继电保护二次回路中防误动端子排研究与设计

史春旻 丁知见

摘 要：通过介绍两起继电保护现场工作中的事故案例，详细论述事故发生的原因，发现传统的端子排设计没有防误措施，提出了一种新的端子排设计思路，能杜绝现场工作中拆接二次回路时误碰和误动的情况发生，并通过弹簧机构的设计防止螺丝长时间紧固后发生松动。该研究推动了继电保护二次回路的发展和完善，消除了二次回路端子排处存在隐患、易发生故障的短板。

关键词：端子排;继电保护;二次回路

0    引言

变电站保护屏、端子箱等屏柜内部通常用端子排来实现二次回路电缆线的转接和连接。在继电保护校验、保护改造、抢修故障排除等过程中，端子排处二次回路发生误碰或者松动引起故障等事故常有发生。常规接线端子排的隐患已经造成继电保护可靠性下降，但是并没有引起相关人员的重视，也没有任何防误措施[1-2]。

传统做法是在二次回路工作中加强监护，做好相关安全措施，施工时提高接线质量。但由于保护人员技术、技能水平原因，继电保护在端子排处故障率很难降低到零。

在110 kV变电站主变保护校验过程中，需要断开联跳分段或者其他有源线路的二次回路。在断开二次回路或者恢复二次回路的过程中，二次人员如果误碰或者误接线，很可能造成誤跳运行开关[2]。

另一方面，运行几年的变电站，常常由于热胀冷缩、金属疲劳等原因，端子排螺丝的紧固程度会发生下降，甚至造成二次回路接触不良，开关无法正确分合闸，信号无法正确传输[2]。通常的做法是在变电站新建的时候要求施工人员紧固端子。但在运行状态下，很难一一去检查每个端子的紧固程度。

采用现有技术的接线端子，很难避免上述类似问题的发生。本文通过分析两起继电保护事故，寻找现有接线端子的设计薄弱点，再经过优化设计，对其进一步完善，防止今后类似事故发生，推动继电保护二次回路的发展和完善[1]。

1    一起安措恢复过程中误跳闸事故

某日，某110 kV变电站2号主变扩建施工安措恢复过程中，20 kV分段210、220开关动作，跳开分段开关。检查全站遥信信号后发现现场无保护动作信号，仅有开关分闸信号。具体信号如图1所示，箭头处为开关变位信号，开关分闸时刻没有保护动作信号。

调取现场监控录像后发现，开关分闸时，现场保护班工作人员验收工作已结束，正在恢复联跳分段开关安措。在恢复安措过程中，工作人员误碰相邻端子裸露部分，导致运行开关分闸。发生短路的为图2中箭头指向的KD31、KD33、KD41、KD43处。

在安措恢复过程中，由于工作人员技能水平原因，造成了本次故障，误跳了运行开关。但是如果端子排有防误碰设计，将能大大降低本次事故发生的概率。

本次故障暴露了现有端子排在拆接线以及日常其他工作中，存在误碰端子排导电部分导致故障的可能性。本文在防误碰端子排的设计中，将研究如何通过合理简单的措施避免这种现象的发生。

2    一起端子松动引起的开关拒动事故

某日，某变电站10 kV 128线路保护动作，开关未动作，2号主变低压侧零序后备动作，跳开主变各侧开关隔离故障。

10 kV 128线路保护为西门子7SJ62，接地保护采用零序过流，其中零序过流Ⅰ段定值120 A（二次1 A）、0.6 s，零序过流Ⅱ段定值60 A（二次0.5 A）、0.9 s。保护装置报文如下：620 ms，零序Ⅰ段动作;913 ms，零序Ⅱ段动作。

调取波形如图3所示。

从线路保护记录的波形（图4）中可以看出，故障起始时刻，B相二次电流增大至约3.6 A，满足零序过流Ⅰ段、Ⅱ段定值;同时可以看出，故障电流、电压持续了约1 550 ms，已超过零序过流Ⅰ段、Ⅱ段动作延时（600 ms、900 ms），线路保护在此故障电流作用下先后发出零序过流Ⅰ段、Ⅱ段动作信号。

最后检查开关柜回路发现，在保护动作时，由于X2-6、X2-7（如图5中箭头所示）端子排的操作回路螺丝松动，在128线路保护动作时，开关分闸电流未达到开关机构额定分闸电流，开关分闸失败，造成继电保护越级跳闸[3]。

3    对现有端子的设计优化

现有接线端子存在裸露部分明显并容易松动现象。本文对端子排进行了针对性设计，以消除上述隐患。

3.1    使用挡板设计

端子排在接线处，常常由于施工时导线铜芯长度预留过长，导致导线发生裸露现象，增加了隐患。接线情况如图6所示。

如果在端子排接线口两侧使用挡板，在拆接线时打开，平时关闭挡板，就能起到防止端子排处发生误碰、积灰、凝露的作用。挡板的设计如图7所示[4]。

3.2    端子排内弹簧结构设计

端子排内的导线，上部受到螺丝的压力。由于铜导线存在一定的延展性，以及夏天和冬天温度差形成的热胀冷缩原因，在紧固一段时间以后，端子排将发生松动。如果端子排存在一个弹簧垫片，对导线施加一个预紧力，将能有效克服可能产生的松动现象。加装弹簧垫片后的效果图如图8所示。

弹簧垫片呈一定的弧度，上部螺丝拧紧之后，下部垫片的接触面积进一步增大，能更好地降低接触电阻。同时垫片对铜导线产生向上的反作用力，如果发生部分松动，弹簧垫片通过自身发生形变能够弥补松动带来的间隙[4]。

4    结语

本文从继电保护二次回路端子排在现场运行中发现的薄弱点出发，分析了开关电源的结构、特点，最后进行针对性设计，对原有的薄弱点进行弥补。新设计端子排已在变电站现场试用，运行情况良好。

上面提出的改进方法，增加了端子排的复杂性，提升了成本，未来还需要在现场试用经验的基础之上进行优化，改善结构，使端子排更加完善。

[参考文献]

[1] 陈晓彬，孙玉彤，孙旭，等.基于和电流回路误动的新防误系列端子研制[J].电力系统保护与控制，2018，46（21）：168-174.

[2] 陈伟洋.二次回路接线端子排维护问题探讨[J].机电信息，2020（3）：102-103.

[3] 国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材[M].北京：中国电力出版社，2009.

[4] 赖绍奇.改进二次保护装置端子排的方法措施[J].中国高新技术企业，2013（11）：75-76.

收稿日期：2020-03-24

作者简介：史春旻（1981—），男，江苏东台人，硕士研究生，高级工程师，主要从事变电站二次系统运维工作。

丁知见（1993—），男，江苏宜兴人，工程师，主要从事变电站二次系统运维工作。