变电站继电保护连接片防误操作及测量电压分析

郭奎贤

（广东电网有限责任公司揭阳供电局，广东 揭阳 522000）

在常规的变电站中，保护装置的功能投退主要通过装置上的连接片投退进行选择，连接片串接于二次操作回路中，当连接片投入时，相应保护功能正常投入；当连接片退出时，保护功能则对应退出。当运行人员在操作保护出口连接片投入时，应先测量连接片上、下两端的电位情况，确保保护功能未异常开放后方可投入。这要求运行人员具有一定的理论知识，能够准确判断连接片是否符合投入要求。连接片电位异常的原因及如何确定连接片的正常电位，防止变电运行误操作的情况发生，降低设备风险，是目前变电站提升供电质量的重点。

1 变电站保护出口回路及连接片概述

变电站通过二次设备实现对一次设备的实时控制功能，通过二次回路的连接分别实现不同的控制功能。其中，保护出口回路是最重要的二次回路之一。变电站保护出口回路包括开关跳合闸回路、联跳回路、启动失灵回路和远跳出口回路等。这些二次回路中都串接了相应的连接片，用于实现对应保护功能的投退。

以开关跳合闸回路为例，控制直流电源从正极出发，经过保护动作接点、出口连接片，再经过操作箱控制回路、开关机构箱操作回路，最终到达开关的分合闸线圈，线圈的另一端连接控制电源的负极，如图1所示。

图1 保护跳合闸出口回路

当保护动作时，保护动作接点闭合，如果此时出口连接片处于投入状态，则控制电源的正电可以直接到达跳闸线圈的上端，线圈下端连接着负电，此时线圈得电动作，使开关分合。由此可见，连接片在继电保护中起到了接通和切断控制回路的作用。因此当运行人员投入连接片时，应确保保护动作接点未异常闭合，保证连接片投入时保护不会误动作。要想达到该目的，则可以在操作连接片投入前测量其上、下两端的电位，通过所测电位的情况判断该连接片是否具备投入条件。

2 连接片测量电位异常的原因

2.1 动作接点异常闭合

保护跳闸出口连接片下端一般接保护动作接点，正常情况下，保护动作接点处于断开状态，连接片下端所测到的电压为0，但当保护跳闸接点异常闭合时，连接片下端测到的电位则为控制电源的正电。该情况在以前使用电磁继电器的保护装置上较常见，当继电器动作触点动作闭合后粘连，此时如果投入连接片，则将导致运行线路跳闸。

现阶段更多使用微机保护装置，虽然上述继电器粘连的情况不复存在，但仍然存在动作接点异常闭合的情况。当运行线路的保护装置进行定值更改时，如果整定人员未正确整定定值，将过流定值整定小于运行线路的负荷电流时，微机保护装置则自动判定保护动作，动作接点保持闭合，此时如果贸然投入连接片，也会导致运行线路跳闸停运。

2.2 控制回路接触不良

正常情况下，当开关在合闸位置时，保护跳闸出口连接片上端的电位接近负电，这是跳闸线圈回路与合位监视回路分压的结果。跳闸线圈是电流型线圈，阻值很小，而合位监视继电器HWJ是电压型继电器，阻值较大，经分压后，连接片上端电位更接近于来自跳闸线圈回路的负电。

如果跳闸线圈回路存在接触不良现象，如端子松动、脏污及虚接等，此时跳闸线圈回路电阻增大，经分压后会导致连接片上端所测得的电位值增大。该情况虽不会导致运行线路跳闸，但当保护装置动作时，由于出口回路电流下降，可能达不到线圈动作电流值，因此会造成保护拒动情况。

2.3 直流接地或绝缘下降

当变电站内发生直流接地或存在直流系统绝缘下降情况时，控制电源的正、负极电位异常，此时测到的连接片电位则存在异常。当直流负极接地时，跳闸线圈被短接，可能造成保护拒动；而当直流正极接地时，可能造成保护误动。

2.4 二次回路接线错误

根据常规的保护二次接线标准，保护出口回路均是按照“直流正电-保护动作接点-连接片-出口回路—直流负电”的连接顺序接线的，这样一来，保护连接片的一端测到的电压为零，而另一端测到的则是来自直流负极的负电压。要想测量出正常的电位，二次回路的接线方式必须满足常规标准的接法。目前，当变电站值班员在投入跳闸出口连接片时，多次测到连接片上端为异常的正电压。经排查发现，是接线错误所致，保护动作接点与连接片的位置接反，导致接线方式错接为“直流正电-连接片-保护动作接点-出口回路—直流负电”，从而造成连接片测量电位异常。

3 连接片正常情况的电位分析

3.1 保护跳合闸出口连接片电位

3.1.1 接于机构箱操作回路的出口连接片

保护跳合闸出口连接片是变电站中最常见的出口连接片，其投退操作的正确性将直接影响开关及线路的正常运行。连接片的接线方式决定了连接片所测得的电位情况。接线方式和保护的类型有关，针对线路本保护，通常采用接机构箱跳闸回路，主要是考虑单相跳闸和机构箱防跳的情况。而对外部保护跳闸来说，由于对重合闸和失灵保护的启动要求不同，因此会更多接于重动继电器，再通过重动继电器接点闭合接通操作回路。不同的接线方式实现不同的保护跳闸结果，也即连接片的电位与接线方式有关。直接接到开关机构箱操作回路的连接片的电位与开关的分合闸状态有关。

对跳闸出口连接片来说，当开关合位时，机构箱操作回路中开关的位置辅助接点DL（常开）闭合，跳闸出口连接片上端经操作箱、机构箱回路后直接接到控制电源负极，所测的电压为-KM；当开关分位时，开关的位置辅助接点DL（常开）断开，机构箱回路呈现高阻状态，跳闸出口连接片上端测到的电压则是通过监视回路的正电压+KM，如图2所示。

图2 接于机构箱操作回路的跳闸出口连接片

值得注意的是，监视回路的电阻较大，跳闸线圈电阻较小。正常情况下，当开关合闸时，由于分压的原因，因此所测电压接近于来自机构箱操作回路的负电，不会测到来自监视回路的正电压。

接于机构箱操作回路的合闸出口连接片的电位情况与跳闸出口连接片类似。开关合位时，控制回路中开关的位置辅助接点DL（常闭）断开，合闸出口连接片上端测到的电压是来自监视回路的正电压+KM。当开关分位时，控制回路中开关的位置辅助接点DL（常闭）闭合，合闸出口连接片上端测到的电压为负电压-KM，如图3所示。

图3 接于机构箱操作回路的合闸出口连接片

3.1.2 接于重动继电器的出口连接片

在实际应用中，直接接于机构箱操作回路的出口连接片，一般是开关本保护的出口，外部保护出口跳本开关的回路一般接于重动继电器，经重动后接通机构箱操作回路，使开关分合。

当保护永跳出口连接片接于重动继电器TJR（如母差保护、安稳装置和备自投）、TJF（三相不一致保护、主变非电量保护）时，重动继电器的一端接保护接点，而另一端直接接于直流的负极电源。由于回路没有串接开关的辅助接点，因此连接片上端电压恒为负电压-KM，不受开关位置的影响。同理，当合闸出口连接片接于重动继电器ZHJ或合后位置继电器KKJ时，合闸出口连接片上端测到的电压恒为负电压-KM，与开关位置无关。

与跳闸回路类似，此处因为TWJ电阻远大于KKJ的电阻，上述情况不会测到来自监视回路的正电压。实际中大部分合闸回路均适用上述情况。

3.2 启动失灵连接片电位

启动失灵连接片也是变电站中较常见的一种，如图4所示。启动失灵连接片下端接动作接点，上端接至失灵保护装置预留的开入接点，经继电器接到装置负电源，因此该连接片所测电位与失灵保护装置的开入电源有关。如果为强电开入，所测电位为负电压-KM；如果为弱电开入，所测电压接近于0。实际应用中，除部分深瑞的失灵保护装置连接片无法测到电位外，其余启动失灵连接片上端测到的基本为负电压。

图4 启动失灵连接片

失灵保护动作范围较广，一旦动作，会造成多个开关动作，导致多线路停运，影响较大。因此正确分析启动失灵连接片的电位情况可以有效防止失灵保护误动。

3.3 主变非电量保护跳闸出口及联跳出口连接片电位

作为变电站中最重要的设备之一，主变压器配置电气量和非电气量保护为主保护。作为反映主变压器内部故障的主保护，主变非电量保护起着监视主变内部油温、压力和短路故障等作用，其跳闸出口包括本体重瓦斯跳闸、有载重瓦斯跳闸、压力释放跳闸、油压突变跳闸以及油温高及绕温高跳闸等。

主变非电量保护跳闸出口连接片下端接保护动作接点，上端接至联跳主变各侧开关的跳闸重动继电器。当保护接点闭合时，跳闸重动继电器得电动作，串在各个开关操作回路的辅助接点闭合，使主变各侧的开关跳闸。失灵联跳主变各侧开关的连接片与之相似，借助主变非电量保护的出口回路，使主变开关跳闸，从而实现联跳功能。可见，主变非电量保护跳闸出口及联跳出口连接片均接于跳闸重动继电器上，其上端正常电位均为负电压-KM，下端正常电位为0。

主变非电量保护跳闸出口及联跳出口连接片的共同点在于需要同时出口多个开关，这就要求一个保护接点闭合，并同时接通多个开关的操作回路，显然这需要通过中间环节来实现。简单来说，当一连接片需要同时出口跳闸多个开关时，都是先经跳闸继电器重动后，再接通各开关的操作回路，实现多开关同时跳闸的功能，类似的情况还有联跳无功补偿装置连接片。

3.4 接于交流回路的连接片电位

变电站除了接于直流回路的保护出口连接片，也存在不少接于交流回路的连接片。因为直流和交流的稳定性不同，接于交流回路的连接片常用于敞开式厂站的刀闸地刀遥控操作回路、主变有载调压档位遥控操作回路和刀闸电机电源遥控回路等。

以刀闸遥控连接片为例进行分析。连接片上端接于刀闸闭锁回路，串接有相关的开关、接地刀闸的辅助接点，以实现刀闸的电气五防闭锁功能，下端与遥控分合闸接点之间相连，正常时下端为零。当满足刀闸的闭锁条件开放时，闭锁回路导通，连接片上端测到来自交流动力电源的电压AC220V。当条件不满足时，连接片上端测到的电压为0。

3.5 变电站常用连接片正常电位

对变电运行班组来说，投入连接片前正确测量并辨别连接片的电位情况是一项防误操作的有效措施。针对变电站常用的几类连接片，其电位情况和可投退情况总结见表1。

表1 变电站常用连接片正常电位及可投情况

4 结论

该文阐述了保护回路的动作原理、连接片测量电位异常的原因，并分析不同类型连接片正常电位情况，可为变电站运行人员操作连接片时提供参考依据。随着智能变电站的普及，保护功能的投退更多地采用保护装置软压板投退的方式实现，在一定程度规避了连接片误投退的风险。另外，随着智能技术的发展和应用，通过监测、识别等多种智能手段，也能降低此类设备误操作的风险。但尽管如此，针对保护装置连接片的电位情况分析也是变电站值班员应当重视并学习的重要课题之一。