电压切换箱误切换失败原因研究

摘 要：针对一起在进行线路电压切换箱配线作业过程中发生的电压二次回路单相接地、拉弧以致引发的两相相间短路的不安全事件，分析在故障（现象）检查过程中出现的电压测量的疑点，查找最终的故障原因，由此提出相应的防范措施，避免发生类似的由于电压二次回路失压事故造成设备的损坏、电量丢失所导致的经济损失。

关键词：装置复位；误切换；单相接地；相间短路

0引言

目前，电力系统变电所一般采用双母线主接线方式，其优点是结构简单，运行方式灵活可靠，扩建方便。一般情况下，双母线为并联运行方式，即母联断路器长期在合位。在这种方式下，对于双母线系统上所连接的各电气元件，其测量表计、继电保护和自动装置的电压回路应随同主接线一起进行切换，即一次回路连接在哪一组母线上，二次回路也应由同一组母线上的电压互感器供电。以确保，继电保护、自动装置和计量装置可以正常运行。

1故障概况

2013年08月05日14时，某电厂继电班在网控电子设备间内进行5号主变高压侧电能表计量用电压切换箱配线工作。

14时10分，220kV某线路保护告警响，网控操作员站来“Ⅳ母电压互感器测量组电压异常”告警，网控二期故障录波器启动，录波报告显示“220kVⅣ母A相电压突变，启动值7.40V，设定值7.00V”。

14时32分，检查发现220kVⅣ母线电压互感器测量用二次空开A相跳闸，立即合闸后该线路有功功率恢复正常。

2运行工况描述

该电厂220kV变电所为双母线运行方式，事发时刻，5号主变与线路一并列于Ⅳ母线运行，母联开关处于合位，其他元件并列运行于另一条母线即Ⅲ母线。5号主变及线路一取用的电压均为Ⅳ母电压互感器的二次电压，5号主变高压侧关口表为兰吉尔表。

3现场检查数据

继电班人员检查5号主变高压侧关口表液晶菜单显示：UA电压幅值为59.4伏，UB电压幅值为59.2伏、UC电压幅值为59.4伏；UAB相间电压幅值为102.89伏、UBC相间电压幅值为102.89伏，相间电压幅值正确，UAC相间电压幅值为0伏。万用表测量5号主变高压侧关口表电压端子排，结果同上，可以排除表计故障。

4電压切换箱工作原理

该电厂采用的是JFZ-30Q型切换并列箱，电压切换回路中的切换继电器默认为两组双位置继电器，每组继电器有动作线圈和复归线圈之分，大多采用自保持方式，由隔离刀闸提供一对常开、一对常闭两对刀闸辅助接点。如设备在Ⅲ母线上运行时，隔离刀闸1G常开接点闭合，连通4n0101导线，使1YQJ1、1YQJ2、1YQJ3继电器动作线圈励磁，接点闭合，进行电压切换；当设备退出在Ⅲ母线运行状态时，隔离刀闸1G常闭接点由分开变为闭合，连通4n0102导线，使1YQJ1、1YQJ2、1YQJ3继电器复归线圈励磁，接点复归，不再进行电压切换。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，继电器仍能保持在原有位置，保护及计量装置不会失压。如图1、图2所示。

5过程分析

在发生该事件后，对被烧损的插板进行检验发现，Ⅳ母电压切换回路2YQJ1的6、7号结点导通，8、9号结点导通，12、13号结点导通，14、15号结点导通，从而证明在进行切换箱端子排配线时，Ⅳ母的电压切换继电器处于切换状态，由于Ⅳ母电压的切换导致切换后的ABC720线带59.4伏电压。

在对插板的进一步检查发现，Ⅳ母电压的切换回路中，C相的a6和e8不通，经测量2YQJ1的13与e8之间有明显的烧损痕迹，两者之间断线不通。

故，初步分析此故障的现象为：由于进行电压切换箱配线工作前，该切换箱内部切换继电器已经动作，致使切换后电压ABC720带电，在配A720线时，由于作业空间狭窄所限，导致A720与切换箱的外壳接触，由于A720（切换后的e8）与A640（Ⅳ母电压a2）相通，进而变为A640接地，电压切换箱中A相对金属外壳放电拉弧，弧光导致AC两相间歇性相间短路，此时的接地电流导致220千伏Ⅳ母PT端子箱中二次测量组A相空开跳开，随后，调度告知该线路潮流不对，该电厂电气运行人员至开关场检查，发现电压互感器二次测量组A相空开跳开，随即将空开投上，在空开投上的瞬间A640的电压与C640的电压发生短路，相间短路电流大于单相接地电流，此时2YQJ1的13与e8被烧断，并且在电镀版上形成为永久性短路故障。此时的A640理应无电，但受短路故障的影响，C640的交流电被环至A640。

由于，C640的电压被环至A640，所以，在A、C相的测量回路中，存在两个电压幅值相同、相位相同的电压。据此，足以解释兰吉尔电能表中UA、UB、UC三相电压幅值正确，UAB、UBC相间电压幅值正确，而UAC相间电压幅值却为0伏的现象。

6总结

电压切换装置在电力系统的保护、测量、计量等二次设备中有着十分重要的作用。电压切换回路的安全、可靠，直接影响到电网设备的安全稳定运行。通过此次事件分析，我们应该引以为戒，因为切换装置具有动作后，需要复归的这种特性，就要求作为新投运的电压切换箱来说，出厂前的装置在模拟电压切换的调试试验后应该对其进行复归操作，复归后方可作为合格的产品交付使用。作为使用单位的继电保护人员或电测计量人员应该首先对切换箱进行重新的检验并切记对切换箱进行复位操作后，才可进行切换箱的安装及配线工作。

同时，也应注意以下几点：

a.在新装置到货后，要充分了解装置的功能及特性，并根据装置的功能特点进行安装前的检验或是安装、配线后的装置检验工作；

b.在安装配线时，应先接入不带电的线号，后对带电的线号进行接入，在一定程度上可以避免不安全事件的发生，减少企业的损失。

参考文献：

[1] JFZ-32Q电压并列箱说明书.

[2] 白少波，夏国雄等著.110kV及以下母线YH二次电压并列回路改造的探讨.中国西部科技.

[3] 梅林著.电压互感器并列装置烧毁事故.事故与安全.

作者简介：

张建平（1984—），男，本科，工程师，从事继电保护、电测仪表检修维护工作。