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摘要：变电站中的倒闸操作具有典型性，由于操作繁琐所以很容易出现误操作的问题，而且误操作带来的后果十分严重。所以本文重点以变压器和母线的倒闸操作为例，分析倒闸操作过程中容易引起误操作的重要环节，说明掌握正确的操作方法，对防范误操作事故的发生具有现实的意义。
关键词：变压器；倒闸操作；母线；危险点；预防措施
0 引言
电力的生产与供应与人民生产与生活密切相关，电力系统的安全稳定运行不仅对经济的发展有着重要的意义，更是直接关系到人民的日常生活。研究表明电力系统的事故以人为操作事故为主，在实施两票三制等多重监护制度的情况下，由于电力系统的倒闸操作特别繁多，尤其以变电站倒闸操作为多，倒闸误操作屡禁不止。电气设备根据运行状态可以分为三种：运行、备用、检修，将操作设备由一种状态转变为另一种状态的过程叫倒闸操作。变电站电气结构复杂，承担的任务繁杂，常常要根据系统的运行状态做出调整，倒闸操作是变电站运行值班人员的常做的重要工作，它与变电站及电力系统的正常运行直接相关，也关系着电气设备上的工作人员人身安全。
倒闸操作既有其典型性，又有其特殊性，电网的运行方式、变电站的主结线、继电保护及自动装置配置的差异以及不同的操作任务，都将直接影响到倒闸操作的具体步骤。要特别注意“五防”，即防止误断合断路器、带负荷拉合隔离开关、带电挂接地线、带地线合闸和误入带电间隔。目前已经有不少人关于变电运行倒闸操作危险点进行了研究，文献[1-3]针对变电站的典型元件比如：变压器、母线、直流回路、环形网络并解列等的操作进行的危险点的分析，并给出了相应的预防措施；文献[4-6] 除了对变电倒闸误操作的一般原因进行分析外，从设备、人员、技术、规章制度以及管理、运行人员存在的多种复杂心理活动以及由此所带来的问题等方面
的原因进行了较为详细的分析，对于倒闸危险点的防范措施有了新的思考方向；文献[7-8] 以具体的工程案例为对象，比如近些年的事故案例,对变电运行存在的危险点进行了综合分析,并且制定了科学的防范方案；文献[9]分析了目前变电站倒闸操作危险点预控手段及问题外，着重论述了“倒闸操作危险点预控系统”的应用，并以５００千伏含山变电所的实际生产的效果为例继续阐述，使危险点预控措施更具针对性。由于变压器和母线的倒闸操作最为典型，所以本文着重分析变压器和母线倒闸操作的危险点，并提出科学的防范措施，对防范误操作事故的发生有显著的效果。
1 变压器倒闸操作
变压器是变电站的重要组成部分，结构复杂且连接着众多的线路，它的操作通常包括向变压器充电、切合空载变压器、并列、解列等内容，是典型的电气倒闸操作。变压器操作的危险点主要有：一是切合空载变压器过程中可能出现的操作过电压，这种操作过电压幅值大，很可能危及变压器绝缘，缩短变压器的使用寿命；二是变压器空载电压升的过高，损坏变压器绝缘，同样缩短变压器的使用寿命。
1.1 切合空载变压器
1.1.1 切合空载变压器产生操作过电压的原因
电力系统中用断路器开断空载变压器是一种常规操作方式，此时断路器所断开的是变压器的励磁电流，在此过程中，有可能产生很高的过电压。切合空载变压器产生的过电压为操作感性负荷过电压，其实质是由于感性负荷在切断时存储的能量释放造成的，切合空载变压器时的等值电路如图1所示。
在330kV侧合空变时，实测到持续时间仅为2ms左右的操作过电压，最高过电压倍数在330kV侧为1.68pu，即406.56kV；在750kV侧为1.72pu，即917.33kV，这类操作过电压的特点是幅值高、频率高，但是持续的时间短、能量小，限制切合空载变压器产生操作过电压的方法主要是通过在变压器装设中性点接地刀闸。
1.1.2 切合空载变压器产生操作过电压的防范措施
变压器装设中性点接地刀闸主要目的是为了防止在切合空载变压器时产生操作过电压。若将变压器中性点接地刀闸闭合，文献[11]指出操作时如果断路器发生三相不同期动作或出现非对称开断，由于接地刀闸处于闭合状态，可以避免发生电容传递过电压或失步工频过电压。所以，防范切合空载变压器产生操作过电压造成的危害，应正确拉合变压器中性点接地刀闸。
操作变压器中性点接地刀闸时应遵循下述原则：
（1）若有数台变压器并列在中性点接地系统的不同高压母线上，为了避免由于某种原因母联断路器发生跳闸，导致某一条母线由接地系统变为不接地系统，要求每条母线上至少有一台变压器中性点直接接地。
（2）如果变压器的高压侧中性点直接接地，低压侧连接有电源时，则变压器中性点必须直接接地。这是为了防止高压侧开关跳闸时，变压器的中性点会对地绝缘，中性点电压取决于电路，此时中性点电压位移有可能变得很大，对变压器的绝缘造成危害。当由于某种原因中性点不能直接接地时，则应装设零序过电压保护，高压侧断路器跳闸时，零序过电保护就可以检测到零序电流，从而跳开低压侧断路器达到保护变压器的作用；或者中性点经避雷器接地，普通阀式避雷器即可，中性点的电压位移到达避雷器的放电阈值时对地放电，从而使低压侧断路器跳开同样可以起到保护变压器的目的。
（3）若数台变压器并列于同一母线而且这一母线的中性点是直接接地的，正常时只允许1台变压器中性点接地刀闸直接闭合。这样既保证出现不对称故障系统流过零序电流时，零序保护可以可靠动作，又可以提高系统的稳定性。因此在变压器操作时，应始终至少保持原有的中性点直接接地个数，例如2台变压器并列运行，如果1号变压器中性点直接接地，则2号变压器中性点通过间隙接地。1号变压器停运之前，必须首先使2号变压器的中性点刀闸闭合，使2号变压器变为中性点直接接地系统，同样1号变压器投运之前必须在1号变压器充电以后即变为中性点直接接地系统后，才允许拉开2号变压器中性点刀闸。
（4）在倒换不同变压器的中性点接地刀闸时，应先合上不接地变压器的中性点接地刀闸，然后再拉开接地变压器的中性点接地刀闸，且两种操作的时间间隔尽可能短。这样可防止在此操作期间发生接地故障而又由于系统的中性点不直接接地，零序保护检测到零序电流所需要的范围会扩大，于是导致故障的范围扩大。
（5）变压器高压侧连接的系统为中性点经消弧线圈接地系统，若操作的变压器中性点接有消弧线圈，应调整系统内其他消弧线圈分接头或调整系统接线。当带有消弧线圈的变压器停运时，应该先将消弧线圈切断，然后将消弧线圈连接在其他变压器上，再进行停电操作。不允许用中性点隔离开关并列的方法切换，以防止线路发生接地故障的同时，母联断路器跳闸，致使没有接地的系统产生虚幻接地现象。
1.2 变压器空载
变压器空载运行是指变压器的一次绕组接入电源，二次绕组开路的工作状态。此时，一次绕组中空载电流产生空载磁场。在主磁场作用下，一、二次绕组中便感应出电动势，由于此时空载的励磁电流很小，励磁电动势主要用于产生空载电压，所以空载电压高于额定电压，一般来说变压器空载电压会高出额定电压5%—10%。如果由于线路太长、电流太大，要考虑线路的电压降，应当适当提高变压器的输出电压，变压器空载电压一般最高可以抬高到额定电压的10%，这样变压器的空载电压就更高了，过高的空载电压可能会对变压器的绝缘造成破坏。
1.2.1 变压器空载电压升高的原因
要求变压器在满载时，其一次侧电压为额定值时，二次输出电压应当也是额定值。由于变压器内部阻抗的作用，当变压器空载时，输出电压应当比满载电压高出5%—10%。只有这样，当变压器满载，扣除其中的电流在绕组上产生的电压降，输出电压才能是额定值，所以变压器的空载电压升高。
1.2.2 变压器空载电压升高的防范措施
可以人工设法避免变压器空载电压升高，如投入电抗器、调相机带感性负荷以及改变有载调压变压器的分接头等，必要时可以降低送端电压。送端如果是单独向变电站供电的发电厂，可以按照设备要求降低发电厂的电压；如果发电厂还有其他的负荷时，可以考虑将发电厂的母线解列，使一部分电源单独按照设备要求调整电压。
2 母线倒闸操作
母线的倒闸操作是指母线的投入、停用以及母线上的设备在两条母线间的切换等。母线是电力汇合与发送的集合处，连接元件多且接线复杂，母线对电力系统的影响面很大，不当的操作可能造成大面积停电事故。因此运行人员必须掌握母线操作的原则及应注意的事项，操作前作好充分准备，操作时严格执行操作监护复诵制度。
2.1 母线倒闸操作危险点
母线操作危险点：一是可能发生带负荷拉刀闸事故，荷拉刀闸会导致刀闸的触头间出现电弧，由于电压很高，电弧电流很大且很难熄灭，严重损坏刀闸并很可能造成事故；二是继电保护及自动装置切换错误引起保护误动，比如继电保护因为失电而动作会导致一系列的保护动作，从而使事故范围变得很大；三是向空载母线充电时电感式电压互感器形成的等效电感串联与断路器断口形成的电容，出现串联谐振从而引发事故。
2.2 母线倒闸操作危险点防范措施
（1）进行母线倒闸操作中，要先将其操作电源断开，防止母联开关误跳闸导致带负荷拉刀闸事故的发生。在一条母线上的元件倒换到其他母线操作中，有两种倒换方法：一种是将某一元件的隔离开关合于母线后，随即断开另一母线隔离开关，其余的元件依次同样操作；另一种是逐一将所有元件的隔离开关合于一母线之后，再将另一母线上相对应的隔离开关断开，这要根据隔离开关操作机构位置的布置和现场习惯决定。
（2）在设备倒换以及母线电压互感器停电，继电保护和自动装置改换成其他电压互感器给电时，应避免电压互感器二次侧向不带电母线反充电，从而引起电压回路熔断器熔断，造成继电保护误动等情况。若停电母线的电压互感器所带的保护（如低电压、低频、阻抗保护等）不能提前切换到运行母线的电压互感器上供电,则事先应将这些保护停用,并断开跳闸压板，这样就可以防止继电保护及自动装置切换错误而引起保护误动。
（3）向备用母线进行充电操作时，存在母联开关时，应运用母联开关向备用母线进行充电，并且投入充电保护设置，必要时要将保护整定时间调整到零。此时如果备用母线或检修后的母线存在故障或忘拆地线，可由母联开关充电保护切除，防止事故扩大。如果没有母联开关，应尽可能利用外来电源断路器对备用母线或检修后的母线试送电。不具备上述条件时，则要详细检查，确认可以送电后，也可用刀闸充电，但在选择刀闸和编制操作顺序时，应避免过负荷。操作时应先取下熔断器或断开自动开关以断开该母线电压互感器二次侧，防止电感式电压互感器与断路器断口电容形成的串联谐振。
3 结论
变电站的倒闸操作繁琐复杂，容易出错且倒闸误操作事故后果严重，同时发生误操作的原因很多，尽管客观方面有很多引起误操作的因素，但是运行人员对典型倒闸操作的操作要点没能很好领悟，对操作过程中容易引起误操作的危险点未予足够重视是重要原因。由于变压器和母线的倒闸操作最为典型，所以本文着重分析变压器和母线倒闸操作的危险点。
变压器操作的危险点主要是切合空载变压器过程中可能出现的操作过电压和变压器空载电压升的过高，会损坏变压器绝缘，缩短变压器的使用寿命；母线倒闸操作的危险点主要是待负荷拉刀闸、继电保护误动和空载母线充电时电感式电压互感器与断路器断口电容形成的串联谐振。所以采取科学的措施重点防范变压器和母线倒闸操作的危
险点对降低误操作事故的发生有显著的效果。这也提醒管理人员，在现场规程修编以及组织员工培训时，对于典型倒闸操作的操作要点要明确予以规定，在加强安全教育与运行管理的同时，要重点抓好典型倒闸操作危险点防范工作。在工作中应针对系统运行的具体情况，制定合理的方案，避免发生误操作事故，确保系统安全稳定运行。
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作者简介
曲文平（19789-），男，汉族，高级工，毕业于东北电力大学，单位：国网内蒙古东部电力有限公司检修分公司。
论文作者:曲文平
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/12
标签：变压器论文; 操作论文; 母线论文; 过电压论文; 电压论文; 危险论文; 变电站论文; 《电力设备》2017年第29期论文;