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摘要：电压切换装置广泛应用在电力系统保护、测量、计量等二次设备中，其回路的正确性、可靠性影响到电力系统的安全稳定运行。通过对一起保护改造后由于接点用错而造成计量电压切换回路异常的分析，提出改进建议，以期提高电压切换回路的可靠性。
关键词：电压切换；刀闸辅助接点；双位置继电器
中图分类号：TM8 ； ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ； ；文章编号：1007-0079（2014）18-0127-02
在双母线接线的220kV、110kV变电系统的二次设备上，电压切换装置是一个普遍使用的设备，它利用母线刀闸的接点引入回路，使到线路或主变所挂的母线段与相应保护、测控、安自、计量等设备所采集的二次母线电压相一致，从而保证了设备的安全可靠运行，因此电压切换装置是一个重要的设备，相应的回路要正确可靠。
一、电压切换装置的接线原理
电压切换装置的原理图如图1所示，其采用双位置继电器设计。该类型继电器有两个线圈：动作线圈和复归线圈。继电器接点采用了磁保持的设计，继电器动作线圈受电励磁后，接点闭合并且自保持，这时如果动作线圈失电，接点不会返回，保持导通位置，只有当复归线圈受电励磁后，接点才返回，变成断开状态并自保持。采用双位置继电器设计可以防止刀闸接点在运行期间接触不良或者电压切换装置在直流工作电压突然消失的情况下电压回路失电，有效地提高了设备运行的可靠性。双位置继电器共有两组，分别是1YQJ、2YQJ。其中，1YQJ的动作线圈接I母刀的常开接点，复归线圈接I母刀的常闭接点，用来将I母PT的电压引入二次设备；2YQJ的动作线圈接II母刀的常开接点，复归线圈接II母刀的常闭接点，用来将II母PT的电压引入二次设备。当合上I母刀时，I母刀常开接点闭合，1YQJ的动作线圈励磁，接点闭合，将I母电压采入设备，当拉开I母刀，I母刀常闭接点返回导通，1YQJ的复归线圈励磁，接点复归，将I母电压断开，II母刀的操作原理也相同。当I、II母刀同时合上时，1YQJ、2YQJ继电器同时动作，使I、II母电压并列采入设备，这时装置会发“切换继电器同时动作”的告警信号，通知运行人员处理。当I、II母刀同时断开时，1YQJ、2YQJ继电器同时复归，I、II母电压同时断开，不采入设备。从上面可知，电压切换装置所接入的I、II母刀接点一定要正确，接点用错会造成电压切换功能的混乱。
二、故障出现
某变电站220kV旁路保护进行纵联分相功能改造，对保护版本进行了升级，在原屏更换了整个操作箱，其他的回路包括计量回路等均没有变动。改造完成并经验收后，按照启动方案的步骤进行启动操作。在启动过程中发现：当220kV旁路合上I母线刀闸时，220kV旁路计量屏的电压切换装置I母、II母指示灯同时点亮，拉开I母线刀闸，I母、II母指示灯仍然同时亮，跟着合上II母线刀闸，I母、II母指示灯同时熄灭，而保护屏的电压切换装置I母、II母指示灯正常，均与刀闸所挂的母线相一致。
三、回路检查
经检查，当I母线刀在合位时，测量了220kV旁路计量电压切换装置的刀闸接点输入回路，发现“I母刀闸常开接点”的开入回路导通，“I母刀闸常闭接点”的开入回路断开，“II母刀闸常开接点”的开入回路导通，“II母刀闸常闭接点”的开入回路断开，表明I母刀的接点回路正常，II母刀的接点回路出错。本期220kV旁路保护改造只动了保护装置及操作箱的屏内接线，计量回路没有变动，I母刀闸合上时，计量电压切换回路的II母刀闸常开接点会导通的原因：根据图纸追踪了计量电压切换回路刀闸接点开入电缆走向及接线，接点采用了保护屏电压切换装置的继电器重动接点，没有采用刀闸的辅助接点，在开关场检查了母线刀闸机构，发现刀闸辅助开关的所有接点已全部用完。原来220kV旁路母线刀闸是投产时运行至今的旧设备，里面的辅助接点数量不够，在进行综自改造时，新装的计量屏内有独立的电压切换装置，需要使用刀闸的接点接入，由于刀闸接点不够，于是采用了保护电压切换装置的重动继电器接点接入。
找到了刀闸接点开入的源头，220kV旁路保护的电压切换装置与操作箱是合二为一的，本次工程更换了操作箱，由CZX-12R更换为CZX-12GN。厂家在屏内重新进行了配线，操作箱至端子排的回路有变动，端子编号、位置均不变，设备配线没有接错。将新操作箱与旧操作箱的厂家图纸进行对比检查，发现刀闸重动接点的选取有问题，原来旧操作箱中，刀闸位置的重动接点一共取了四对接点，分别是1YQJ常开接点、1YQJ常闭接点、2YQJ常开接点、2YQJ常闭接点，其中1YQJ的常开、常闭接点的公共端接在一起，另一端分别接到计量电压切换装置1YQJA继电器的动作回路与复归回路，用来供I母刀闸分合闸时计量电压切换继电器的动作与复归用，2YQJ的常开、常闭接点接于计量电压切换2YQJA继电器供II母刀闸分合闸时计量电压切换用。在新操作箱设计中，这四对接点的接线位置不变，但接点变成了常开接点，如图2所示。第一对1YQJ、2YQJ的常开接点与公共端接在一起，另一端分别接到计量电压切换装置1YQJA继电器的动作回路与复归回路；第二对1YQJ、2YQJ的常开接点与公共端接在一起，另一端分别接到计量电压切换装置2YQJ继电器的动作回路与复归回路，这样就造成了计量电压切换动作的混乱：当合上I母刀闸，保护屏1YQJ继电器常开接点动作闭合，计量屏电压切换装置的1YQJA、2YQJA继电器的动作线圈受电，接点闭合并且自保持，I母、II母指示灯同时点亮，这时I母PT与II母PT的计量电压回路并列运行；当拉开I母刀闸，1YQJA、2YQJA继电器接点仍处于合闸保持状态，由于1YQJA、2YQJA继电器的复归线圈接了2YQJ的常开接点，只要II母刀闸在拉开位置，继电器复归线圈不会带电从而接点就不会复归，因此即使拉开I母刀闸，I母、II母指示灯仍在点亮状态；当合上II母刀闸，2YQJ的常开接点闭合，1YQJA、2YQJA继电器的复归线圈受电，接点复归，I母、II母指示灯同时熄灭，计量电压同时断电。 错误的电压切换回路会给设备运行带来很大的安全隐患。在这一案例中，当合上I母刀闸时，计量电压切换会将I、II母PT的计量回路并列，这是非正常并列。如果有一段母线失压，失压母线的PT将通过带电母线PT的二次侧倒送电，相当于PT通过二次侧升压，过大的励磁电流会引起两段母线PT的二次空开跳闸，造成全站该电压等级的所有二次设备全部失压，从而造成保护误动。而合上II母刀闸时，计量电压切换会将I、II母PT的计量回路断开，造成电度表计量读数损失，电度表失去计量作用。因此，对该回路的整改要立即开展。
四、解决方案
方案一，更换刀闸的辅助开关，增加刀闸辅助接点，将计量电压切换的接点开入直接经刀闸的辅助接点，取消经保护电压切换的重动继电器接点接入。该方案要考虑原刀闸辅助开关的位置是否足够，而且更换辅助开关涉及到的重要回路较多，包含母线保护、失灵保护等，风险较大，不易操作，母线停电才能实施。
方案二，增加220kV旁路计量电压切换装置，由于原计量屏的电压切换装置供全站220kV设备的计量使用，因而只能新增加一套计量电压切换装置专供220kV旁路使用，且该电压切换装置采用单接点接入的单位置继电器型式，接点仍取保护电压切换的重动接点，但只接1YQJ、2YQJ一对常开接点。单位置继电器只有动作线圈，没有复归线圈，接点不能断电保持，这种方案的回路简单，但可靠性没有双位置继电器的高，而且要增加一套装置，所需的费用较高。
方案三，对计量电压切换的刀闸接点开入回路进行改造，用保护电压切换1YQJ的常开接点接到计量电压切换1YQJA的动作线圈开入位置，2YQJ的常开接点接到1YQJA的复归线圈的开入位置，2YQJ的常开接点接到2YQJA的动作线圈开入位置，1YQJ的常开接点接到2YQJA的复归线圈的开入位置。这样当合上I母刀闸，1YQJ接点闭合，1YQJA动作线圈带电，常开接点闭合并自保持，I母计量电压正常采入；当拉开I母刀闸，由于接点自保持，I母计量电压仍采入；当合上II母刀闸，2YQJ接点闭合，一方面令到2YQJA动作线圈带电，常开接点闭合并自保持，II母计量电压采入，另一方面1YQJA复归线圈由于2YQJ接点闭合而带电，原闭合的自保持接点受电复归，断开I母的电压。在该方案中计量电压可通过I、II母刀闸的先后操作而相应进行切换，有效地避免了两段母线电压同时并列的问题。该方案仍使用保护电压切换的四对继电器重动接点，只需将2YQJA所接的1YQJ与2YQJ接点开入进行对调即可，所动的回路少且简单，既不用增加费用，风险也低。其不足是当I母刀、II母刀都同时合上时，1YQJA、2YQJA的接点不会同时合上，也就是说I母、II母电压不会并列。另外，当设备停电I、II母刀都拉开时，旁路计量仍有电压，不会断电。
方案一能够从源头上解决问题，消除隐患，是最终的解决方案；方案二需要一定的资金，对装置的直流工作电源可靠性要求比较高，由于使用单位置继电器设计，相对于原设计来说其可靠性降低；方案三实施容易、改动不大，而且效果也不错。故经综合考虑，采用方案三对电压切换回路进行更改，先消除隐患，再结合技改方案采用方案一，从源头解决问题。
五、结束语
电压切换装置在电力系统的保护、测量、计量等二次设备中担当着重要角色。电压切换回路的安全可靠性直接影响到电网设备的安全稳定运行，本文以具体事例剖析了电压切换装置在接点选用错误时所造成的影响及危害，提出了具体的整改方案，以期提高设备的可靠性与安全性。
（责任编辑：孙晴）
关键词：电压切换；刀闸辅助接点；双位置继电器
中图分类号：TM8 ； ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ； ；文章编号：1007-0079（2014）18-0127-02
在双母线接线的220kV、110kV变电系统的二次设备上，电压切换装置是一个普遍使用的设备，它利用母线刀闸的接点引入回路，使到线路或主变所挂的母线段与相应保护、测控、安自、计量等设备所采集的二次母线电压相一致，从而保证了设备的安全可靠运行，因此电压切换装置是一个重要的设备，相应的回路要正确可靠。
一、电压切换装置的接线原理
电压切换装置的原理图如图1所示，其采用双位置继电器设计。该类型继电器有两个线圈：动作线圈和复归线圈。继电器接点采用了磁保持的设计，继电器动作线圈受电励磁后，接点闭合并且自保持，这时如果动作线圈失电，接点不会返回，保持导通位置，只有当复归线圈受电励磁后，接点才返回，变成断开状态并自保持。采用双位置继电器设计可以防止刀闸接点在运行期间接触不良或者电压切换装置在直流工作电压突然消失的情况下电压回路失电，有效地提高了设备运行的可靠性。双位置继电器共有两组，分别是1YQJ、2YQJ。其中，1YQJ的动作线圈接I母刀的常开接点，复归线圈接I母刀的常闭接点，用来将I母PT的电压引入二次设备；2YQJ的动作线圈接II母刀的常开接点，复归线圈接II母刀的常闭接点，用来将II母PT的电压引入二次设备。当合上I母刀时，I母刀常开接点闭合，1YQJ的动作线圈励磁，接点闭合，将I母电压采入设备，当拉开I母刀，I母刀常闭接点返回导通，1YQJ的复归线圈励磁，接点复归，将I母电压断开，II母刀的操作原理也相同。当I、II母刀同时合上时，1YQJ、2YQJ继电器同时动作，使I、II母电压并列采入设备，这时装置会发“切换继电器同时动作”的告警信号，通知运行人员处理。当I、II母刀同时断开时，1YQJ、2YQJ继电器同时复归，I、II母电压同时断开，不采入设备。从上面可知，电压切换装置所接入的I、II母刀接点一定要正确，接点用错会造成电压切换功能的混乱。
二、故障出现
某变电站220kV旁路保护进行纵联分相功能改造，对保护版本进行了升级，在原屏更换了整个操作箱，其他的回路包括计量回路等均没有变动。改造完成并经验收后，按照启动方案的步骤进行启动操作。在启动过程中发现：当220kV旁路合上I母线刀闸时，220kV旁路计量屏的电压切换装置I母、II母指示灯同时点亮，拉开I母线刀闸，I母、II母指示灯仍然同时亮，跟着合上II母线刀闸，I母、II母指示灯同时熄灭，而保护屏的电压切换装置I母、II母指示灯正常，均与刀闸所挂的母线相一致。
三、回路检查
经检查，当I母线刀在合位时，测量了220kV旁路计量电压切换装置的刀闸接点输入回路，发现“I母刀闸常开接点”的开入回路导通，“I母刀闸常闭接点”的开入回路断开，“II母刀闸常开接点”的开入回路导通，“II母刀闸常闭接点”的开入回路断开，表明I母刀的接点回路正常，II母刀的接点回路出错。本期220kV旁路保护改造只动了保护装置及操作箱的屏内接线，计量回路没有变动，I母刀闸合上时，计量电压切换回路的II母刀闸常开接点会导通的原因：根据图纸追踪了计量电压切换回路刀闸接点开入电缆走向及接线，接点采用了保护屏电压切换装置的继电器重动接点，没有采用刀闸的辅助接点，在开关场检查了母线刀闸机构，发现刀闸辅助开关的所有接点已全部用完。原来220kV旁路母线刀闸是投产时运行至今的旧设备，里面的辅助接点数量不够，在进行综自改造时，新装的计量屏内有独立的电压切换装置，需要使用刀闸的接点接入，由于刀闸接点不够，于是采用了保护电压切换装置的重动继电器接点接入。
找到了刀闸接点开入的源头，220kV旁路保护的电压切换装置与操作箱是合二为一的，本次工程更换了操作箱，由CZX-12R更换为CZX-12GN。厂家在屏内重新进行了配线，操作箱至端子排的回路有变动，端子编号、位置均不变，设备配线没有接错。将新操作箱与旧操作箱的厂家图纸进行对比检查，发现刀闸重动接点的选取有问题，原来旧操作箱中，刀闸位置的重动接点一共取了四对接点，分别是1YQJ常开接点、1YQJ常闭接点、2YQJ常开接点、2YQJ常闭接点，其中1YQJ的常开、常闭接点的公共端接在一起，另一端分别接到计量电压切换装置1YQJA继电器的动作回路与复归回路，用来供I母刀闸分合闸时计量电压切换继电器的动作与复归用，2YQJ的常开、常闭接点接于计量电压切换2YQJA继电器供II母刀闸分合闸时计量电压切换用。在新操作箱设计中，这四对接点的接线位置不变，但接点变成了常开接点，如图2所示。第一对1YQJ、2YQJ的常开接点与公共端接在一起，另一端分别接到计量电压切换装置1YQJA继电器的动作回路与复归回路；第二对1YQJ、2YQJ的常开接点与公共端接在一起，另一端分别接到计量电压切换装置2YQJ继电器的动作回路与复归回路，这样就造成了计量电压切换动作的混乱：当合上I母刀闸，保护屏1YQJ继电器常开接点动作闭合，计量屏电压切换装置的1YQJA、2YQJA继电器的动作线圈受电，接点闭合并且自保持，I母、II母指示灯同时点亮，这时I母PT与II母PT的计量电压回路并列运行；当拉开I母刀闸，1YQJA、2YQJA继电器接点仍处于合闸保持状态，由于1YQJA、2YQJA继电器的复归线圈接了2YQJ的常开接点，只要II母刀闸在拉开位置，继电器复归线圈不会带电从而接点就不会复归，因此即使拉开I母刀闸，I母、II母指示灯仍在点亮状态；当合上II母刀闸，2YQJ的常开接点闭合，1YQJA、2YQJA继电器的复归线圈受电，接点复归，I母、II母指示灯同时熄灭，计量电压同时断电。 错误的电压切换回路会给设备运行带来很大的安全隐患。在这一案例中，当合上I母刀闸时，计量电压切换会将I、II母PT的计量回路并列，这是非正常并列。如果有一段母线失压，失压母线的PT将通过带电母线PT的二次侧倒送电，相当于PT通过二次侧升压，过大的励磁电流会引起两段母线PT的二次空开跳闸，造成全站该电压等级的所有二次设备全部失压，从而造成保护误动。而合上II母刀闸时，计量电压切换会将I、II母PT的计量回路断开，造成电度表计量读数损失，电度表失去计量作用。因此，对该回路的整改要立即开展。
四、解决方案
方案一，更换刀闸的辅助开关，增加刀闸辅助接点，将计量电压切换的接点开入直接经刀闸的辅助接点，取消经保护电压切换的重动继电器接点接入。该方案要考虑原刀闸辅助开关的位置是否足够，而且更换辅助开关涉及到的重要回路较多，包含母线保护、失灵保护等，风险较大，不易操作，母线停电才能实施。
方案二，增加220kV旁路计量电压切换装置，由于原计量屏的电压切换装置供全站220kV设备的计量使用，因而只能新增加一套计量电压切换装置专供220kV旁路使用，且该电压切换装置采用单接点接入的单位置继电器型式，接点仍取保护电压切换的重动接点，但只接1YQJ、2YQJ一对常开接点。单位置继电器只有动作线圈，没有复归线圈，接点不能断电保持，这种方案的回路简单，但可靠性没有双位置继电器的高，而且要增加一套装置，所需的费用较高。
方案三，对计量电压切换的刀闸接点开入回路进行改造，用保护电压切换1YQJ的常开接点接到计量电压切换1YQJA的动作线圈开入位置，2YQJ的常开接点接到1YQJA的复归线圈的开入位置，2YQJ的常开接点接到2YQJA的动作线圈开入位置，1YQJ的常开接点接到2YQJA的复归线圈的开入位置。这样当合上I母刀闸，1YQJ接点闭合，1YQJA动作线圈带电，常开接点闭合并自保持，I母计量电压正常采入；当拉开I母刀闸，由于接点自保持，I母计量电压仍采入；当合上II母刀闸，2YQJ接点闭合，一方面令到2YQJA动作线圈带电，常开接点闭合并自保持，II母计量电压采入，另一方面1YQJA复归线圈由于2YQJ接点闭合而带电，原闭合的自保持接点受电复归，断开I母的电压。在该方案中计量电压可通过I、II母刀闸的先后操作而相应进行切换，有效地避免了两段母线电压同时并列的问题。该方案仍使用保护电压切换的四对继电器重动接点，只需将2YQJA所接的1YQJ与2YQJ接点开入进行对调即可，所动的回路少且简单，既不用增加费用，风险也低。其不足是当I母刀、II母刀都同时合上时，1YQJA、2YQJA的接点不会同时合上，也就是说I母、II母电压不会并列。另外，当设备停电I、II母刀都拉开时，旁路计量仍有电压，不会断电。
方案一能够从源头上解决问题，消除隐患，是最终的解决方案；方案二需要一定的资金，对装置的直流工作电源可靠性要求比较高，由于使用单位置继电器设计，相对于原设计来说其可靠性降低；方案三实施容易、改动不大，而且效果也不错。故经综合考虑，采用方案三对电压切换回路进行更改，先消除隐患，再结合技改方案采用方案一，从源头解决问题。
五、结束语
电压切换装置在电力系统的保护、测量、计量等二次设备中担当着重要角色。电压切换回路的安全可靠性直接影响到电网设备的安全稳定运行，本文以具体事例剖析了电压切换装置在接点选用错误时所造成的影响及危害，提出了具体的整改方案，以期提高设备的可靠性与安全性。
（责任编辑：孙晴）