动作,2PT二次电压回路断开。

如图3所示的电压切换回路采用双线圈中间继电器,带自保持功能,在切换回路直流失压后会保持原有电压切换回路的导通,不会造成保护装置失压;如果线路连接在Ⅰ母,Ⅰ母刀闸1G动合触点闭合,动断触点断开,1YQJ中间继电器动作,1PT二次电压经1YQJ-1至保护电压输入;而Ⅱ母刀闸2G动合触点断开,动断触点闭合,2YQJ中间继电器被复归,2PT二次电压回路断开。

图2所示电压切换原理优点为回路简单,缺点为刀闸辅助触点不可靠时易引起保护装置失去交流电压;图3所示电压切换原理优点为切换直流电源消失时不会引起保护装置失去电压,缺点为回路复杂,刀闸辅助触点不可靠时易引起PT二次回路反充电。

电力系统运行规程管理明确规定[2],系统一次设备倒闸操作时,应防止PT二次回路向一次设备反充电,以避免产生大电流,将运行的另一组PT二次保险熔丝熔断。

2 传统电压切换功能的主要问题

传统电压切换功能的主要问题在于刀闸辅助触点可靠性差及Ⅰ母、Ⅱ母PT的二次回路存在电气耦合。

虽然近年来国产电气设备的制造水平及产品质量有了较大的提高,但附属设备如断路器及隔离刀闸辅助触点仍经常出现触点氧化、机构松动出现接触不良或转换不到位的现象。

传统电压切换回路经常会出现由于隔刀辅助触点状态不正确或二次接线错误引起电压切换回路烧毁、保护装置失去交流电压的现象。

本文通过传统电压切换回路现场出现的几起事例,分析了传统电压切换回路损坏的具体原因。

事例1[3]:

某110 k V变电站接线形式如图4所示。某日,由于一、二次设备检修,运行方式为单母线运行,即:Ⅰ母线运行、Ⅱ母线停电检修,当一、二次设备检修完毕后,恢复一次正常运行方式时,首先投入停运母线的PT一次隔离开关,然后运行人员投入PT二次保险,此时,发生了运行中Ⅰ母PT即向停运Ⅱ母线PT反充电事故,运行中Ⅰ母线PT二次保险当即熔断,全站保护装置失压。

事故原因分析:电压切换原理如图3所示,在Ⅰ母运行、Ⅱ母检修时,线路由Ⅱ母切换到Ⅰ母,与Ⅱ母连接的隔离刀闸动合触点断开,但动断触点未闭合,2YQJ继电器一直处于动作状态未复归,此时1YQJ继电器也处于动作状态,造成如图5所示电压切换回路的导通;当投入Ⅱ母PT保险时形成Ⅰ母PT向Ⅱ母PT反充电,回路出现大电流,引起Ⅰ母线PT二次保险熔断。

事例2:

某110 k V变电站现场接线如图4所示,母联断路器处于合闸位置,某新投运线路连接在Ⅰ母线时进行倒排操作(线路由Ⅰ母线切换至Ⅱ母线);先合上线路和Ⅱ母的连接刀闸,然后再打开线路与Ⅰ母的连接刀闸;在合上Ⅱ母刀闸的瞬间电压切换回路烧毁。

事故原因分析:电压切换原理如图3所示,新投运线路Ⅱ母PT的二次回路相序错误,相序为B、C、A;由于线路连接在Ⅰ母线,正常时无法监视Ⅱ母PT的电压回路是否正常;在倒排过程中Ⅰ母PT与Ⅱ母PT并列时,出现如图6所示的A-B、B-C、C-A相短路过程,回路出现大电流,造成电压切换回路烧毁。

事例3[4]:

某110 k V变电站现场接线如图4所示,母联断路器处于合闸位置,线路连接在I母线时进行倒排操作;由于其它原因倒排过程中Ⅰ、Ⅱ母PT并列时间较长,引起电压切换回路烧毁。

事故原因分析:电压切换原理如图3所示,由于Ⅰ、Ⅱ母PT二次负载存在差异,Ⅰ、Ⅱ母PT二次对应相电压存在电压差,在倒排过程中Ⅰ、Ⅱ母PT长时间并列运行时,如图7所示切换回路内阻非常小(约0.1~0.2Ω),回路中长时间存在的电流引起发热,造成印制电路板烧毁。

事例4:

某110 k V变电站现场接线如图4所示,线路连接在Ⅰ母线,正常运行过程中电压切换回路烧毁。

事故原因分析:电压切换原理如图3所示,线路连接在Ⅰ母线,Ⅰ母刀闸动合触点应闭合,Ⅰ母刀闸动断触点应断开;实际运行过程中现场Ⅰ母刀闸动断触点异常闭合,造成1YQJ继电器动作及复归线圈均带电导通(如图8所示);由于某制造厂家所用双线圈继电器不允许两个线圈长时间同时接通,由于发热引起中间继电器线圈烧毁。

3 微机化的电压切换设计思路

伴随着微机保护的迅猛发展,微机保护以其强大的计算功能、完善的自检功能、可靠性高的优点得到了广泛的应用。本文提出一种基于微机保护软件实现的线路保护电压切换方案,解决了传统电压切换功能存在的上述问题。

微机化的电压切换功能引进本线路间隔的Ⅰ、Ⅱ母隔离刀动合触点,同时分别引进Ⅰ、Ⅱ母PT的二次电压(如图9所示),由保护软件根据隔离刀闸辅助触点的状态识别线路的运行方式,选择与运行方式对应的PT电压;此外,微机保护还可以完成对刀闸辅助触点及本间隔非运行PT电压的实时监视及自检,实现电压切换功能的智能化。

微机化的电压切换功能逻辑图如图10、图11所示,主要包括方式识别及保护电压切换两部分逻辑、自检功能。

方式识别逻辑如图10所示,主要实现以下功能:

(1)Ⅰ母刀闸动合触点动作且Ⅱ母刀闸动合触点不动作,识别为线路连接在I母方式。

(2)Ⅱ母刀闸动合触点动作且Ⅰ母刀闸动合触点不动作,识别为线路连接在II母方式。

(3)I母刀闸及II母刀闸动合触点均动作,识别为I、II刀闸触点同时动作并发告警信号。

(4)Ⅰ母刀闸及Ⅱ母刀闸动合触点均不动作,识别为Ⅰ、Ⅱ刀闸触点同时不动作并发告警信号。

(5)当装置识别为线路连接在Ⅰ母时Ⅱ母刀闸动合触点动作,识别为线路连接在Ⅰ母时Ⅱ母刀闸触点动作方式。

(6)当装置识别为线路连接在Ⅱ母时Ⅰ母刀闸动合触点动作,识别为线路连接在Ⅱ母时Ⅰ母刀闸动作。

微机化的电压切换逻辑具体如图11所示,本文着重介绍了保护选用Ⅰ母PT的各种情况。

(1)线路连接在Ⅰ母方式时,保护选用Ⅰ母PT;如果Ⅱ母PT隔刀动合触点未动作则一直选用Ⅰ母PT,实现传统电压切换回路的自保持功能。

(2)线路连接在Ⅱ母方式时Ⅰ母刀闸动合触点动作,并且Ⅰ母PT电压大于0.8UN,则应为倒排操作,为了防止倒排操作过程中保护失去电压,立即选用Ⅰ母PT。

(3)线路连接在Ⅰ母时Ⅱ母刀闸触点动作,如果Ⅱ母PT电压小于0.8UN,则应为刀闸动合触点误动作,仍选用Ⅰ母PT电压。

4 结论

微机化的电压切换功能实现了对刀闸辅助触点及PT电压的实时监视及自检,彻底消除了PT二次回路间的电气耦合,解决了传统电压切换功能的各种缺陷,具有非常重要的实际应用价值。

参考文献

[1]王梅义.四统一高压线路继电保护装置原理设计[M].北京:水力电力出版社,1990.WANG Mei-yi.Reunification of the Four High-Pressure Line Relay Protection Device Design Principles[M].Beijing:Hydraulic and Electric Power Press,1990.

[2]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护规定汇编[M].北京:中国电力出版社,1997.National Electric Power Dispatching and Communication Center.Power System Protection Regulations Rules Gather[M].Beijing:China Electric Power Press,1997.

[3]谢春明.CZX-12A操作箱电压切换问题[J].农村电气化,2006,232(9):33-34.XIE Chun-ming.CZX-12A About Operation Device and Voltage Switching Device Problem[J].Rural Electrification,2006,232(9):33-34.

母线电压切换 篇2

关键词：过电压；铁磁谐振

1 概述

铁岭发电厂220kV变电所安装的断路器均为LW—220H型六氟化硫断路器，每台断路器有两个断口，为提高其开断能力每个断口均有一支2500PF的均压电容器与其并联。所安装的母线电压互感器为JCC5—220串级电磁式电压互感器。每台电压互感器外侧并联一台防止过电压性能较好的Y10W—220型氧化锌避雷器。

在一次操作中，当由220kV铁调线向220kV I段母线充电时，曾发生一起断路器均压电容与母线电磁式电压互感器所引起的铁磁谐振过电压事故。现将事故的经过、现象、原因分析及有关抑制铁磁谐振的措施简述如下。

2 事故经过及其现象

此次操作，准备由调兵山一次变经铁调线220kV线路向铁岭电厂220kV I段母（空母线）充电。操作过程中，先将220将kV I母线PT一次刀闸合上。17时25分，将铁调线线路侧隔离刀闸合上。17时30分，在将铁调线I母线侧隔离刀闸合上瞬间（当时断路器在开位），母线电压表指示满刻度（330kV），变电所出现强烈的弧光，并伴有异常响声，待充电的I母线（管形铝母线）发生较大幅度较长时间的抖动。

17时33分，将铁调线母线侧刀闸拉开，母线电压指示回零，异音消失，母线抖动减弱。17时35分，到现场检查设备，发现I母A相PT顶部有微弱渗油现象。次日对断路器、CT、I母PT进行了高压试验，所试项目均合格，有色谱分析结果各气体组分亦均合格。

3 事故原因分析

根据上述操作程序及异常现象，可以确认本次事故属一起铁磁谐振过电压事故。更确切地说这是一起由断路器断口均压电容器抗与I母线上的电磁电压互感器一次绕组非线性激磁感抗的不利组合而产生的铁磁谐振过电压。

本次铁磁谐振过电压的产生是由于当合上铁调线线路侧和母线侧刀闸后，带电的铁调线通过合位刀闸将220kVI段母线对地电容、母线PT一次绕组电感与待合处于热备用状态的断路器均压电容、铁调线对地电容均接入系统构成电气回路。一旦其回路中的容抗和感抗匹配（不利组合），即便引起了铁磁谐振。

铁磁谐振一旦发生，便产生比较高的过电压，励磁电流也很大，有关资料介绍220kV的电磁电压互感在发生铁磁谐振时，其励磁电流最大可以达额定空载电流的70多倍。如此巨大的过电流在较短时间内就可以使互感器损坏。

由于三相电磁式电压互感器的励磁特性分散较大，在发生谐振时，互感器二次侧三相电压大小不同。因此，过电流大小及其后果也不相同。同时，互感器开口三角也反映有相当高的电压。铁岭厂发生的该次铁磁谐振，设备之所以没有遭到损坏，一是本次谐振消除得及时持续时间短，二是保护性能较好的Y10W—220氧化锌避雷器发挥了良好的作用。

上述所发生的谐振是断路器开断状态接受充电时发生的。反之，若上述系统已带电，准备停电时，在断开已合的断路器时，也有可能发生类似的谐振过电压，所以也必须引起高度的重视。

4 谐振一旦发生所采用的应急措施

凡是没有采用任何抑制谐振措施的系统，在操作过程中一旦发生铁磁谐振，必须采取应急措施，以便在短時间内有效地消除，确保系统稳定和设备安全。因此，首先应能正确地判断所发生的异常现象是否为铁磁谐振。为此，在投切母线（特别是空母线）操作过程中，必须监视母线三相电压，这种电压有可能在一相、二相或三相中发生，各相的过电压幅值也不尽相同，所以必须同时监视三相电压是否出现异常升高的现象。

一旦确认发生的异常为谐振，此时必须严禁合电源断路器向母线充电。否则会造成严重的不良后果。轻则会使虽然谐振的威胁而没有损坏的设备遭到损坏。重则会使已因经谐振有可能受损的互感器的损坏程度扩大，以至造成互感器爆炸。

一旦系统发生谐振，并得以确认，必须及时采取有效的应急措施，破坏其谐振条件，使谐振予以消除。可供采用的有效应急措施如下：

①向已谐振的系统投入空载变压器或空载长线路；

②拉开处于谐振系统之断路器两侧的隔离刀闸（采用远方操作）。

5 抑制铁磁谐振过电压的技术措施

目前，在电力系统中已被采用的有效措施大致有下述几种。

①对新建的或扩建的变电所，宜采用电容式电压互感器，有经济条件的可将原电磁式电压互感器更换为电容式电压互感器。

②对采用电磁式电压互感器的，应选用伏安特性（即饱合特性）较好，且三相近于相同的。

③对于系统原有的电磁式电压互感器，必须持定期检测其伏安特性和感应耐压试验，对于特性差的和试验结果不好的及时予以更换特性好的产品。

④对于可能造成处于热备用状态的断路器和带电磁电压互感器的空母线串联工况的（即感抗和容抗匹配的工况），应采取合理的操作程序，即采用带电投切电压互感器的方式，避免形成谐振回路。

⑤在电压互感器二次侧开口三角处加装非线性电阻，如消谐灯，高瓦数白炽灯，对谐振加以阻尼。

⑥在电磁电压互感器二次测或一次侧串联或并接阻尼电阻，使其在正常运行时推出运行，只有操作时才投入，以免增大系统有功损耗。

⑦设法增大母线对地电容量。如采用投空变，投空线路或加装移相电容。

⑧安装微机型自动消谐装置，实现自动消谐。

参考文献：

[1]要焕年，曹梅月.电力系统谐振接地[M].中国电力出版社.

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母线快速切换原理特点 篇3

关键词：快速切换装置原理,切换方式

1 概述

以往母线用电切换大都采用工作电源的辅助接点直接 (或经低压继电器、延时继电器) 起动备用电源投入。这种方式未经同步检定, 电动机易受冲击。若经过延时待母线残压衰减到一定幅值后再投入备用电源, 电动机组的自起动电流很大, 母线电压将可能难以恢复, 从而对生产设备的稳定性带来严重的危害。故6KV工作母线采用了备用电源快速切换装置。该装置可避免备用电源电压与母线残压在相角、频率相差过大时合闸而对电机造成冲击, 如果失去快速切换的机会, 则装置自动转为同期判别或判残压及长延时的慢速切换, 同时在电压跌落过程中, 可按延时切去部分非重要负荷, 以利于重要设备的自起动。提高母线切换的成功率。

2 快速切换、同期判别切换、残压切换、长延时切换的原理及关系

图1所示为母线系统的某一段接线图, 图2为电动机切换时的等值电路图。图中Us-电源电压;Ud-母线上电动机的残压;Xs-电源等值电抗;Xm-母线上电动机组和低压负载的等值电抗 (折算到高压母线压) ;ΔU-电源电压与残压之间的差拍电压。

由图1所示, 正常运行时, 母线电源由发电机端经高压工作变压器提供, 备用电源由高压母线或由系统经起动/备用变提供。当工作电源侧故障时, 工作分支开关1DL将被跳开, 此时连接在母线上的旋转负载部分电机将作为发电机方式运行, 部分电机将惰行, 此时母线上电压 (残压) 的频率和幅值将逐渐衰减, 此时如备用电源2DL及3DL合上, 不可避免地将对母线上的电机造成冲击, 严重威胁旋转负载的自起动及安全运行。

图2所示为电动机重新接通电源时的等值电路图和相角图, 从图中可以看出, 不同的θ角 (电源电压和电动机残压二者之间的夹角) , 对应不同的ΔU值, 如θ=180o时, ΔU值最大, 如果此时重新合上电源, 对电动机的冲击最严重。根据母线上成组电动机的残压特性和电动机耐受电流的能力, 在极坐标上可绘出其残压曲线。

电动机重新合上电源时, 电动机上的电压Um为:

式中Xm-母线上电动机组和低压负荷折算到高压母线压后的等值电抗;Xs-电源的等值电抗;U-电源电压和残压之间的差拍电压。

令Um等于电动机起动时的允许电压, 即为1.1倍电动机的额定电压UDe:

则:

令:

假设K=0.67, 计算得到△U (%) =1.64。在图3中, 以A点为圆心, 以1.64为半径绘出A'-A"圆弧, 其右侧为备用电源合闸的安全区域。在残压特性曲线的AB段, 实现的电源切换称为“快速切换”即在图中B点 (0.3秒) 以前进行的切换, 对电机是安全的。延时至C点 (0.47秒) 以后进行同期判别实现的切换称为“同期判别切换”此时对电机也是安全的。等残压衰减到20%~40%时实现的切换, 即为“残压切换”。该切换可作为快速切换及同期判别功能的后备。为确保切换成功, 当事故切换开始时, 装置自动起动“长延时切换”作为事故切换的总后备。

3 母线残压特性曲线的影响因素

由于厂用母线上电动机的特性可能有较大差异, 合成的母线残压特性曲线与分类的电动机相角、残压曲线的差异也较大, 因此安全区域的划定严格来说需根据各类电动机参数、特性、所带负荷等因素通过计算确定。实际运行中, 可根据典型机组的试验确定母线残压特性。试验表明, 母线电压和频率衰减的时间、速度和达到最初反相的时间, 决定于试验前该段母线的负荷。根据残压特性可确定允许备用电源合上的最大相角差, 考虑断路器的合闸时间, 可进而整定出允许合闸前的最大相角差和频率差。

假定事故前工作电源与备用电源同相, 并假定从事故发生到工作开关跳开瞬间, 两电源仍同相, 则若采用同时方式切换, 且分合闸错开时间 (断电时间) 整定得很小 (如10 ms) , 则备用电源合上时间角差也很小, 冲击电流和自启动电流均很小。若采用串联切换, 则断电时间至少为合闸时间, 假定为100 ms, 对600 MW机组, 相角差为20°~30°。备用电源合闸时的冲击电流也不很大, 一般不会造成设备损坏或快切失败。有关数据表明:反相后第一个同期点时间为0.4~0.6 s, 残压衰减到允许值 (如20%~40%) 为1~2 s, 而长延时则要经现场试验后根据残压曲线整定, 一般为几秒, 自启动电流限制在4~6倍。可见, 同期捕捉切换, 较之残压切换和长延时切换有明显的好处。目前所用的真空开关, 合分闸时间很短, 这为实现快速切换提供了必要条件。

参考文献

母线电压切换 篇4

1 电源快速切换基本原理

由于各电动机的容量、参数不一致, 电动机之间将有电磁能与动能的交换, 此时部分异步电动机实际上已转入异步发电机运行工况, 因此工作母线的电压即是多台异步发电机发出的反馈电压的合成, 称为母线残压。切换逻辑是指跳开工作开关和合上备用开关的顺序, 主要有串联切换、同时切换和并联切换。所谓起动逻辑, 就是装置起动电源切换的条件判据, 电动机在短时间内将继续旋转, 并将磁场能转变为电能。电源快速切换主要由起动逻辑、切换逻辑和实现逻辑等三部分组成。实现逻辑就是什么条件下发合备用开关命令的判据, 由于大量旋转负荷的存在, 造成不必要的重起动, 主要有保护起动、无流起动、变位起动及失压起动等。而快切可以化弊为利, 利用残压缓慢变化的特性, 实现快速切换或同期捕捉切换, 配合一定的外部电路, 残压的幅值和频率将随时间逐渐衰减, 残压与备用电源电压间的相位将逐渐增大。为保证切换安全, 一般应使合闸时电动机承受的电压, 通过负荷预测, 将大大减少电动机重起动次数。工作电源故障时装置的根本目标是既要在工作母线电压幅值较高的时候将备用电源投入, 适时将备用电源投入, 达到工作母线电压降幅最小、对负荷冲击尽可能小的效果。更要确保投入时对负荷设备的冲击在允许范围之内。快切装置应用于400V电源切换, 毫无疑问是一个更好的解决方案。

2 低压母线连续供电方案

2.1 电动机的重起动

电动机重起动作为电动机保护控制器的一项重要功能, 不仅与电源有关, 而且与生产工艺有关。连续运行的电动机在系统短暂失电时, 为了尽快恢复工艺流程, 电源恢复时可以自动重新起动。电动机重起动需要很大的容量, 决定再起动的是系统容量和电动机母线允许的压降, 电动机的分批起动也是由这些因素决定的。在失压重起过程中, 电动机是从失速到增速的过程。要避免这种冲击, 若在短时间内无法切换至备用电源, 在两侧进线都失电的情况下, 这些都会造成系统的短时失电。短时失电可能是本级电源切换引起的, 在电源恢复后重新起动。也可能是上级电源故障引起的电源恢复后, 需要电动机的再起动来实现设备的连续化生产。电源若超过了一定时间不曾恢复, 当电源恢复时, 由于电动机的转速无法突变, 造成电磁功率和机械功率的不平衡, 以免发生人员伤亡和设备损坏。这将会造成很大的力矩冲击, 有些负荷因工艺要求不能承受这样的冲击。快切取代备自投后, 快切可能在个别情况下快速切换不成功。

2.2 低压母线应用遇到的问题

鉴于电源快速切换在工企中高压电压等级得到了很好的应用, 由于母线电压故障相电压接近于0, 考虑能否同样可以用在低压来解决因故障导致的停机问题。通过在两个钢铁厂低压母线进行的试用研究, 发现单独应用电源快速切换存在很大的问题, 很难在电源故障情况下实现不停机的电源切换。经过分析发现, 接触器线圈电压通常额定220V, 目前约定俗成的做法都是直接由低压母线经隔离变得到。由于释放延时太短, 相关接触器主触头可能在变压器主保护动作前就跳开。相对于低压电机, 这样的时间足够将失电负荷转移到备用电源。而面对几乎没有延时的接触器, 可能在电源快速切换起动之前接触器主触头就已跳开, 如果发生金属性接地或两相短路等严重故障时, 单凭电源快速切换根本无法实现在故障情况下的低压电机不停机切换。

3 解决方案

3.1 采用UPS电源交流接触器

基于UPS电源的交流接触器抗晃电技术是应用成熟的UPS技术, 为低压配电柜的二次控制部分提供可靠的电源。另外, 当配电柜的主母线失电超过一定的时间后, 提供的可靠电源正常工作, 结构简单, 在低压配电柜里构建独立的供电系统, 则根据该系统二次控制部分设定断开输出, 避免事故的发生。根据系统特点和设定保持主触头的吸合, 避免了由于晃电的发生引起的电机停机甩负荷事故。该系统可以可靠地防止由于晃电带来的不必要的停机甩负荷事故的发生, 在系统发生短时的晃电时, 接触器的线圈能够依靠UPS, 二次控制回路不增加接线难度、适合配备于多数量回路有抗晃电要求的配电柜中。

3.2 采用抗晃电交流接触器

抗晃电交流接触器是一个双线圈的交流接触器, 在晃电情况下, 交流接触器的启停和常规交流接触器没有任何区别, 若工作电压降低到接触器的保持电压以下时, 控制模块开始工作, 以储能释放的形式保持接触器继续吸合, 电源正常情况下, 控制模块处于储能状态, 当电源电压恢复后, 控制模块又转入储能状态。

结论

在大量旋转负荷的母线上, 备自投显然不适合进行电源切换。对外部电路做些调整, 提出一个完整的解决方案, 使低压电机在面对电源故障情况下也可实现不停机的电源切换, 将电源快速切换装置与经过防晃电设计的交流接触器配合。快切的参与可以做到母线瞬时断电而电动机不掉电。电动机保护控制器中的失压重起功能, 快切可以更好地胜任。针对在该电压等级应用遇到的问题, 可以使电动机在短时断电实现分批起动, 为企业的连续生产及安全运行提供了一套行之有效的方案。

参考文献

[1]郭伟, 叶留金.厂用电切换方法的应用与研究[J].电力系统自动化, 1999, 22 (15) :26-29.

[2]苗世华, 李杰, 宗洪良.工业企业电源快速切换装置在低压母线的应用[J].电力系统保护与控制, 2011 (6) :76-79.

[3]宋继孚, 李瑞江.操作过电压引起的低压厂变烧坏的事故分析[J].电气应用, 2007, 26 (4) :55-58.

[4]吴宏伟.UPS抗晃电技术及其应用[J].甘肃科技纵横, 2008, 37 (2) :38-41.

母线电压切换 篇5

关键词：工业企业,快速切换,同捕切换,同步发电机

因故障或误操作导致进线断路器跳闸时,厂用电工作母线失电将对整个工厂设备的安全可靠运行产生重大影响[1]。而备用电源切换装置是保证厂用电安全可靠运行的重要设备。当工作母线失去电源时需要通过备用电源切换装置投入备用电源,以保证向厂用负荷正常供电。而此时失电母线的残压和频率会不断衰减[2],其与备用电源电压的相角、幅值产生差值,随着残压的快速变化,失电母线与备用电源电压的相角差逐渐拉开,这就要求必须在快速变化中找出恰当的时刻进行合闸,以满足合闸瞬间电动机的冲击电流最小,减小对电动机的损害。常用切换装置需满足一定的相角差、频率差以及残压等判别条件才能成功切换。许多石油、化工等厂矿企业在厂用母线侧加装了同步发电机,不仅提高了供电可靠性,加强了对本地重要设备的持续供电,而且提高了工厂备用电源切换的成功率。文中对带发电机母线的工业企业电源切换过程进行了研究。

1 切换原理简述

工业企业常见的接线如图1所示。正常运行时,两段母线分列运行。当进线1或进线2发生故障时,线路保护动作,母线失电。此时快切装置应跳开进线开关,合上分段开关,由对侧进线带两段母线运行。

系统的等值电路和相量[3]如图2所示。

图中Ud为母线残压;Us为备用电源电压;ΔU为正常电源与失电母线间的电压差,通常通过冲击电流表现出来;Xm为失压母线上电动机组的等值电抗;Xs为备用电源的等值电抗。从图中可以看出电压差ΔU与θ角(Us和Ud二者间的夹角)和残压Ud相关。定义Um为电动机绕组承受的电压,则有:

令

则

为保证切换安全,定义合闸时电动机所能承受的电压不大于1.1倍的额定电压UN[4]。因此有:

从而

用极坐标表示的残压相量变化轨迹如图3所示,即以A为圆心,以为半径作圆,A'～A"右侧为备用电源允许切换的安全区域,左侧则为不安全区域。

可见,Xm越大,即电动机容量较小时,K值越大,残压相量图中的安全区域圆面积越小,安全稳定裕度越小,即图3中的A'～A"向右移至B'～B",相应安全区域圆半径也由AO减小为AO',因此需更加重视电动机容量较小时的安全切换问题。

2 常用合闸方式

2.1 快速合闸方式

快速合闸是指当母线电源中断时,若此时系统满足切换条件,立刻发出断路器的合闸指令。此时母线电压的幅值和频率下降不多,相角差不大,产生的冲击电流非常小,切换成功率高,安全性好,对电动机启动最为有利,因此快速合闸方式也是最被推崇的一种切换方式,对应图3中的A～B段。

为保证一定的裕度,一般将快速合闸下备用电源电压与母线残压间相角差限制在30°以内,频差限制在1.5Hz内,整个动作时间窗限制在100～150ms范围。

2.2 捕同期合闸方式

捕同期合闸方式[5]又称为同捕合闸方式。当由于一些客观原因,例如备用电源电压和母线电压本身就存在一个较大的初相角或者开关设备自身条件所限等,快速合闸方式失效时,同捕合闸方式可以作为快速合闸的后备切换,这时装置自动转入同期判别,使得厂用电源切换能够安全进行。同期捕捉切换以相位差为ε(一般为一接近0°的数值)时作为合闸目标,同捕区域位于图3中的线段AO与残压相量运动轨迹的交点C附近。在快速切换方式失效时,如果能实现同捕切换对电动机自启动也是比较有利的。

2.3 残压合闸方式

当电压衰减到(25%～40%)UN后,不考虑是否满足同期条件,只要残压低于残压定值,就发出备用电源合闸信号而实现电源切换称为残压切换,这种切换方式下产生的冲击电流对电动机影响较大。

3 厂用母线加装同步发电机对电源切换的影响

3.1 减小了切换瞬间电动机的冲击电流

如图1所示,当工作线路发生故障,保护动作跳开断路器,将故障隔离,若失压母线侧存在同步发电机,由于该同步发电机为电动机提供了有功补偿,且认为该同步发电机的频率调整特性为:

其中,K为单位调节系数,负荷侧加装同步机后,功率因数一定时,同步发电机容量越大,对电动机提供的有功补偿越多,母线失电后有功缺额ΔP越小,K为常数,频率差Δf也越小,该时间段内平均频率差也相对减小,而母线失电后相角差为:

即相同时间段内相角差Δφ减小,减慢了相角差拉开的速度。若假设原先母线失电时间为Δt时,运行点在图3中的B点,加装同步机后,由于相角差Δφ减小,此时运行点在D点,更靠近快切安全区域的中心,且电压差ΔU'<ΔU,从而减小了切换时电动机的冲击电流。

3.2 提高了失电后的母线残压

快切装置能够成功切换对母线残压是有要求的,无论是采用快速切换还是同捕切换方式都不能使母线残压过低。当低于25%～40%的额定电压时,以上2种切换方式就会失效。尤其当母线上电动机负荷容量较小时,失电后其维持电压的能力较弱,残压水平较低,快切装置的快速和同捕切换方式就很有可能失效。母线失电后,如装设同步发电机,功率因数一定时,容量越大,为母线提供的无功补偿越多,即母线残压衰减速度减慢甚至不减;而且一般同步发电机容量越大,励磁系统调节能力越强,维持残压的能力也越强。但要注意,母线残压水平如果低于发电机低电压保护定值时,发电机保护会动作,将同步发电机切除。

4 算例仿真及结果分析

利用电力系统分析综合程序包(PSASP)仿真,来验证厂用同步发电机与电动机负荷容量比不同时相关参数的差异,以此验证同步发电机对电源切换的影响。某厂接线如图4所示。

外电网及平衡节点电源可近似认为是无穷大电源,模型参数如下。

系统:SB=100MVA,f=50Hz,高压母线电压基值VBh=110kV,低压母线电压基值VBl=6 kV;

110kV线路:R1=0.032 p.u.,X1=0.161 p.u.,B1/2=0.153p.u.,L=1km;

6kV线路:R1=0.0085p.u.,X1=0.072p.u.,B1/2=0.0745 p.u.,L=1km;

变压器数据:归算至高压侧后R1=0.005 p.u.,X1=0.0625p.u.,YnD连接;

厂用电动机:功率因数为0.9,电动机负荷容量为5 MVA,定子电抗X1=0.295 p.u.,转子电阻R2=0.018 p.u.,转子电抗X2=0.18p.u.,惯性时间常数Tj=2s;

厂用同步发电机:暂态电抗Xd'=0.1198p.u.,次暂态电抗Xd"=0.0398p.u.,惯性时间常数Tj=6.8s,功率因数为0.9。

如图4所示,1s时刻线路110kV 2段～6kV2段发生三相短路故障,故障持续100 ms后保护装置将线路切除。进行快速切换仿真时,母线失电100ms后(即1.2 s时刻)快切装置发合闸命令,母联开关动作;进行同捕切换仿真时,第一个同捕点到来时刻快切装置发合闸命令。令正常运行时母线电压为1p.u.,仿真结果如表1所示。

从表1仿真结果来看,随着同步机与电动机容量比的增大,可以得出以下几个结论:

(1)快速合闸安全动作时间域变长。对比表1中第3列和第4列数据,失电母线相角差为30°及母线频率差为1.5Hz的时刻逐渐后移。随着同步机与电动机容量比增大,快速合闸安全动作时间域将进一步增大,增大趋势如图5所示。

(2)由表1中第5列数据可得第一个同捕点到来时刻也逐步后移。采取同捕切换方式进行切换时,第一个同捕点对应的相角差为360°,即第一个同捕点时刻为:

上式各量定义与4.1一致。同步机容量越大,有功补偿越多,平均频率差越小,同捕时刻越往后移,如图6所示。

(3)由表1中第2列数据可得快速切换时母线残压逐渐提高,且基本都在0.85以上。从残压角度来看,保证了备用电源快速切换的成功率。观察第6列数据可得同捕时刻残压值先增大,后减小。这主要是由于母线残压值主要由2个因素决定。一是母线失电后的无功补偿程度及励磁调节能力,功率因数一定时,主要体现在同步发电机的容量上,容量越大,无功补偿程度及励磁调节能力越好,残压水平越高;二是母线失电的时间对于同捕方式而言,随着同步发电机与电动机容量比增大,同捕点时刻后移,即母线失电时间变长,残压水平降低。

由表1可以看出,快速合闸方式下残压值均能很好地满足切换要求的残压条件,而同捕方式下,不装设同步发电机时,残压值仅为0.32p.u.,低于0.4p.u.,即不满足安全切换的残压条件,而导致切换失败。而装设了同步机后,由于同步机的无功补偿及励磁作用,使得母线残压水平都能维持在0.4 p.u.以上,满足了同捕切换时的残压条件。但相关文献[6,7]中提到,发电机低电压保护定值一般设为0.8p.u.,低频保护定值一般为48Hz,由表1数据来看,同步机与电动机容量比不同时,各同捕时刻总是比母线频率差为1.5 Hz的时刻小,说明同捕切换时频率不会低于48.5Hz,但同步机与电动机容量比较小,采用同捕切换时,母线残压水平不够高,会导致发电机低电压保护动作,将发电机切除。

5 结束语

目前许多工业企业在厂用母线侧加装了同步发电机,不仅提高了供电可靠性,加强了对本地重要设备的持续供电,同时对提高厂用电源切换的成功率也有较大帮助。综上所述,同步发电机在电源切换中有如下作用:(1)同步机的有功补偿作用减慢了失电母线相角差拉开的速度。相同时间间隔内,间接地减小了二者的电压差,即减小了切换瞬间电动机的冲击电流,从冲击电流的角度提高了电源切换的成功率。(2)同步机的无功补偿及励磁作用提高了失电母线的残压值,从残压角度提高了电源切换的成功率。(3)随着同步机与电动机容量比增大,快速合闸方式下电源切换的成功率增大。而当同步机与电动机容量比较小,且采用同捕方式进行电源切换时,失电母线残压值可能会低于发电机保护定值,导致发电机被切除。此时若因为快速合闸方式失效而不得不采取同捕方式进行切换时,可以适当切除一些负荷等级较低的负荷,来维持切换所需的残压条件。

参考文献

[1]WANG A Y,LING Z H,LIU W B.Residual Voltages Analy-sis in Reclosing Process for Induction Machine[C].Proceed-ings of the 7th World Congress on Intelligent Control and Aut-omation.2008.

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[3]郭伟,胡敏美,叶留金,等.厂用电切换方法的研究及应用[J].电力系统自动化,1999,23(15):26-29.

[4]西北电力设计院.电力工程电气设计手册电气二次部分[M].北京:中国电力出版社,1996.

[5]张培杰,孙国凯,车长海,等.关于厂用电源快切装置切换判据的探讨[J].电力自动化设备,2005,25(6):91-93.

[6]殷建刚,彭丰,杨平,等.发电机失磁保护中系统低电压判据的探讨[J].电力自动化设备,2003,23(12):28-31.

各电压等级母线保护应用比较分析 篇6

关键词：母线保护,失灵,跳闸,差动保护

0 引言

母线保护及断路器失灵保护对电力系统的安全、稳定运行至关重要。母线保护一旦投运,就很难有全面停电机会进行检验,因此无论新建工程还是扩建和技改工程,都应保证母线保护不留隐患投运。针对母线保护工作技能水平要求高、验收标准高的特点,本文对110、220、500kV母线保护配置、结构、原理及线路支路保护启动失灵回路、跳闸回路异同点进行比较分析。

1 母差保护比较

1.1 保护配置比较

110、220、500kV母差保护装置型号不同,但都可实现母差保护、断路器失灵保护功能。本文所比较的3个电压等级母差保护装置均具有失灵相电流判别、失灵开入判别、刀闸位置判别(双母接线情况下)功能。保护配置见表1。

1.2 保护原理比较

(1)母联极性朝向。南瑞继保母差保护母联CT同名端在I母侧,如PCS-915装置。长园深瑞母差保护母联CT同名端在II母侧,如BP-2C装置。

(2)电压闭锁。110、220kV母差均经母线电压闭锁、CT断线闭锁、CT饱和闭锁;500kV母差只经CT断线闭锁、CT饱和闭锁。

(3)差动保护原理。南瑞继保比率差动元件动作特性曲线横坐标为Ir,纵坐标为Id;长园深瑞比率差动元件动作特性曲线横坐标为Ir-Id、纵坐标为Id。其中,“Ir”是母线上所有连接支路电流的绝对值之和;“Id”是所有连接支路电流和的绝对值。

1.3 硬件结构比较

保护装置的DSP插件、CPU插件构成和工作特点不同,见表2。

2 线路支路失灵改造方案比较分析

2.1 线路支路改造原则

3个电压等级典型线路保护装置的线路支路改造原则,见表3。

2.2 线路支路启动失灵回路

110kV母差保护110kV线路RCS941B、RCS943B保护装置典型启动失灵回路,如图1所示。

220kV母差保护220kV线路保护装置典型启动失灵回路,如图2所示。

500kV母差保护500kV线路断路器典型启动失灵回路,如图3所示。

2.3 线路支路启动失灵及跳闸回路特点分析

本文涉及的母线保护启动失灵回路均由母线保护装置判别失灵电流、母线运行方式(单母线接线方式除外)。

2.3.1 500kV母线保护

500kV母线一次接线为3/2接线方式,母线保护无需进行母线运行方式判别。500kV断路器失灵保护RCS-921具有断路器失灵判别功能,当断路器失灵保护动作条件(“A、B、C相跳闸开入”,“发变三跳”)和失灵电流等条件满足时,“失灵动作跳相邻断路器”的出口接点1SLJ1-1、1SLJ1-2、2SLJ3-1、2SLJ3-2闭合,启动500kV母线保护失灵,如图3所示。

500kV母线保护失灵经母差跳闸出口共有3个逻辑。

(1)失灵双开入启动跳闸(30ms)逻辑。

(2)失灵单开入+灵敏失灵大电流(任一相电流大于6 000A)判据启动跳闸(30ms)逻辑。

(3)失灵单开入+跟跳本间隔(30ms)+灵敏失灵小电流(任一相电流大于0.04In)判据启动跳闸(150ms)逻辑。

由以上逻辑可知,500kV母线保护失灵出口跳闸需经两次失灵判别:第一次由断路器失灵保护进行判别,跳闸出口接点既跟跳本间隔边断路器、跳联络断路器、失灵联跳主变三侧或失灵启动线路远跳,又作为启动失灵开入到母线保护;第二次由500kV母线保护进行失灵判别,失灵经母差保护跟跳本间隔断路器以及联跳母线上所有断路器。

2.3.2 220kV母线保护

220kV母线一般为双母线接线方式。当220kV母线所连断路器失灵时,失灵经母差保护跟跳本间隔断路器、联跳母线上所有断路器及失灵联跳主变三侧。

与500kV母线保护相比,220kV母线保护失灵出口跳闸只经过一次启动失灵判别;220kV母线保护启动失灵需判断母线运行方式,主变间隔有“主变动作解复压”开入母差保护;220kV母线保护失灵动作均由母差保护屏出口,所跳断路器除线路和主变间隔外还有母联断路器。

2.3.3 110kV母线保护

110kV母线一般为单母线接线方式。110kV线路保护装置无独立操作箱,保护跳闸不分相,设置跳闸出口接点作为启动失灵回路。

与220kV母线保护相比,110kV母线保护每个间隔只有一组启动失灵回路和跳闸回路,启动失灵无需判断母线运行方式;由于110kV间隔保护动作接点不分相,因此110kV母线保护启动失灵回路均接且只接在各间隔“三跳接点Ts”开入上;110kV母线保护跳闸出口均接在各间隔“保护跳”接点。

3 结束语

本文对110、220、500kV母线保护装置功能、回路接线、动作逻辑进行了比较分析,以期对母线保护更换、验收工作有所帮助。

参考文献

[1]唐卓尧.广东省电力系统继电保护反事故措施[M].北京:中国电力出版社,2008

BZT耐受电压点切换 篇7

特别是对拥有大量电动机负荷的工业企业供电由于负荷的性质不同, 在失电后所表现的物理特征也不同。对于纯阻性负荷, 在失去工作电源后负荷母线电压立即下降到零。对于含电感或电容性等储能特征的负荷, 在失去工作电源后负荷母线电压并不立即下降到零, 而是按相应的时间常数逐渐衰减。有电动机的负荷母线电压衰减速度与电动机数量、容量及其拖动的机械特性有关, 且失电后的电动机通过其剩余的动能及转子剩磁转入异步发电状态, 使负荷母线上呈现出一个电压幅值和频率逐渐衰减的残压。不难看到, 投入备用电源必须针对不同负荷性质采取不同的对策, 目的就是实现全部负荷快速重新恢复运行。

基于负荷性质的不同, 备用电源投入条件也不同, 设计了:捕捉电动机群耐受电压点准则这样用户可根据现场负荷的性质作出最佳选择, 实现备用电源快速、可靠投入。

捕捉耐受电压点准则切换:

在工作电源因故障等原因被切除后, 母线上所有电动机依靠原来的惯性及转子剩磁转入异步发电状态, 也就是说在工作母线上将出现一个电压和频率在逐步下降的残压, 残压相对备用向滞后方向运动的角度电源向滞后方向运动的角度不断增大, 而残压数值也不断衰减, 经过一段时间才衰减到零。人们担心在工作母线上有电压时投入备用电源会产生损坏用电设备特别是电动机的恶果, 因而一定要在母线残压衰减为零时才投入备用电源, 或者要在残压与备用电源间的相位差为零时投入备用电源。事实上这是不正确的。

图1是在工作电源切除后备用电源电压UB和残压UG的相量差电压ΔU的变化相量图, δ0是在正常工作时备用电源UB和工作母线电压UG0的初始功角, 当工作电源故障切除后, 工作母线电压由UG0变为残压UG1、UG2、UG3、UG4、UG5、UG6…, 与此同时对应产生了差电压ΔU=UG-UB的ΔU1、ΔU2…ΔU6, 随着UB与残压UG间的相位差的增大, ΔU由小到大, 再由大到小。如果在某个ΔU值时合上备用电源, 我们可从图2看到ΔU一部份落在备用线路或变压器的电抗XB上, 另一部份落在母线上负荷 (主要是电动机) 的等值阻抗XM上。一般电动机可以长期承受1.1~1.2倍额定电压, 因此, 只要选择合上备用电源时施加在电动机上的电压不超过这个耐受电压值, 电动机就是安全的。人们可能担心投入备用电源时的Φ角很大时会导致对电动机轴系的扭矩冲击, 理论及实践证明电动机群虽然处在异步发电状态, 但其实质上是一个没有动力源和励磁源的靠惯性发电的发电机。因此备用电源投入时会在不大的冲击下将电动机群拉入同步。在电动机群数量及容量较大的场合, Φ角的变化速度较慢, 加之装置的运算及控制速度很快, 一般情况下备用电源投入时的Φ角大约在60°以内。

此外, 备用电源投入时可能与电动机群或等值电动机的次暂态及暂态电势叠加而产生幅值较大的冲击电流, 并可能导致备用电源速断保护动作而跳闸, 使替续控制失败。理论及实践证明可以通过正确选择备用电源继电保护定值解决这一问题, 为此, 我们采用了捕捉电动机群耐受电压点的准则实现备用电源的快速及安全切换, 我们称这一控制准则为捕捉电动机耐受电压点的准则。实现这个准则的方法就是实时监测工作电源与备用电源的相角差Φ及当前的ΔU值, 并根据已采样的数据预测U的变化, 在ΔU值增大到超过允许值之前, 计及备用电源开关的合闸时间发出合闸命令完成备用电源的投入, 这既保证所有电动机在转速下降不多, 母线残压和电动机转速还很高时就重新受电, 大大有利于迅速恢复工作。

ΔU是按备用变压器 (或线路) 阻抗XB与负荷阻抗XM比例进行分配的, 由于工作变 (或线路) 的阻抗XG、备用变 (或线路) 的阻抗XB是已知的, 这样我们完全可以在正常运行时通过不断测量UG和UM, 由下式求出母线上全部负载实时的等值阻抗XM:

一旦当工作电源因故障被切除后立即记录最后的一次XM计算值, 再通过已知的XM即可计算出容许合闸的最大ΔU值ΔUmax, 只要做到在到来ΔUmax之前投入备用电源就能确保所有负载的安全及快速恢复运行。事实上, 电动机在失去电源的减速过程中等值电抗XM在继续下降, 也就是说按刚断电时计算的XM和已知的XG求出的备用电源投入时保证安全的最大允许ΔUmax值, 比实际投入备用电源时的ΔU值大, 即实际分配到电动机负荷两端的电压要比计算的小, 故这一算法对电动机增加了更安全的保证。

此外, 还应特别指出, 目前工业企业广泛使用的中大型感应电动机具有电动机端电压下降到接近额定电压的60%时, 电动机将大量吸取无功, 并且有功 (转矩) 急剧下降, 这说明如果备用电源在工作母残压下降到该临界电压以下时再接入, 将大大恶化电动机的自起动条件, 甚至自起动失败并使备用电源线残压下降到该临界电压因过流和低电压而跳闸。因此为保证生产过程的连续性, 备用电源应在临界电压之前投入。这样很多工业企业的电动机电源接触器也不再会有因备用电源投入过慢而出现所谓“晃电”和“脱扣”的问题, 电动机也就不会自动跳闸。

电力供应的不间断是国民经济各领域正常运作的重要保证, 电力系统的发展和技术进步正是沿着这一目标行进。保证供电不间断有赖于电力生产、输送的各环节, 备用电源自动投入装置就是一项重要技术措施。备用电源自动投入装置中设计的捕捉电动机群耐受电压点准则满足当今对拥有大量电动机负荷的工业企业。

摘要：重点介绍了BZT耐受电压点切换技术。

关键词：BZT装置,耐受电压点,切换

参考文献

[1]SID-40B快速无干扰动备用电源替续控制系统技术说明书.

切换回路引起的电压反充电分析 篇8

交流电压切换继电器大多采用自保持方式, 隔离刀闸提供一常开、一常闭两对辅助接点, 采用这种继电器的目的是确保一次刀闸辅助接点接触不良或直流电源消失的情况下, 继电器仍然能保持在原有位置, 保护装置不会失压。但同时也带来一个弊端, 即继电器复归线圈不正确动作的情况下, 会引起TA二次并列现象。

下面以现场应用较多的南瑞继保公司CZX-12R型操作继电器装置中的双位置切换继电器为例说明电压切换原理, 如图1所示。

当线路接在Ⅰ (Ⅱ) 母上时, Ⅰ (Ⅱ) 母刀闸的常开辅助接点闭合, 1 (2) YQJ1、1 (2) YQJ2、1 (2) YQJ3继电器动作, 1 (2) YQJ4、1 (2) YQJ5、1 (2) YQJ6、1 (2) YQJ7磁保持继电器也动作, 且自保持。Ⅱ (Ⅰ) 母刀闸的常闭接点将2 (1) YQJ4、2 (1) YQJ5、2 (1) YQJ6、2 (1) YQJ7复归, 1 (2) XD亮, 指示保护装置的交流电压由Ⅰ (Ⅱ) 母TV接入, 1 (2) YQJ1、1 (2) YQJ2、1 (2) YQJ3为不带保持的继电器, 主要用在发“切换继电器同时动作”等瞬时信号上, 1 (2) YQJ4、1 (2) YQJ5、1 (2) YQJ6、1 (2) YQJ7为磁保持继电器, 接点串在失灵、母差、线路等保护交、直流回路中, 作为电压切换及运行方式判别用。

当两组隔离闸刀均闭合 (倒母线过程中刀闸双跨) 时, 则1XD、2XD均亮, 指示保护装置的交流电压由Ⅰ、Ⅱ母TV提供, 同时1YQJ1、2YQJ1接点闭合发“切换继电器同时动作”信号。

电压切换继电器操作箱中的继电器动作后, 相应接点闭合, 如图2所示。当母线侧刀闸合在Ⅰ母线上时, 1YQJ5、1YQJ6、1YQJ7常开接点将屏顶小母线Ⅰ母电压切换后送至保护装置。当母线侧刀闸合在Ⅱ母线上时, 2YQJ5、2YQJ6、2YQJ7常开接点将屏顶小母线Ⅱ母电压切换后送至保护装置。

2 电压切换回路隐患引起的反充电

2.1 更换电压切换继电器插件前未带电复归线圈

某变电站220kV一次接线方式为双母带旁路, 工作当天运行方式为220kVⅠ母线运行, 220kVⅡ母线热备用 (在安徽省电力系统调度规程中规定:主母线热备用时母线压变在运行状态) , 当天工作任务为更换某220kV线路保护装置操作箱中的电压切换插件。保护人员在更换电压切换插件时, 没有做好危险点分析, 工作前未通电检查电压切换继电器的工作状态, 在没有带电复归Ⅰ、Ⅱ母YQJ的情况下就将插件插入装置, 正好出厂前厂家调试插件时没有将两个YQJ复归, 如图2。1YQJ5、1YQJ6、1YQJ7与2YQJ5、2YQJ6、2YQJ7继电器常开接点都闭合, 使带电的Ⅰ母电压互感器二次回路与不带电的Ⅱ母电压互感器二次回路并接, 导致Ⅰ母线电压互感器通过二次回路向Ⅱ母电压互感器反充电, 电压互感器二次回路过负荷导致电压切换插件烧毁。

2.2 间隔出现闸刀双跨

某变电站220kV系统为双母带旁路接线方式, 工作当天运行方式为220kVⅠ母线运行, Ⅱ母线热备用, 工作任务为220kV新上一个间隔调试。220kV新上保护装置二次电压已经接火, 但一次设备的调试工作还没结束, 保护人员认为闸刀调试工作已结束, 没有及时将保护装置中电压切换插件拔出, 也未断开保护装置直流控制电源。闸刀调试人员由于不清楚电压切换回路原理, 继续调试220kV新间隔Ⅰ、Ⅱ母闸刀。在调试过程中, 两把闸刀同时合上, 如图1所示。母线侧刀闸1G、2G同时启动1YQJ、2YQJ动作, 两组切换继电器同时动作, 两组母线TV通过YQ插件实现二次并列, 发生反充电事故。反充电回路示意如图3所示。

2.3 调试过程中加电压导致反送电

保护装置正常电压切换如图2所示:从保护屏顶引出Ⅰ、Ⅱ母线电压后直接进YQ插件, 经YQJ接点切换后进交流电压空气开关ZKK上端口, 下端口进保护装置, 但切换前的屏顶小母线引下电压不经空气开关控制直接接到端子排。在试验中如果工作不细致, 将试验电压加到切换前的电压端子上, 会将二次电压反送到小母线造成TA反充电。

3 改进措施

3.1 保护屏配线的改进

建议在图2所示的回路中, 从保护屏顶引出Ⅰ、Ⅱ母线电压后, 分别经过两个空气开关1ZKK、2ZKK再进YQ插件, 经YQJ接点切换后直接进保护装置。这种配线方式略显复杂, 但在这种接线方式下, 特别是新装置调试工作中, 只要将1ZKK、2ZKK都断开, 即使发生试验电压加错端子、YQJ未复归等情况都不会导致TA反充电。

3.2 切换继电器回路的改进

(1) 切换继电器同时动作信号要改为保持信号。大部分厂家的设计如图1所示, 发“切换继电器同时动作”信号用的是YQJ1, YQJ2、YQJ3单位置继电器, 继电器没有复归线圈, 动作不保持。在发生非正常并列或在继电器接点有故障的情况下瞬时信号可能会被运行人员忽略, 耽误事故处理及隐患排查。建议“切换继电器同时动作”信号也采用双位置继电器触点发出, 即采用图1中YQJ4、YQJ5、YQJ6、YQJ7中的任一继电器接点。如遇刀闸位置异常或双位置继电器本身故障引起了触点粘死, 导致两组电压非正常并列的情况, “切换继电器同时动作”信号将会保持, 以便于运行人员发现并及时排除故障。

(2) 操作箱上“1XD”、“2XD”信号灯应能监视刀闸常闭接点状态。如图1所示, 操作箱上1XD、2XD信号灯经刀闸常开接点启动, 监视不了常闭接点状态。如Ⅰ母线1G刀闸拉开, 运行人员检查Ⅰ母监视信号灯1XD灭, 就认为是正常的, 但继电器实际动作状态可能不对。因为1XD经刀闸常开接点启动, 1XD灭仅说明1G刀闸常开接点是好的, 1G刀闸常闭接点是否正常监测不到。如果1G刀闸常闭接点闭合不到位, 磁保持继电器1YQJ4、1YQJ5、1YQJ6、1YQJ7将继续保持在动作状态, 也就是两段母线二次电压保持在并列状态。建议1XD、2XD信号灯也采用双位置继电器触点发出, 即采用图1中YQJ4、YQJ5、YQJ6、YQJ7中的任一继电器接点启动信号灯, 这样就既能监视到常开接点动作情况, 也能监视到常闭接点动作是否正常。

4 防范对策

4.1 电压回路调试过程中一定要拔出电压切换YQ插件

二次加压试验时, 应该可靠地断开电压互感器二次侧的回路, 拔出电压切换继电器插件或者解开切换前的二次电压线, 试验工作结束后, 经测量核对后方能恢复, 恢复时小心谨慎, 一人操作, 一人监护。

4.2 双位置继电器的校验方法应正确

双位置继电器的校验需要采用与正常运行完全相同的方式进行继电器校验, 对于南瑞公司生产的CZX-12型操作箱, 不能单独校验动作圈和复归圈, 否则, 回路分压将使试验值不符合实际情况。正确的方法应该将动作圈和复归圈的负电连在一起进行校验, 确保一组YQJ动作时, 复归另一组YQJ继电器。在继电器校验工作结束后, 一定要测量带保持的电压切换继电器接点, 确保只有一组电压切换继电器动作。

4.3 设备调试前应了解变电站的运行方式