保证二次系统安装调试质量的方法及理论分析

刘传文

（国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂，河北 唐山064309）

0 引言

潘家口蓄能电厂3台抽水蓄能机组、220kV变电站投入运行已有26年之久，通过多年来对设备运行、维护、检修、改造积累的实践经验，深深地体会到电力系统、变电站、发电厂二次系统安装调试是一项极其重要的工作，此项工作质量的优劣直接关系到设备的安全稳定运行。通过对潘家口蓄能电厂多年以来的事件资料统计表明，属于二次回路安装调试质量不佳的占有一定比例，开关的辅助接点是二次回路的重要组成部分，其正确转换与否直接关系到二次回路是否可靠；开关的分、合闸线圈直接受二次系统装置的控制，其配合是否合理，关系到能否顺利切除故障；电流互感器和电压互感器是二次系统，特别是保护系统的电流源和电压源，其二次回路接线必须保证绝对正确，特别是其极性关系即原理接线的核心，不是对，就是错，不能有一点含糊，若忽略或不重视必会发生电流回路开路、电压回路短路、机组非同期并列，二次系统的整组传动试验是保证设备可靠动作的重中之重。多年来我们有了刻骨铭心血的教训，因此需要通过严密的工作流程、严谨的工作作风及正确的试验结论使二次系统真正成为主设备的安全卫士。

1 试验设备、仪表及试验电路的优化选择

（1）二次系统装置试验中，用以调整电压、电流、相角、频率的试验设备，应具有均匀调整的性能，其调整范围如下。

交流：三相四线制，0～380V，电流为 0～50A，相角 0～360°。

直流：0～220V（文波系数小于 5%），电流为0～10A。

频率：工频振荡器 45～55Hz，音频振荡器40～20000Hz，高频振荡器 30～500kHz。

特殊保护装置及自动化装置的试验设备根据需要特别选定。

（2）电压可用分压器或自藕变压器来调整，当接入全电压电源时，其额定小于其本身通过电流及流入继电器的可能最大电流之和。

电流整定方法应根据被试物的特性来决定，当试验电流不大，试验电源、导线及刀闸容量容许时，可直接用分压器或串联电阻方法来调整。

（3）若被试继电器为交流式，且电流较大时，可用波形为正弦波的大电流发生器产生大电流。其电流调整应在大电流发生器一次侧控制。

（4）感应型继电器的转矩与电源的波形有关，故试验感应型继电器、速饱和变流器、反时限继电器时，必须用纯电阻的变阻器（如水电阻）。为防止由于变阻器本身非线性的阻抗变化而影响到电流波形的畸变，变阻器电阻应大于10倍继电器阻抗值，如大电流发生器和调压器在所有电流或电压调压范围内，其输出波形不变时可以应用。

（5）在实验带有方向性的继电器时，最好利用移相器来调整电压与电流之间的差角。一般由于移相器二次电流容量很小，仅能接电压回路，在移相器二次侧接上负荷后，移相器一、二次间有相角差，其值甚至大到20°以上，故不能以移相器铭牌之刻度数值为依据，应以相位表来检验电流、电压的相位差角，相位表电压线圈应在被试继电器电压线圈上。

（6）继电保护装置和自动装置实验用的测量仪表，应符合下列要求：

准确度：所有交直流仪表的基本误差，均应在0.5%～1.5%范围内，其基本误差与额外误差之和不大于2.5%。为了保证仪表的准确度，试验时只允许利用仪表刻度的20%以上刻度，指针式仪表阻尼时间不得超过 2～3s。

（7）仪表每年应校验一次，并应有合格证书及封印，禁止使用没有合格证或超过校验周期及无封印的仪表。

所有仪表，应标明在各种刻度时，仪表回路的阻抗值。

仪表上所有端子、切换开关、外壳等均应保持在绝缘良好状态。

（8）测量小容量的电流与电压（例如电流在0.5A，电压在10V以下），特别是测量小容量电源供给的电流与电压时，应使用内耗损失很小的仪表、以免影响测量结果。

同时测量电流和电压时，应根据具体情况来选择适当的仪表接线方式，以获得最准确的测量结果。

（9）所有交流式仪表的刻度皆按正弦波形的有效值来划分，故在测量正弦波形的电流和电压时，可用任何类型的交流式仪表。但如测量非正弦电流、电压时，则因测量仪表的类型不同，测量结果各异，故对所使用的仪表应慎重选择。

（10）测量继电器的动作时间，如小于0.5s，则不能利用一般的电气秒表，应采用微机电子式数字毫秒表计。

2 二次回路检查及试验

（1）“二次盘柜”就位竣工后，应根据已批准的接线图及电气安装图来检查其实际接线。所有与图中不符之处或安装的设备（例如继电器、端子、刀闸、其他附属设备）与原类型不同者，要经过主管部门或设计部门批准方可代用。

（2）检查各种盘的接线时，因所有导线及其连接处都很明显，故只需细致检查核对原理图及安装接线图，采用导通法检查就能判断是否正确。此时还应特别注意在装置动作情况下，是否会引起别的装置的继电器动作，在进行继电器相互动作检查时，可以更正确判断有无这种现象的存在。

（3）应检查继电器的极性与电流互感器、电压互感器的极性是否符合（避免厂家设备接线错误），首先应以原理图与实际接线图核对，并以试验结果加以肯定。

（4）检查两端在不同室内的电缆时可用对讲机、电话、对线灯进行联络、传递信号信息，检查工作必须由1人负责统一指挥，互相给双方3下信息信号。

在导通试验前，应将电缆自两端断开，进行每根电缆芯对地绝缘及各缆芯之间的绝缘试验。因为，如果缆芯绝缘不良，可能形成另外的回路，这将使导通试验的结果不正确。

（5）如果电缆芯上已有回路标记标号，为加速工作的进行，建议在工作开始之前，检查人员根据接线图，共同制定缆芯检查的顺序，核对缆芯是否与规定的回路标号相符，接线位置是否正确，并依次检查核对所要检查的每1根缆芯，电缆终端的电缆标号应正确完整，质量良好并与安装图和电缆编号图相符。

（6）在检查二次回路时必须同时检查：盘前盘后须有被保护设备的名称。

（7）改进的跳闸、合闸回路必须装设压板。

（8）当不同安装单位的装置安装在同一个盘上时，其继电器、端子排、试验用大电流端子及压板不应综合交错布置，应按区域分开。

（9）每个继电器、仪表、按钮及压板等元器件在盘前有明显标示，在盘后有标号，并与图纸相符。

（10）在检查二次回路时，要特别注意差动保护、电压平衡保护，接入电流回路的各设备，如变流器、辅助变流器、自耦变流器及继电器的极性关系，必须保证极性连接的正确性。

（11）直流电源正、负之间应用空闲端子隔开。

3 绝缘试验

（1）在检查绝缘之前，必须仔细检查清除被检查的设备、电缆外皮、端子、导线上面的油污及遗留的金属碎屑并检查干燥情况。

（2）摇表只能用以测定被检验回路的绝缘电阻，不能用作耐压试验。因为测量绝缘电阻时，在被测回路阻抗较低的情况下，摇表的端电压大大下降，用1000V的摇表测量1MΩ左右的绝缘电阻时，摇表的端电压实际只有450V左右，而用500V摇表时，则其端电压仅约210V。仅当无负荷或被检验回路的绝缘电阻近于10MΩ左右时，摇表方能保持其本身的额定电压（1000V或500V）。因此用摇表测量绝缘电阻不能看作耐压试验。

（3）凡检查设备、继电器、及二次回路等对地的绝缘电阻时，不论其个体的耐压试验电压如何，皆使用1000V的摇表进行，对于晶体管保护装置的弱电回路，在做对地绝缘试验时，应将其和装置脱离开。试验中不合格的部分应更换或作绝缘处理。

（4）当检查装置或设备的绝缘电阻时，如有装有氖气灯泡和稳压管的入口，必须将它们取下，以免因灯泡通过电流而使测量结果不正确。

（5）检查设备的绝缘电阻时，按下列顺序进行：

1）各部对地（指电缆外皮、继电器金属外壳、底座等）的绝缘检查。

2）不同回路间的绝缘检查，如电流、电压、直流操作及信号回路等。

3）相同回路的缆芯、导线、端子间的绝缘检查。

4）绝缘检查完毕后，应将所有被试验的导线及电缆芯对地放电，并将所有拆下的导线恢复至原来位置。

5）新安装的与运行中的二次回路，二次自动装置其绝缘电阻以1000V摇表测量时，应符合绝缘等级规定。

4 断路器传动元件检查及机构试验

4.1 对新投入运行的断路器，应检查并调整好其辅助节点

跳闸回路中的辅助接点如有延时，为了避免可能烧毁中间继电器接点，应改用一般形式接点。

应严格检查辅助接点的制造与安装质量，固定必须牢固，不允许接触片与接点之间在轴上松动。

主轴至接点轴的联杆不应有弯曲，联杆上所有螺丝紧固处都有防止松动的装置——梅花垫圈、弹簧垫圈、锁紧螺母。

所有开口销子都应正确折弯，不许用导线来代替销子模糊使用。

合闸回路的辅助接点应在开关闭合时，传动装置行程终了时断开。跳闸回路的辅助接点应在开始断路之后断开。

各种继电器及系统自动装置用的辅助接点的动作时间，应根据它们的用途而整定。

4.2 合闸与跳闸线圈的动作电压和动作电流的测量

对合闸与跳闸线圈应进行两次不同试验。

直接在开关操作箱（机构）加电流进行测量。测量方法一般采用串联电阻来降压，若合闸与跳闸回路线圈电流不大，则可采用分压器来降压，其动作电压一般应为额定电压的30%～60%，在断路器控制盘上进行测量，此时包括所有串联的信号和中间继电器在内，当电源电压降至80%额定电压时，应保证正确动作。

合闸与跳闸线圈的动作电压和动作电流测量的电源使用控制回路的实际电源为好，因为它有可靠的容量保证。

4.3 与开关有关其他部分的检查

如果数组继电保护装置及自动装置操作同一出口继电器时，应先断开跳闸及合闸回路，而检查保护与自动装置操作出口继电器的情况，然后再恢复跳闸与合闸回路接线，检查由出口继电器操作的跳闸与合闸回路的情况。

必须检验防止开关跳跃装置的工作情况，检验方法可手动合闸不释放把手，然后利用保护装置使开关跳闸，此时开关保持在跳闸状态而不能重合，做此项试验时要互相配合，防止烧毁防跳继电器接点及开关线圈。

4.4 断路器机构的检查

必须按用途检查液压机构的各种压力接点及电接点、压力表的工作情况和所发出的光字信号的正确性，及相应压力数值的整定，油压闭锁开关分、合闸、重合闸的工作情况。

对于SF6气体绝缘的开关，必须检查SF6气体压力计信号及密度继电器动作情况。

SF6断路器开关厂家在这方面有些差异，应根据现场实际情况进行检查。由于SF6断路器开关的维护工作量较小，所以应对储能电机、及储能电机弹簧链接部分、辅助接点、分合闸线圈着重检查，对于各厂站应加大实际现场操作配训力度，经常派出专业人员到制造厂家学习，这样对更快、更好地解决问题起到了融会贯通目的。

对于气动开关机构，必须检查相应的气体压力工作信号及闭锁系统工作的正确性。

对于电动开关机构，必须检查相应电机及机械齿轮链接传动部分工作情况和闭锁系统工作的正确性，保证电机及机械传动部分可靠性。

5 电流互感器及电压互感器检验

5.1 绝缘试验

电流互感器、电压互感器必须进行一次线圈对地、二次线圈对地、一次线圈对二次线圈间的绝缘试验，而且要与厂家原始数据对比，判断是否受潮。

5.2 伏安特性试验

伏安特性试验是目前检验线圈层间短路的唯一可靠方法，特别是当二次线圈短路圈数很少时，其原理是通过了解变流器本身的磁化特性，来判断其是否符合要求。

试验接线一般应采用图1所示的并联变阻器方式，有时可采用串联变阻器的方式，但不能得到很好的效果，例如，伏安特性曲线测定范围不能很广，励磁阻抗大的变流器不容易测定，变流器的铁心可能发生残磁。

图1 并联变阻器方式测伏安特性

试验前，应将铁心的残磁减至最小，其方法是慢慢将二次线圈的电流减至零，再将试验电源切除，变流器由零点连续测至饱和点，如原来有该变流器伏安特性曲线，可少测几点以做对比。

测完后，应注意退掉铁心内的残磁，并将所得的特性曲线与同一制造厂家同级、同型的变流器进行比较，测量仪表应使用整流型仪表。如无该型仪表且由于工作需要，虽可用别种仪表代替，但应注意当变流器饱和时，电流电压的波形有奇次谐波存在，同一种数值因使用不同类型的仪表也将有不同的结果。

在测量曲线低值时，电压表的内阻不得小于1000Ω/V。

试验记录内应注明所用仪表的形式、内阻、制造厂家，以备查考。

5.3 变比试验

精确的试验只能在试验室进行，在现场只能初步校验变比是否正确，用试验变比的方法来检查二次线圈有无短接，只能供参考，试验接线如图2。

试验一次电流应达到或接近于额定电流，当变比大于设备容许范围时，可稍降低。

测量仪表容许使用0.5级。

图2 初步检验变比原理

5.4 极性试验

极性试验是电流回路接线正确性检验的关键试验项目，对于电流互感器除进行单只互感器一、二次线圈的极性试验外，还必须连同二次回路电缆一起进行同极性检查，即二次极性在端子处测量，即所谓“大极性”。

电流互感器一、二次线圈的同级性端子是这样规定的：当在其一次线圈的极性端瞬时通入电流时，其二次线圈感应的瞬时电流自极性端流出。即，从电流互感器一次线圈和二次线圈所标的同级性端来看，两线圈的瞬时电流方向是相反的。这样的极性关系通常称为减极性。反之为加极性。

当电流互感器二次侧连接继电器时，如果一次侧电流I1方向是自电流互感器一次侧的极性端流入，则二次电流i2将从电流互感器的极性端流向继电器。如图3假设电流互感器的变比为j，就好像将电流互感器的二次侧断开，一次电流I1通过图4中所连接的回路一次直接自线圈的极性端流入继电器一样。

图3

图4

极性试验的方法如图5所示，用几节干电池（或将直流电源取分压），将正极接互感器一次线圈L1端（或P1），通常装母线侧，负极接互感器一次线圈L2端（或P2），二次线圈两端接到万用表的直流电流（毫安档）或直流电压（2.5V档）上，合一下刀闸K，如万用表指针向正方向瞬时偏转，则电池极性和电流表“+”极所接端子为两线圈的同极性端。其极性为前面所述的“减”极性。

图5 极性测验原理

线路保护装置要求线路发生故障时，保护装置正确动作，将故障线路切除，因此按前面所述电流互感器二次回路接线，将二次的极性端接继电器的极性端，而将流出继电器的线连接在一起，作为零序电流回路而接电流互感器的非极性端。因此，线路保护在同极性时通常为“减极性”。

母线保护是当母线发生故障时，要求母差保护能正确动作迅速切除故障。此时，故障电流由电源侧流向母线，因此当一次侧以母线为正时，应将二次侧的非极性端接继电器的极性端，而将二次的极性端连接在一起做为中性线，保护在同极性时电流互感器为“加极性”接线。

6 电流互感器二次回路负荷阻抗试验

电流互感器实际的二次负荷阻抗，是指其二次线圈的电压和线圈中通过的电流比值：二次负荷阻抗=二次线圈两端的电压/线圈通过之电流，电流互感器视在二次负荷阻抗，因电流互感器的接线方式（星型、三角形）而异。二次负荷应在CT二次端子电缆处连同二次回路所有负荷一起测量，当所测实际二次负荷阻抗小于10%误差曲线差的允许二次负荷阻抗时，则认为满足10%误差曲线要求，一般设计时都进行二次负荷计算，如果不满足时，则应适当增大电流互感器的变比，或将电缆芯并联使用。

7 电压互感器二次回路通电检查试验

电压互感器二次回路查线、极性、直阻、绝缘、耐压试验完以后，在系统带电前应作二次通电试验，以进一步核实接线的正确性。其方法是将PT二次回路从端子箱处将PT基本二次的线圈甩开（PT端子箱这段电缆靠查线保证其正确性），在PT端子箱处加正相序的对称100V交流电压至PT二次回路Ua、Ub、Uc端子上，并且分别操作一次母线相对应母线的各回路隔离开关，检查隔离开关辅助接点控制的切换中间继电器动作是否正确。用相序表、电压表分别检查电压回路在切换前、后各处的电压相序、幅值是否与所加电压相一致，以检查PT基本二次回路接线的正确性。

8 结束语

二次系统安装调试质量的细微程度直接关系到一次系统、机械系统的安全稳定运行，正确的试验方法、要求、调试质量及理论分析是保证二次设备可靠反映一次设备及机械设备故障的最有效的保证。