运行变电站扩建中二次安全风险的分析

唐 俊

（广西桂冠电力股份有限公司大化水力发电总厂，广西 桂林 530800)

1 扩建工程概况

某110 kV 变电站主接线如图1 所示，虚线框之外的为该110 kV 终端变电站一期规模，包括50 MVA 变压器1 台，110 kV 部分为室内GIS设备，进线2 回，互为备用，10 kV 出线12 回，110 kVⅠ、Ⅱ段母线压变各1 组，10 kVⅠ段母线压变1 组。变电站具备综合自动化功能。继电保护配置为：主变压器微机保护1 套、110 kV 备用电源自投装置1 套、110 kV 故障录波装置1 套，10 kV 设备配保护测控一体化装置。

图1 中虚线框之内的为本期扩建部分，包括新增50 MVA 三相双绕组自冷有载调压变压器1台， 10 kV Ⅱ母出线12 回、电容器2 组、接地站用变1 组及母线压变1 组。同时，为完善单母线分段接线方式，新增110 kV 主变压器微机保护1 套， 10 kV 保护测控一体化装置15 套。新增设备接入原110 kV 故障录波装置。

图1 某110 kV 变电站主接线

2 施工方案概况

2.1 第1 阶段

(1)施工时间：25 天。

(2)施工条件：不停电工作。

(3)二次施工内容：新增2 号变压器间隔二次设备安装、装置调试、自动化后台调试；10 kVⅡ段母线各间隔保护安装、调试、自动化后台调试；接入运行设备的相关电缆提前敷设。

2.2 第2 阶段

(1)施工时间：7 天。

(2)施工条件：变电站部分停电。110 kV Ⅱ母线及520，500 开关转检修，110 kV 备用电源自投装置停用(110 kVⅠ母线及523 开关、1 号变压器、10 kVⅠ母线各间隔在运行)。

(3)二次施工内容：新增2 号变压器保护联跳高压侧520，500 开关传动试验(520，500 开关操作箱在110 kV 备用电源自投屏上，2 号变压器保护屏高压侧操作箱不用)；高压侧520，500 开关差动电流、110 kVⅡ母电压接入2 号变压器保护；新增2 号变压器保护、自动化验收调试，传动520，500，102 开关试验；10 kV Ⅱ段母线各开关柜顶电压环路小母线贯通验证，各间隔保护、自动化验收调试；在2 号变压器保护屏做好防520，500 开关误动、电流开路的安全措施(阶段工作结束后需运行此次停役的设备)。

2.3 第3 阶段

(1)施工时间：1 天。

(2)施工条件：变电站全停。

(3)二次施工内容：10 kV Ⅱ段母线电压接入10 kV 电压并列装置，电压切换及并列回路通电验证、一点接地检查；2 号变压器高压侧520，500开关通流及极性验证试验；2 号变压器及10 kVⅡ母相关交流量及开关量接入110 kV 故障录波装置及试验；恢复所有安全措施、二次回路及定值复查。

2.4 第4 阶段

(1)施工时间：1 天。

(2)施工条件：启动送电2 号变压器及10 kVⅡ段母线间隔，启动送电侧相关保护相量。

(3)二次施工内容：110 kVⅡ段母线压变与10 kVⅡ段母线压变之间、10 kVⅠ，Ⅱ段母线压变之间二次核相；2 号变压器差动保护带负荷测相量。

3 二次安全风险分析与控制

3.1 第1 阶段

3.1.1 人员走错间隔带来的安全风险

相对于一次专业来说，二次工作人员走错间隔的风险更大。因为一次设备的工作现场主要采用安全围栏硬隔离措施，围栏只留1 个出入口，工作人员只要在围栏内工作即可保证人身及设备安全；而二次设备室一般场所小、设备集中，运行设备与施工屏位之间无法采取围栏或遮拦隔离措施，易造成工作人员走错间隔，从而发生工作人员触电或设备误动事故。其控制措施有以下3 点：

(1)加强对工作人员的安全教育，履行好现场安全交底手续，确保每一名工作人员都知晓工作内容和带电部位；

(2)工作期间确保现场的安全措施到位，严禁改动“在此工作”、“运行设备禁动”等安全警示标志；

(3)工作现场设专职监护人，加强安全监督和管控。

3.1.2 新屏柜就位、电缆敷设时误碰误动带来的安全风险

扩建工程现场涉及到大量的新屏柜就位、电缆敷设，在此过程中如振动过大、误碰误撞运行设备、脚踩运行电缆致电缆受损、电缆沟盖板未放稳等，都将会造成工作人员受伤或设备异常事故。其控制措施有以下4 点：

(1)新屏柜就位前应尽量将屏内附件取下，以减轻屏柜重量，在取下的过程中要轻拿轻放，应在靠运行屏柜侧增加人手，以防屏柜向运行设备侧倾斜造成误撞；

(2)新屏柜就位后应先固定，然后再进行二次回路安装，以免在施工过程中因受外力影响造成屏柜移位甚至倾倒；

(3)掀开的电缆盖板应放平放稳，电缆应分层敷设，并严禁工作人员脚踩或扯拽运行电缆；

(4)每日工作结束后应做好电缆竖井(沟)、屏柜处孔(洞)的临时封堵，以防小动物或潮气进入，同时应盖好所有电缆盖板。

3.1.3 试验电源使用不规范带来的安全风险

试验电源盘如出现绝缘损坏、电源线护套破裂、插头插座裂开，检修电源箱的支路开关未加装漏电保护器或对漏电保护器未进行定期检查和试验，工作中断或结束后未及时去除试验电源等现象，都将对工作人员的人身安全带来极大的风险，甚至威胁到生命安全。其控制措施有以下4 点：

(1)从专用检修电源屏(箱)取检修电源，检修电源必须接至专用检修电源屏(箱)的相关电源接线端子，且在工作现场电源引入处配置有明显断开点的刀闸和漏电保护器；

(2)接取电源前必须用万用表确认电源电压等级和电源类型无误；

(3)试验工作中断或结束后，必须及时去除试验电源，以防电源线受外力损伤或受潮造成短路；

(4)收电源线时，必须确保检修电源屏(箱)处的电源已可靠断开，以防发生因电源线绝缘不良造成人员触电的事故。

3.1.4 人员劳动防护用品不齐全带来的安全风险

《安规》中对作业现场最基本的要求是工作现场的劳动防护用品要齐全，但大量施工现场普遍存在人员着装不规范、防护用品不齐全，甚至人员不戴安全帽等违章现象，这些小细节的忽略会成为现场致命的安全隐患。其控制措施有以下3 点：

(1)工作负责人、工作监护人要切实负起责任，严查违章现象；

(2)人员在工期很长的施工现场工作一段时间后会产生麻痹思想，需经常通过现场安全会或专题安全学习敲响警钟；

(3)工作负责人在每日班前会上要检查工作人员是否已穿全棉或阻燃型长袖工作服、安全帽佩戴是否规范等，带电作业人员着装是否符合相关规定，并在使用前对其着装的防护功能进行必要的检查。

3.2 第2 阶段

3.2.1 二次电压回路变化带来的安全风险

原110 kV Ⅱ母电压要接入新增2 号变压器保护屏、测控屏等，新增10 kV Ⅱ母电压要接入开关室Ⅱ母各间隔、保护室新增2 号变压器保护屏、测控屏、故障录波器屏等，回路变动及相关接线较多。若发生Ⅰ、Ⅱ母电压混接、二次电压使用错误、屏顶小母线之间错位搭接或未贯通、接线松动等情况，将会给今后的运行带来极大的隐患。其控制措施有以下3 点：

(1)根据一次设备接线方式的变化情况，理清相关电压二次回路，画出电压回路路径示意图，并逐个核对；

(2)注意区分电压回路N600 与电源回路N，保证不能接错；

(3)小母线贯通前必须通过绝缘电阻测试、交流耐压试验等措施，以保证扩建部分回路的完好性。

3.2.2 扩建部分二次电缆处理不当带来的安全风险

新增2 号变压器保护联跳高压侧520，500 开关跳闸回路要接入装在110 kV 备用电源自投装置屏上的110 kV 开关操作箱，110 kV 备用电源自投装置虽然已停用，但110 kV 开关操作箱中523 开关操作回路仍然在运行。接线过程中若发生裸露电缆头搭上带电端子的情况，将造成短路，从而导致运行开关误跳闸。此外，二次电缆一端已接在运行屏上，另一端未接且拖放在地面上，容易发生直流接地或短路等。其控制措施有以下3 点：

(1)严格执行二次安全措施，用绝缘胶布和布帘将运行的523 开关操作回路端子排和操作箱前后可靠隔离；

(2)按先接扩建侧再接运行侧的顺序进行施工；

(3)电缆接线前用绝缘胶布或绝缘护套临时保护裸露的电缆头，以避免其与接地体或带电端子直接接触，且该过程禁止单人工作。

3.2.3 自动化遥控试验带来的安全风险

对扩建设备的遥控试验，风险系数很高。因在扩建中自动化专业的部分工作需相关厂家配合，厂家人员若在将运行设备的遥控数据复制到扩建设备的过程中，因粗心而忘记修改数据，则在遥控试验时将误跳运行设备。其控制措施有以下4 点：

(1)试验前将运行设备的测控装置置于“就地”状态，以防远方误分；

(2)遥控命令“确定执行”前检查测控装置的置位情况；

(3)验收人员应加强对厂家人员的监护和技术沟通；

(4)做遥控试验时先做遥合，遥合正确后再做遥分。

3.2.4 二次安全措施处理不当带来的安全风险

因负荷侧有重要客户当前不能停电，所以在第2 阶段工作结束后，110 kV Ⅱ段母线及520，500开关、110 kV 备用电源自投装置将全部转运行。因110 kV Ⅱ母电压、520，500 开关的电流回路和操作回路已接入新增2 号变压器保护屏，且2 号变压器保护屏后期还可能有人工作，若不采取二次安全措施或措施不全，都将会造成520，500 开关电流回路开路、110 kV Ⅱ母电压短路、520，500 开关误跳闸等事故发生。其控制措施有以下4 点：

(1)将520，500 开关汇控箱可靠短接至2 号变压器差动电流；

(2)在2 号变压器保护屏前断开保护跳520，500 开关的出口压板，并在压板上采取绝缘措施；

(3)在2 号变压器保护屏后断开跳520，500开关的跳闸回路，并在线头上采取绝缘措施；

(4)在2 号变压器保护屏后断开110 kV Ⅱ母电压回路连片，并用绝缘胶布包裹端子排带电部分。

3.3 第3 阶段

3.3.1 电流互感器极性变化带来的安全风险

2 号变压器交流电流回路如图2 所示，新增2号变压器差动回路由520，500，102 开关3 组独立流变组成，若电流互感器的差动绕组选配不合理或极性错误，将导致在运行后产生差流致差动保护误动，或存在保护死区，缩小差动保护范围。其控制措施有以下4 点：

(1)520，500，102 开关3 组独立流变差动用绕组应统一取保护P 级绕组；

(2)520，500，102 开关3 组独立流变差动用绕组应统一极性，即全部指向变压器或背向变压器；

(3)520，102 开关流变的差动绕组应尽量选取靠近520 线路侧、10 kV Ⅱ段母线侧，使差动保护能有最大的保护范围；

(4)分段500 开关流变2 组1，2 号变压器差动用绕组应交叉使用，以避免存在保护死区，即2号变压器用的差动绕组靠110 kV Ⅰ母侧，1 号变压器用的差动绕组靠110 kV Ⅱ母侧。

3.3.2 电压回路通电试验方法不当带来的安全风险

在10 kV 电压切换及并列回路通电验证中，若安全措施不到位、试验方法不合理，则会导致电压回路短路致试验仪器损坏或电压反充电事故发生。其控制措施有以下5 点：

(1)工作前检查试验仪器输出交流电压正常，使用的万用表要放在“交流电压”档，且量程正确；

(2)通电前要对电压回路进行绝缘测试，以防电压回路短路。对回路阻值很低甚至为零的电压回路，要仔细排查其故障点，不可盲目通电；

图2 2 号变压器交流电流回路

(3)断开各电压互感器本体处的二次空气开关，对无空气开关的开口三角回路要断开其电压线，以防二次电压反充电；

(4)110 kV、10 kV 2 段母线电压互感器接线应一致，极性应正确，以防其在运行后二次电压并列的情况下因并列回路压差过大而烧毁插件或致使空气开关跳开；

(5)核对整个电压回路N600 一点接地，杜绝多点接地现象存在。

3.3.3 保护定值及安全措施恢复不全带来的安全风险

第3 阶段的工作结束后，全部设备要恢复到具备投运条件。期间的工作涉及到很多因试验需要对保护定值的临时改动，以及对跳闸回路及压板的临时解除等，若保护定值核对不全，二次措施未恢复、错恢复或漏恢复，则会给系统的安全运行带来极大的隐患。其控制措施有以下4 点：

(1)全部工作结束后，逐屏复查保护定值与最新整定通知单一致，并打印出来交给运行人员，共同核对签字；

(2)检查压板、空气开关、切换开关等运行状态正确；

(3)对照二次安全措施票，逐条恢复安全措施，操作人、监护人要签字确认；

(4)逐个检查交流电流、电压回路端子连片，可在扩建的开关汇控箱处将电流连片打开，并用万用表测量所有电流回路的阻值，以判断电流回路的完好性。

3.4 第4 阶段

3.4.1 相量测试中电流回路操作不当带来的安全风险

带负荷测相量需在电流回路上操作，若操作不当、扯拽电流线幅度过大等，将造成电流互感器二次开路，产生二次过电压或保护动作。其控制措施有以下3 点：

(1)工作前理清所有需要工作的屏位地点和电流端子位置，在实测时做到不慌不乱；

(2)在实测前检查钳形电流表的线缆及电流回路，预先准备电缆测试裕度，以避免在测试中因裕度不够而用力扯拽电流线；

(3)应2 人配合操作，1 人持表，1 人拿试验线测试。

3.4.2 相量测试中电压回路操作不当带来的安全风险

带负荷测相量也需要在电压回路上操作，若操作不当、误碰误动等，将造成电压互感器二次短路，引起电压空气开关跳开，相关保护失压。其控制措施有以下3 点：

(1)工作中使用的万用表一定要放在“交流电压”档，绝对不可放在“电阻”档；

(2)对不带测试孔的电压端子，需用试验夹测量电压的，要确保试验夹带绝缘护套，且2 个试验夹之间距离不可过小，以防误碰造成短路；

(3)测试过程中应分工明确，相互配合。

3.4.3 测试数据分析不清楚带来的安全风险

电流、电压回路测试后，最重要的是对数据的分析，若数据分析不清楚或误将错误的数据当成正确的，将有问题的相量带到运行阶段，会给电网运行带来风险。其控制措施有以下3 点：

(1)依据启动方案事先编制详细的相量测试方案，并根据启动方案中的运行方式和预估所带负荷的大小、性质，计算理论上合格的相量参考数据；

(2)对差动电流回路正确性的判断不能仅依据差流值的大小，因启动送电时所带负荷较小，即使回路接线有误，产生的差流也不会很高，必须实际计算各侧电流二次值的准确值，并与装置采样值比较，确保装置整定的各侧CT 变比与实际一致；

(3)测试数据应记录齐全，并根据测试数据绘出相量图，认真分析判断。

1 毛锦庆．电力系统继电保护实用技术问答(第二版)[M]．北京：中国电力出版社，2000.

2 董相许．变电站改扩建工程二次回路施工安全与预防[J].企业导报，2010(6).

3 曾少红．浅谈变电站扩建工程安全管理的重要性[J]．广东科技，2010(2).

4 崔风庆．变电站技改扩建工程的安全管理与技术要求[J].中国电子商务，2013(3).