变电站PT异常故障判断和常规站PT二次并列、切换回路分析

分类:业界资讯 发布日期:2018-01-26

第一部分
变电站PT异常故障判断讲解

第二部分
常规站PT二次并列、切换回路分析
电压互感器是一种小容量、大电压比的降压变压器,基本原理与变压器相同,在一次侧无电源、二次侧反充电的情况下,由于其阻抗从二次侧看进去非常小,很容易因为电流过大而导致互感器烧毁。因此,熟悉其二次并列、切换回路,并在操作中有效杜绝二次反充电,是非常重要的。
常规变电站(即非智能站)的PT二次并列、切换回路由两大部分组成,一个是电压并列屏内的电压并列装置;一个是各需要用到母线电压的各个装置(如线路保护装置、电度表等)内部的切换回路。
本文拟先阐述电压并列回路、再阐述电压切换回路,最后阐述总图并结合之阐述PT什么时候会反充电。


电压并列回路
❈ 下图为PT并列装置(如RCS9663D等,各装置按统一规范设计,大同小异)的二次接线图。
电压并列回路主要由以下两个图组成,左图相当于“控制”回路,右图相当于“执行”回路。即左图中有三组继电器,分别控制了右图中的三组对应接点,以此来实现两条电压母线的并列。

假设某站110kV系统是110kV双母线并列接线,Ⅰ、Ⅱ母PT的二次绕组出线一般各有三组,即Ⅰ母保护测量用电压、Ⅰ母计量用电压、Ⅰ母开口三角电压;Ⅱ母保护测量用电压、Ⅱ母计量用电压、Ⅱ母开口三角电压。
并列回路简要逻辑如下:
110kV Ⅰ母PT的二次绕组出线,先经过本体端子箱内的空开,接进电压并列装置,再经Ⅰ母PT的位置辅助接点,从电压并列装置接到Ⅰ电压小母线(分别有Ⅰ开口三角电压小母线,Ⅰ保护电压小母线,Ⅰ计量电压小母线,为分析及论述方便,统称为Ⅰ电压小母线),从母线上分出各个馈线供给每个需要母线电压的装置。Ⅱ母PT相同。
110kV Ⅰ母PT运行,其刀闸15M5在合位,则110kV Ⅰ母电压进到Ⅰ电压小母线;
110kVⅡ母PT运行,其刀闸15M4在合位,则110kV Ⅱ母电压进到Ⅱ电压小母线;
110kV电压并列装置上的电压并列开关打在允许并列位置,且110kVⅠ/Ⅱ母联断路器及其两侧刀闸15M、15M1、15M2均在合闸位置,则Ⅰ、Ⅱ电压小母线之间的“母联开关”接通,两段小母线电压并列。
电压并列回路的“执行部分”如下图:





电压并列回路的“控制”部分如下图:



该图可分为三个部分:编号为二的方框里,是控制Ⅰ、Ⅱ电压小母线之间的“母联开关”即并列接点的继电器回路;编号一的方框里,是控制Ⅰ母PT刀闸位置辅助接点重动的继电器回路;编号三的方框里,是控制Ⅱ母PT刀闸位置辅助接点重动的继电器回路。
三个部分里面均有J1~J6继电器,这些继电器为双位置继电器,即:对其施加动作电压,则其动作,对应接点闭合;对其施加返回电压,则其返回,对应接点断开。双位置继电器相比单位置继电器的优点在于,需要两个不同的电压来控制其动作和返回,动作返回时线圈均得电,接点受到电磁力而可靠动作。图中如J1~J3所在的回路,通过串接不同阻值的电阻R1和R3来实现对其施加电压的不同。
先看框一,Ⅰ母PT有两个位置辅助接点:PⅠG常开接点和PⅠG常闭接点。当Ⅰ母PT15M5刀闸在合位,则PⅠG常开接点闭合,PⅠG常闭接点断开,J1~J6继电器受到动作电压而动作,使“执行”回路图中的编号为Ⅱ的方框里的接点闭合。如Ⅰ母PT在运行,其二次空开均在合位,则Ⅰ母电压进到Ⅰ电压小母线。当Ⅰ母PT15M5刀闸断开,则PⅠG常开接点断开,PⅠG常闭接点闭合,J1~J6继电器受到返回电压而返回,使“执行”回路图中的编号为Ⅱ的方框里的接点断开。
框三原理相同。
再看框二,3QK为电压并列装置的“允许/禁止并列切换开关”,该并列开关有三个位置:“允许并列”、“禁止并列”、“远方控制”。根据右侧的接点位置图可知,当切换开关打在“禁止并列”位置,则其3-4接点导通;在“允许并列”位置,则1-2接点导通;在“远方控制”位置,则5-6、7-8两对接点均导通。
当切换开关在“允许并列”位置,且母联开关、刀闸15M、15M1、15M2均在合位时,图中1G (15M1的辅助接点)、2G (15M2的辅助接点)、DL (15M的辅助接点)也均闭合,则J1~J6继电器得到动作电压,“执行”回路图中的编号为Ⅰ的方框里的接点全部闭合,两段电压小母线互联。
当切换开关在“禁止并列”位置,或15M、15M1、15M2只要其中有一个断开时,则J1~J6得到返回电压,“执行”回路图中的编号为Ⅰ的方框里的接点全部断开,两段电压小母线解列。
当切换开关在“远方控制”位置时,原理大概相同,不再赘述。
下面结合PT转检修操作票进行分析。
假设调令为:XX站110kVⅡ母PT由运行转检修,则操作票应如下:

其中,
原来Ⅰ、Ⅱ母PT均在运行,则执行”回路图中框Ⅱ、Ⅲ中的接点均闭合;
1-3步确认了一次在并列;
操作4后,如前文所述,“执行”回路图中框Ⅰ的接点闭合,两段电压小母线电压并列;
操作5-7后,框Ⅲ前面所示的PT二次空开全部断开,Ⅱ母PT二次回路与并列装置断开连接。
操作9后,框Ⅲ中的接点全部断开。
此后Ⅰ、Ⅱ电压小母线完全由Ⅰ母PT供电。示意图如下:

Ⅰ、Ⅱ电压小母线完全由Ⅰ母PT供电示意图
         电压切换回路

假设某110kV 151线路接线如下图所示:(220kV的线路,切换回路在操作箱里,大同小异)



151线路一次接线图

以其采用的深瑞的ISA-311G线路保护装置为例,其保护装置内部电压切换接线如下:


其装置内部有八个电压切换用继电器,分别为1511刀闸辅助接点控制的切换继电器ZJ1~ZJ4,1512刀闸辅助接点控制的切换继电器ZJ6~ZJ9,另外取ZJ5和ZJ10的常闭接点作为“切换继电器同时不动作”信号继电器。
ZJ1~ZJ4与ZJ6~ZJ9均为双位置继电器,原理上文已有阐述。假如此时1511刀闸合上,则图中其对应位置辅助接点1G常开接点闭合,1G常闭接点断开,ZJ1~ZJ4得电,控制其下面的图中红色圆形框标注的八对接点闭合,使I母保护/测量、计量电压进入保护装置;如1511刀闸断开,则这八对接点断开,同时继电器回路中ZJ5继电器不得电,则其对应常闭接点闭合,报出“切换继电器不动作信号”。
如1512刀闸也合上,则原理同上,且两段母线的电压在装置内部发生并列!
如1511、1512刀闸同时断开,则由ZJ5、ZJ10的常闭接点串联报出“切换继电器同时不动作”信号。
另外,取ZJ4和ZJ9的常开接点串联来报“切换继电器同时动作”信号。原理如上,不再赘述。
告警回路图如下:

完整的保护、测量电压回路图如下:

❈ 即如上文所述,Ⅰ母保护、测量电压;Ⅱ母保护测量电压经线路刀闸位置重动接点后,合成一路,进入保护屏后的保护电压空开,再接回本装置,作为保护程序需要的电压信号量使用。这就是为什么每个保护装置都取两个母线的电压,但是屏后只有一个电压空开。
其意义在于:如110kV 151线路接I母运行,则1511刀闸在合位、1512刀闸在分位,其线路保护(如距离保护)通过以上回路,实现自动判别,采Ⅰ母电压及本线路开关CT作为保护动作判据。如151线路倒至Ⅱ母运行,则保护改采Ⅱ母电压作为保护动作判据。假如没有这个切换回路,如110kV双母线分列运行,那么151线路可能接在Ⅰ母上却去采集Ⅱ母电压,结合本线路电流进行阻抗运算,显然无法正确动作。
小结:电压切换回路意义:主要用于解决双母线接线形式下,保护不能自行选择母线电压的问题。①如实反映一次刀闸位置。②当电压切换回路失电时,仍能按失电前的工作状态为保护装置提供母线电压。③当电压切换回路失电时,应发出告警信号,提示运行人员处理。④为防止两组母线电压在二次侧异常并列,当两条母线的电压切换继电器同时动作时,也应发出告警信号。


总回路


电压并列回路、电压切换回路合起来的简图如下图所示。




上图中,两个粗大黑色箭头往下的部分均为二次部分,其余为一次设备部分。二次部分中所描述的均为对应断路器、刀闸的辅助接点。
从该图可以看出,Ⅰ、Ⅱ母电压小母线从并列装置接出,供给各个线路保护、测控装置等。
该图也解释了为什么“切换继电器同时动作”信号可能会导致PT反充电。
如下图所示:假设该站只有两条110kV线路,151线路接I母运行,152线路接Ⅱ母运行,现在操作两条指令:1、151线路由接I段母线运行倒至Ⅱ段母线运行;2、110kV I段母线由运行转检修。在151倒母过程中,1511、1512刀闸同时合上时,151线路保护装置会报“切换继电器同时动作”信号。假设倒母完毕后,1511刀闸接点粘死,虽然1511刀闸已断开,但其辅助接点还在闭合状态,则“切换继电器同时动作”信号未消失。当操作至15M开关由运行转热备用时,Ⅱ母PT一次侧失电,I母PT经过151线路保护的电压切换接点往Ⅱ母PT反充电,将导致Ⅱ母PT二次侧空开跳开,甚至PT烧毁。该情况跟并列装置是否在并列位置无关。

总结:
1.   PT运行要求:⑴电压互感器送电时必须先合一次侧后合二次侧,停电时先停二次侧后停一次侧,防止反送电危及设备安全。⑵两段PT二次并列时,一次必须先并列(防止反充电)⑶倒换PT前必须先将电压并列运行,防止二次设备在倒换过程中失压。
2.   电压并列必须满足两个条件:⑴I母、II母的母联(或分段)开关及其两侧刀闸必须处于合闸状态;⑵操作把手必须打在“允许并列”位置。若操作把手打在“禁止并列”位置,不论分段开关运行状态如何,二次电压解列。
3.   倒母后,母联开关由运行转热备用前,必须查电压并列装置无并列信号,各线路、主变间隔无“切换继电器同时动作”信号。
(来源:电网智囊团,版权归原作者)



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