220 kV变电站二次设备PT断线事故分析与处理

李天龙

（山西漳泽电力长治发电有限责任公司，山西 长治 046021）

0 引 言

目前，在双母线接线形式下的系统运行方式中，继电保护装置、计量表计设备的二次电压都要随着运行方式的改变进行改变，在电压切换箱中通常采用了自保持继电器，用来避免母线刀闸辅助触点接触不良或者装置故障导致保护失去电压。但是，由于现阶段技术条件的影响，刀闸辅助触点的正确开入不能得到保证，进而会引发二次电压的强制并列，甚至可能会出现全站二次失压的严重性事故。本文就某220 kV变电站在运行人员完成倒闸操作后出现了一起全站220 kV保护装置报PT断线信号的事件进行了剖析，并根据调查结果对二次回路中存在考虑不足的地方进行了改进，避免了类似事件的再发生，提高了电网安全稳定运行的能力[1-3]。

1 事故经过

如图1所示，该220 kV变电站220 kV间隔采用了双母线的主接线方式。根据调度要求需要对该变电站的运行方式进行调整，使所有的220 kV间隔全部运行在Ⅱ母上，Ⅰ母处于腾空的状态。但是当运行人员完成所有的倒闸操作分开母联开关2012时发现全站220 kV保护装置发PT断线告警。通知检修人员后对各个220 kV间隔的二次电压进行了测量，发现保护电压全部为0，全站220 kV间隔失压。

2 处理过程

在全站220 kV设备报PT断线信号后，运行人员立即停止了操作并检查了设备状态。结果发现，监控后台只有220 kV母联2012断路器分闸的信号和所有220 kV间隔保护装置二次电压消失的告警信号，在对应的220 kV间隔保护装置上也仅仅有PT断线的告警信号，除此之外再无其他异常信号。

图1 系统运行方式

再到220 kV设备区检查后发现2202PT的二次空开处于分闸的位置，而2201PT的二次电压空开处于闭合的位置，同时一次设备也无异样。由此，可以初步判断造成220 kV间隔全部失压的直接原因为2202PT的二次空开跳闸，而造成空开跳闸的原因主要有二次电压反充电和空开的损坏[4-5]。

通过对2202PT二次空开的测量发现，空开的上端各相电压均正常，保持在57.74 V左右，而空开下端电压均为零。为了验证是否是二次空开的损坏引起的跳闸，待运行人员停电后对空开的上下端进行了通断的测试，结果表明空开处于正常运行的状态。由此可排除电压二次空开的故障，确认了二次电压回路短路为该事件的根本原因。

3 原因分析

当220 kV母联断路器2012在断开后，220 kV的Ⅰ母将无压，如果2201PT引起电压二次回路短路，那么就可能是电压二次回路反充电。2202PT通过电压并列回路向2201PT反充电。

在220 kVⅠ母停电后，虽然停电的一次母线没有接地，但是其阻抗（包括母线电容和绝缘电阻）仍然很大，不能忽略不计。假设单条母线相间的阻抗为ZM=12 MΩ，对于220 kV电压互感器而言，变比K为2 200，则从电压互感器的二次侧看到的阻抗只有Zd=ZM/K2=122/2 2002=2.47 Ω，考虑到二次电缆的阻抗ZL=6 Ω，因此可以计算出2202PT二次侧的等效阻抗Z=ZM+ZL=8.47 Ω，其二次电压切换回路中的电流为I=U/Z=100/8.47=11.8 A，近乎短路，故反充电电流较大（反充电电流的大小取决于二次电缆的电阻和两个电压互感器的漏抗），将造成运行中的电压互感器二次空开跳闸或二次保险熔断，导致运行中的保护装置失去电压，严重时可能造成保护装置的误动或者拒动。

4 验 证

为了验证本次事故的根本原因为二次电压的误切换向2201PT反充电导致的2202PT二次空开跳闸，只需要把2201PT的二次空开断开，对电压切换回路的电缆进行绝缘电阻的测量即可，断开2201PT的空开后电缆对地以及电缆相间的电阻如表1所示。

表1 电压二次切换回路电阻的测试结果

由表1可知，电缆各相的绝缘电阻均超过5 kΩ，表明故障已经恢复。待合上2202PT的二次空开后，测量全站220 kV间隔的保护电压均恢复正常，保护装置的告警信号复归。

5 查找故障点

为了找到引起事故的故障点，对全站220 kV间隔进行了逐一排查，排查结果发现运行线路2在倒闸操作完成后刀闸的常闭触点未能正确返回，导致二次电压的误并列，如图2所示。

将运行线路2的常闭节点手动复归后，二次电压误并列故障解除，至此本次事故处理工作结束。

系统在正常运行条件下，电压互感器的二次侧等效阻抗无限大，等效于开路；而在二次切换电压反充电的过程中，由于电压并列回路的存在导致其等效阻抗较小，工作电流较大，会熔断运行刀闸的二次保险或使空开跳闸，严重时还会造成人身和设备损坏的事件。

图2 二次电压误并列示意图

结合现场大量的实际运行经验来看，二次切换电压反充电一般是由如下两方面导致的。

（1）一次系统分列运行，二次电压直接强制并列。

该情况常见于完成倒闸后，未合母联开关及其隔离刀闸，而直接在电压切换箱中将电压互感器的并列把手强制到“并列”位置。这时由于一次系统没有并列运行系统存在一定的电压差加之电压互感器的内阻很小，会导致二次电压切换回路中出现极大的环流，致使电压互感器的二次空开直接跳闸或者二次保险的直接熔断，直接使运行中的继电保护装置、计量表计的设备失压，严重影响保护装置的正确动作行为。

（2）二次电压并列回路中没有设置重动的接点，即电压互感器二次回路中没有串接由电压互感器隔离刀闸起动的重动继电器接点。

该情况常见于需要将某条母线的电压互感器退出运行进行检修，两条母线并列运行。在一次系统已经完成并列后，按照操作要求需要将二次切换电压的并列把手打在“并列”位置，令二次侧正常并列。然后断开待检修电压互感器的二次空开或者取下二次保险，分离待检修的电压互感器。可能出现的问题有：如果待检修电压互感器的二次空开没有可靠断开，则电压并列回路中的环流会使运行中的电压互感器二次空开跳闸，致使整条母线失压；如果正常运行的电压互感器二次空开没有准确跳开，则可能造成运行中的电压互感器通过并列回路向一次侧反送电，导致待检修的电压互感器本体损坏，严重时危及检修人员人身安全。

通过分析可以看到，运行间隔在完成倒闸操作后刀闸的常闭接点没有及时正确地返回是本次事故的根本原因所在。目前，电压切换箱中只在母线刀闸的常开触点后串接了指示灯，指示目前间隔所运行的母线位置，但是由于保持继电器的存在，人们无法看到保持继电器是否已经准确的返回。为此，提出了在刀闸的常闭触点后也串接一个指示灯，用以判别保持继电器是否已经可靠的返回。

6 结 论

在本次事故中，该变电站220 kV电压切换箱采用的是刀闸的双位置保持继电器。通过该事件我们也能发现该接法不可靠，因此建议采用刀闸的单位置继电器的形式，即只采用刀闸的常开触点，这样通过电压切换箱上的指示灯就可以明确快速地判断出运行间隔所处在位置，而不用担心继电器是否可靠返回。