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摘要：文章对110KV双母带旁路变电站在进行倒闸操作过程中，由于运行人员在操作过程中，因对二次回路不熟悉，运行规程未严格规定的情况下，往往会发生各类因二次电压反送至停电的一次空母线，导致二次电压失压。
关键词：双母线；电压互感器；继电器；反充电
在各级继电保护运行管理规程中，都明确规定了系统一次设备倒闸操作时，应特别注意防止电压互感器二次回路向一次设备反充电。所谓反充电就是在倒闸操作过程中，由于操作不认真或操作票有误，造成双母线带电的电压互感器二次回路，与不带电的电压互感器二次回路相并联，其后果是使带电的电压互感器二次回路空气开关跳开，继而造成所有运行线路的交流二次回路电压消失，从而造成线路保护误动作。
电压互感器严禁短路、电流互感器严禁开路是我们继电保护人永记心中的座右铭。这是因为电压互感器相当于一个内阻极小的电压源，在正常情况下电压互感器二次负载是计量表计的电压线圈和继电保护及自动装置的电压线圈，其阻抗很大、工作电流很小，相当于变压器空载运行，故电压互感器二次空气开关容量很小，一般为1A。假设不带电的电压互感器一次对地阻抗为106Ω，则反应到二次回路的阻抗为Z2=106/11002=0.876Ω（1100为母线电压互感器一次与二次之变比），那么在反充电过程中，会产生很大的电流（I=100/0.207A=114A），将运行的另一组电压互感器二次空气开关跳开，对所有运行的继电保护装置产生影响。如电压互感器二次空气开关跳不开，还会造成人身和设备损坏事故。因此，各类电气人员都需要认真防范电压互感器二次回路反充电事故。
1事故经过
2011年，220kV某变电站一次接线为110KV双母线带旁路方式（如图1），事故前因#1主变中压侧21开关由SW6-110少油开关更换为SF6弹簧机构开关，#1主变中压侧由旁路开关27带路运行，110KV 21开关更换完毕后。调度下令对21开关进行充电，将#5倒为空母线，用母联35开关对新2l开关进行充电。在操作至将推上110kV 221刀闸时，旁路27开关保护屏电压切换插件烧坏。110kV保护装置全部交流二次回路失压，装置及后台发110KVI、II母PT断线。
2案例分析
2.1二次电压切换原理
在我们分析反充电前，必须对双母带旁路二次电压切换进行了解。双母线接线上所连接的电气元件，为了保证其一次系统和二次系统在电压上保持对应，要求保护、测量、计量都有电压自动切换回路。电压自动切换通过用刀闸辅助接点去启动电压切换继电器来实现，目前主要有以下两种电压切换回路：
（1）单位置启动方式，即采用母线刀闸的常开辅助接点串接常规电压继电器。图2为采用单位置启动方式电压切换原理接线图，其中所有YQJ均为非保持的单位置电压切换继电器。当4（5）母刀闸推上后，4（5）母刀闸常开接点闭合，1YQJ（2YQJ）继电器动作，4（5）母电压互感器二次电压经过切换后进入保护、测控、或计量装置。
（2）双位置启动方式，即采用母线刀闸的常开辅助接点与常闭接点并接的常规继电器图3为双位置启动方式电压切换原理接线图，其中所有YQJ均为磁保持的双位置电压切换继电器。其中1YQJ1、1VOJ2、1YQJ3为第一组，是切换至4母电压互感器二次回路的控制直流继电器；其中2YQJ1、2YQJ2、2YQJ3为第二组，是切换至5母电压互感器二次回路的控制直流继电器；1YQJ1、1YQJ2、1YQJ3、2YQJ1、2YQJ2、2YQJ3是带有返回线圈。当I（II）母刀闸常开接点闭合时，各直流继电器接点闭合，只有当I（II）母刀闸常闭接点闭合时，各直流继电器接点接点才返回。
2.2原因分析
（1）首先对运行人员在对新21开关充电时，值班员按照如下顺序操作：
（2）①检查110KV#4母线运行正常。②检查110KV 21开关送电范围接地线，短路线已全部拆除。③检查215接地刀闸在分位。④检查218接地刀闸在分位。⑤检查21开关在分闸位置。⑥检查母联35开关在分闸位置。⑦检查351刀闸在分位。⑧检查352刀闸在分位。⑨检查互055接地刀闸在分位。⑩检查互5001接地刀闸在分位。11推上212刀闸
当操作至第十一项时，运行人员发现后台报110KV I、IIPT断线，旁路27开关保护屏内有异味。互04、互05端子箱二次空开跳闸。
（2）保护人员到达现场后，根据倒闸操作记录及当时一次设备运行方式，進行了详细的了解和分析，认真查找二次电压回路，由于主变中压侧开关21更换的过程中，旁路27开关代路运行。220KV主变保护实行的双重化配置，220KV侧、1110KV侧两套保护使用的cT是交叉的，即主变套管CT与开关CT是交叉使用的。目的是某侧开关更换时，使用开关侧CT保护停用时。另一套套管CT主变保护可继续运行。因此旁路27开关代主变中压侧开关时，因旁路没有PT。它的二次电压通过旁路保护屏切换后（A710、B710、C710）送至主变保护屏。主变保护屏又通过213刀闸启动3YQJ线圈及接点。（如图4）然后送至主变保护B屏用即A710、B710、C710。
当运行人员把#5母线倒为空母线后，由于互05刀闸为合位，互05端子箱二次小空气开关没断开。当合上212刀闸时，212刀闸的辅助接地同时启动的2YQJ线圈（如图4），由于A710、B710、C710带电，它通过2YQJ的接点使A640II、B640II、C640II带电。因互05刀闸未接开，PT二次回路通过互05刀闸的二次辅助接点、二次电压空开反送至110KV#5空母线。保护人员针对旁路27开关保护冒出烟，进行了调查，前面已经提到，主变保护屏A710、B710、C710是通过旁路27开关保护屏电压切换来的，而冒出烟的正是交流电压切换插件的接点。 （3）二次空气开关跳闸分析。通过参数定量分析110kV#1、#2母线电压互感器二次空开跳闸原因，110kV母线为双母线接线，母线电压互感器采用电容分压式电压互感器。通过查阅相关设备的说明书以及技术资料，知道：CI=11110PF，C2=131220PF，第一组二次绕组容量为100VA，电压互感器一次额定电压，二次额定电压。下面根据上述110kV母线电
压互感器参数定量具体分析说明110kV母线电压互感器第一组二次绕组向一次反充电时，其二次空开为什么会跳闸。
①由已知参数计算中压变压器变比
②计算C2折算到二次的阻抗
③计算二次绕组额定阻抗：已知绕组二次额定容量为Se为100VA，c2电容折算到二次侧的阻抗比二次允许阻抗小40.6倍，反充电时在一次侧产生的电流至少达到二次额定电流的40.6倍。可见，该110kV母线电压互感器第一组二次绕组向一次反充电时，110kV电压互感器二次空开必然跳闸。
（4）保护失压影响分析
1）110kV线路保护失压后的影响
变电站110kV线路都是只装有一相电压互感器，该电压互感器二次电压仅用于线路开关同期合闸操作，而110kV线路保护采用的交流电压均取自母线电压互感器二次电压。对于配置距离保护的110kV线路保护，当110kV母線电压互感器二次空气小开关跳开后，线路保护失压，相应的距离保护被迫退出，只有零序电流保护在运行，存在较大的风险。
2）110kV母线保护失压后的影响
110kV母线保护在交流失压时表明该母线保护的复合电压闭锁元件已开放，此时如果母差保护存在差流，保护将误出口。
3防范措施
（1）在倒母线操作时要规范操作顺序，在将一条母线线路全部倒至另一母线后，应首先拉开停电母线PT二次回路空气开关，然后才能进行倒闸操作。
（2）运行值班人员在投入PT二次空气开关前，应检测空气开关下口。在确认下口不带电后，方可投入PT二次空气开关，否则有可能造成PT二次回路反充电。
（3）刀闸辅助接点控制的1YQJ、2YQJ电压继电器，在断电时应保证可靠失磁复归。同时，其触点容量应保证在电压回路故障通过短路电流时，不致发生粘连现象，以防止造成通过PT二次侧向一次侧母线反充电。目前使用的操作箱一般采用自保持的电压切换继电器，目的是确保在一次刀闸辅助接点接触不良的情况下，保护装置不会失压。但同时在复归圈动作不可靠的情况下，若继电器自保持，则PT将出现二次回路并联现象。因此，在继电器校验完毕后要求继电保护人员测量2组带自保持的1YQJ、2YQJ电压继电器，确保只有一组电压切换继电器动作。
4结束语
综上所述，电压互感器二次反充电带来的危害是巨大的。采取切实可行的有效措施，防止电压互感器二次侧反充电，是当前各级电网公司系统值得研究的课题。
多年的一线生产现场工作实践，多次进行操作要领比较，现场分析发现“在倒母线操作过程中，在倒母线后，应先断开空出母线上电压互感器的所有二次电压空气开关（或取下熔断器），再断开母联断路器”这种操作方法可以有效避免电压互感器二次反充电。实践证明：这种操作要领是可行的，这种操作要领适用于110千伏及以上电网双母线的倒母线操作。
关键词：双母线；电压互感器；继电器；反充电
在各级继电保护运行管理规程中，都明确规定了系统一次设备倒闸操作时，应特别注意防止电压互感器二次回路向一次设备反充电。所谓反充电就是在倒闸操作过程中，由于操作不认真或操作票有误，造成双母线带电的电压互感器二次回路，与不带电的电压互感器二次回路相并联，其后果是使带电的电压互感器二次回路空气开关跳开，继而造成所有运行线路的交流二次回路电压消失，从而造成线路保护误动作。
电压互感器严禁短路、电流互感器严禁开路是我们继电保护人永记心中的座右铭。这是因为电压互感器相当于一个内阻极小的电压源，在正常情况下电压互感器二次负载是计量表计的电压线圈和继电保护及自动装置的电压线圈，其阻抗很大、工作电流很小，相当于变压器空载运行，故电压互感器二次空气开关容量很小，一般为1A。假设不带电的电压互感器一次对地阻抗为106Ω，则反应到二次回路的阻抗为Z2=106/11002=0.876Ω（1100为母线电压互感器一次与二次之变比），那么在反充电过程中，会产生很大的电流（I=100/0.207A=114A），将运行的另一组电压互感器二次空气开关跳开，对所有运行的继电保护装置产生影响。如电压互感器二次空气开关跳不开，还会造成人身和设备损坏事故。因此，各类电气人员都需要认真防范电压互感器二次回路反充电事故。
1事故经过
2011年，220kV某变电站一次接线为110KV双母线带旁路方式（如图1），事故前因#1主变中压侧21开关由SW6-110少油开关更换为SF6弹簧机构开关，#1主变中压侧由旁路开关27带路运行，110KV 21开关更换完毕后。调度下令对21开关进行充电，将#5倒为空母线，用母联35开关对新2l开关进行充电。在操作至将推上110kV 221刀闸时，旁路27开关保护屏电压切换插件烧坏。110kV保护装置全部交流二次回路失压，装置及后台发110KVI、II母PT断线。
2案例分析
2.1二次电压切换原理
在我们分析反充电前，必须对双母带旁路二次电压切换进行了解。双母线接线上所连接的电气元件，为了保证其一次系统和二次系统在电压上保持对应，要求保护、测量、计量都有电压自动切换回路。电压自动切换通过用刀闸辅助接点去启动电压切换继电器来实现，目前主要有以下两种电压切换回路：
（1）单位置启动方式，即采用母线刀闸的常开辅助接点串接常规电压继电器。图2为采用单位置启动方式电压切换原理接线图，其中所有YQJ均为非保持的单位置电压切换继电器。当4（5）母刀闸推上后，4（5）母刀闸常开接点闭合，1YQJ（2YQJ）继电器动作，4（5）母电压互感器二次电压经过切换后进入保护、测控、或计量装置。
（2）双位置启动方式，即采用母线刀闸的常开辅助接点与常闭接点并接的常规继电器图3为双位置启动方式电压切换原理接线图，其中所有YQJ均为磁保持的双位置电压切换继电器。其中1YQJ1、1VOJ2、1YQJ3为第一组，是切换至4母电压互感器二次回路的控制直流继电器；其中2YQJ1、2YQJ2、2YQJ3为第二组，是切换至5母电压互感器二次回路的控制直流继电器；1YQJ1、1YQJ2、1YQJ3、2YQJ1、2YQJ2、2YQJ3是带有返回线圈。当I（II）母刀闸常开接点闭合时，各直流继电器接点闭合，只有当I（II）母刀闸常闭接点闭合时，各直流继电器接点接点才返回。
2.2原因分析
（1）首先对运行人员在对新21开关充电时，值班员按照如下顺序操作：
（2）①检查110KV#4母线运行正常。②检查110KV 21开关送电范围接地线，短路线已全部拆除。③检查215接地刀闸在分位。④检查218接地刀闸在分位。⑤检查21开关在分闸位置。⑥检查母联35开关在分闸位置。⑦检查351刀闸在分位。⑧检查352刀闸在分位。⑨检查互055接地刀闸在分位。⑩检查互5001接地刀闸在分位。11推上212刀闸
当操作至第十一项时，运行人员发现后台报110KV I、IIPT断线，旁路27开关保护屏内有异味。互04、互05端子箱二次空开跳闸。
（2）保护人员到达现场后，根据倒闸操作记录及当时一次设备运行方式，進行了详细的了解和分析，认真查找二次电压回路，由于主变中压侧开关21更换的过程中，旁路27开关代路运行。220KV主变保护实行的双重化配置，220KV侧、1110KV侧两套保护使用的cT是交叉的，即主变套管CT与开关CT是交叉使用的。目的是某侧开关更换时，使用开关侧CT保护停用时。另一套套管CT主变保护可继续运行。因此旁路27开关代主变中压侧开关时，因旁路没有PT。它的二次电压通过旁路保护屏切换后（A710、B710、C710）送至主变保护屏。主变保护屏又通过213刀闸启动3YQJ线圈及接点。（如图4）然后送至主变保护B屏用即A710、B710、C710。
当运行人员把#5母线倒为空母线后，由于互05刀闸为合位，互05端子箱二次小空气开关没断开。当合上212刀闸时，212刀闸的辅助接地同时启动的2YQJ线圈（如图4），由于A710、B710、C710带电，它通过2YQJ的接点使A640II、B640II、C640II带电。因互05刀闸未接开，PT二次回路通过互05刀闸的二次辅助接点、二次电压空开反送至110KV#5空母线。保护人员针对旁路27开关保护冒出烟，进行了调查，前面已经提到，主变保护屏A710、B710、C710是通过旁路27开关保护屏电压切换来的，而冒出烟的正是交流电压切换插件的接点。 （3）二次空气开关跳闸分析。通过参数定量分析110kV#1、#2母线电压互感器二次空开跳闸原因，110kV母线为双母线接线，母线电压互感器采用电容分压式电压互感器。通过查阅相关设备的说明书以及技术资料，知道：CI=11110PF，C2=131220PF，第一组二次绕组容量为100VA，电压互感器一次额定电压，二次额定电压。下面根据上述110kV母线电
压互感器参数定量具体分析说明110kV母线电压互感器第一组二次绕组向一次反充电时，其二次空开为什么会跳闸。
①由已知参数计算中压变压器变比
②计算C2折算到二次的阻抗
③计算二次绕组额定阻抗：已知绕组二次额定容量为Se为100VA，c2电容折算到二次侧的阻抗比二次允许阻抗小40.6倍，反充电时在一次侧产生的电流至少达到二次额定电流的40.6倍。可见，该110kV母线电压互感器第一组二次绕组向一次反充电时，110kV电压互感器二次空开必然跳闸。
（4）保护失压影响分析
1）110kV线路保护失压后的影响
变电站110kV线路都是只装有一相电压互感器，该电压互感器二次电压仅用于线路开关同期合闸操作，而110kV线路保护采用的交流电压均取自母线电压互感器二次电压。对于配置距离保护的110kV线路保护，当110kV母線电压互感器二次空气小开关跳开后，线路保护失压，相应的距离保护被迫退出，只有零序电流保护在运行，存在较大的风险。
2）110kV母线保护失压后的影响
110kV母线保护在交流失压时表明该母线保护的复合电压闭锁元件已开放，此时如果母差保护存在差流，保护将误出口。
3防范措施
（1）在倒母线操作时要规范操作顺序，在将一条母线线路全部倒至另一母线后，应首先拉开停电母线PT二次回路空气开关，然后才能进行倒闸操作。
（2）运行值班人员在投入PT二次空气开关前，应检测空气开关下口。在确认下口不带电后，方可投入PT二次空气开关，否则有可能造成PT二次回路反充电。
（3）刀闸辅助接点控制的1YQJ、2YQJ电压继电器，在断电时应保证可靠失磁复归。同时，其触点容量应保证在电压回路故障通过短路电流时，不致发生粘连现象，以防止造成通过PT二次侧向一次侧母线反充电。目前使用的操作箱一般采用自保持的电压切换继电器，目的是确保在一次刀闸辅助接点接触不良的情况下，保护装置不会失压。但同时在复归圈动作不可靠的情况下，若继电器自保持，则PT将出现二次回路并联现象。因此，在继电器校验完毕后要求继电保护人员测量2组带自保持的1YQJ、2YQJ电压继电器，确保只有一组电压切换继电器动作。
4结束语
综上所述，电压互感器二次反充电带来的危害是巨大的。采取切实可行的有效措施，防止电压互感器二次侧反充电，是当前各级电网公司系统值得研究的课题。
多年的一线生产现场工作实践，多次进行操作要领比较，现场分析发现“在倒母线操作过程中，在倒母线后，应先断开空出母线上电压互感器的所有二次电压空气开关（或取下熔断器），再断开母联断路器”这种操作方法可以有效避免电压互感器二次反充电。实践证明：这种操作要领是可行的，这种操作要领适用于110千伏及以上电网双母线的倒母线操作。