繼電保護(hù)用電壓回路的分析

郭會(huì)峰

（國網(wǎng)山西省電力公司晉城供電公司，山西 晉城 048000）

繼電保護(hù)用電壓回路的分析

郭會(huì)峰

（國網(wǎng)山西省電力公司晉城供電公司，山西 晉城 048000）

在繼電保護(hù)電壓回路中需注意幾個(gè)問題，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，詳細(xì)分析了在電壓回路中涉及到的電壓互感器（PT）二次回路短路、反送電、N 600兩點(diǎn)接地造成保護(hù)不正確動(dòng)作、電壓的檢驗(yàn)方法、核相等問題，通過深入細(xì)致的分析，有利于繼電保護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)在工作中未曾意識到的問題，從而避免繼電保護(hù)三誤的發(fā)生，提高繼電保護(hù)的正確動(dòng)作性，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

電壓回路；繼電保護(hù)；電壓互感器

0 引言

在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，系統(tǒng)發(fā)生故障，繼電保護(hù)動(dòng)作過程中，伴隨著電流增大，電壓降低，保護(hù)取其電流電壓的特征，從而作用于斷路器跳閘切除故障，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際運(yùn)行中由于電流特征明顯，大家關(guān)注的電流比較多，而忽略電壓的影響。本文主要闡述電壓回路在繼電保護(hù)中的重要性。

在變電站中電壓互感器俗稱TV或PT,一般變電站電壓互感器有母線電壓互感器、線路電壓互感器、電容器的放電PT。在變電站電壓回路構(gòu)成中應(yīng)考慮幾個(gè)問題，如PT二次回路不允許短路、反送電、N600的一點(diǎn)接地、防止距離保護(hù)電壓回路失壓等，而對于電流互感器而言主要解決開路或飽和問題。

保護(hù)主要在幾方面涉及到電壓：35 kV及以下線路的電流電壓速斷保護(hù)，110 kV及以上線路距離零序保護(hù)，變壓器的復(fù)合電壓過流保護(hù)、間隙過電壓保護(hù)，電容器的過壓、欠壓、不平衡電壓保護(hù)，以及重合閘、同期、備自投、低周減載等安全自動(dòng)裝置采用，其間電壓主要起判別、閉鎖、方向用。

筆者從十多年的工作經(jīng)驗(yàn)中羅列出電壓回路出現(xiàn)的問題，以供大家參考。

1 PT短路問題

電壓互感器是一個(gè)內(nèi)阻極小的電壓源，正常運(yùn)行時(shí)負(fù)載阻抗很大，相當(dāng)于開路狀態(tài)，二次側(cè)僅有很小的負(fù)載電流。當(dāng)二次短路時(shí)，負(fù)載阻抗為零，將產(chǎn)生很大的短路電流，會(huì)將電壓互感器燒壞。事例如下。

其一，在一次10 kV PT開關(guān)柜送電過程中，發(fā)生PT開關(guān)柜二次線燒損，經(jīng)查發(fā)現(xiàn)連接PT至航空頭二次連線包封的蛇皮管金屬皮刻傷二次線，發(fā)生PT二次短路。這里還應(yīng)注意，從PT下來的二次線必須先經(jīng)保險(xiǎn)或空氣開關(guān)，為了防止PT二次反送電，還需二次電壓經(jīng)刀閘輔助接點(diǎn)切換，與一次接線方式保持同步。其二，因?yàn)镻T的輔助，二次繞組正常時(shí)沒有電壓而得不到監(jiān)視，所以輔助二次回路不串接保險(xiǎn)，由此導(dǎo)致發(fā)生多起PT開口二次回路短路，在一次PASS開關(guān)送電過層中，PT二次線燒毀，原因?yàn)镻T輔助二次繞組在連接成開口三角的接線中，打連錯(cuò)誤，鳳凰端子的連片把C相短接。其三，在一次110 kV母線送電過程中，母線PT二次線燒毀，原因?yàn)閍601在PT刀閘二次輔助接點(diǎn)盒內(nèi)對接錯(cuò)誤短路，用萬用表檢查時(shí)刀閘在分位，測量二次回路電阻為無窮大，沒有被檢查出來。其四，在一次35 kV母線送電過程中，筆者核相發(fā)現(xiàn)A相電壓不正確，且發(fā)現(xiàn)N600二次電纜芯有溫升，停下PT檢查，發(fā)現(xiàn)在A相PT二次接線盒內(nèi)，接A相頭的二次線被劃傷與外殼短路，主要原因?yàn)槎谓泳€盒內(nèi)空間狹小，電纜芯為4平方獨(dú)股銅線，在接完線蓋蓋子的過程中，把電纜芯絕緣破壞。其五，調(diào)試驗(yàn)收過程中，尤其應(yīng)注意PT開口三角回路的電纜，L630與N600對芯錯(cuò)誤接反后，會(huì)造成L630與N600在主控室打連起來，正常時(shí)發(fā)現(xiàn)不了異常，一次系統(tǒng)有接地時(shí)，會(huì)燒損PT開口繞組。

2 PT反送電問題

其一，注意在一半停電檢修改造過程中，應(yīng)檢查停電段母線電壓涉及到的所有裝置有無干擾電壓，尤其母差失靈保護(hù)裝置，實(shí)際是曾發(fā)生在變電站一半保護(hù)改造過程中，引發(fā)母差保護(hù)誤動(dòng)事件。事故原因?yàn)椋喝藶檎`短接CT端子，差流條件滿足，且恰巧停電母線A相有干擾電壓，導(dǎo)致母差失去零序電壓閉鎖作用。其二，還發(fā)生過停電完畢后，監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)停電母線測控還有電壓，意識到有反送電危險(xiǎn)，通知保護(hù)人員檢查，經(jīng)查原因?yàn)镻T并列裝置內(nèi)為磁保持繼電器，沒有引常閉接點(diǎn)去翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致兩段母線二次電壓并列起來，其實(shí)這種雙母切換功能在線路保護(hù)裝置試驗(yàn)過程中，同樣也會(huì)出現(xiàn)這種情況，在試驗(yàn)人員接電壓線的過程中，很可能發(fā)生二次短路，頂?shù)暨\(yùn)行的PT二次空開，發(fā)生此母線段所有裝置電壓失電。其三，PT并列時(shí)，發(fā)生違反規(guī)程操作，并列板損壞，在某站綜自改造工作中，需停一段PT改造，運(yùn)行人員首先把二次并列上，未斷開停電PT二次空開，直接把一段PT刀閘拉開后，掛接地線，恰巧PT刀閘A相輔助節(jié)點(diǎn)切換不良，且二次空開容量大沒有跳開閘，最終導(dǎo)致PT并列板燒損。

3 保護(hù)不正確動(dòng)作問題

其一，在有電聯(lián)系的幾臺(tái)電壓互感器的二次回路上，必須只能通過一點(diǎn)接于接地網(wǎng)，因?yàn)樽冸娬镜慕拥鼐W(wǎng)并非實(shí)際的等電位接地網(wǎng)，當(dāng)大的接地電流注入地網(wǎng)時(shí)，在兩點(diǎn)接地間會(huì)出現(xiàn)電位差，這個(gè)電壓差引入繼電保護(hù)的檢測回路中，使測量電壓數(shù)值不正確，波形畸變，導(dǎo)致阻抗元件及方向元件的不正確動(dòng)作。實(shí)踐證明，這種情況導(dǎo)致繼電保護(hù)不正確動(dòng)作的例子確實(shí)很多。其二，在一次春檢結(jié)束后電容器送電過程中，發(fā)生電容器保護(hù)不平衡電壓保護(hù)動(dòng)作，由于電容器不平衡電壓取值非常小，4 V左右，受干擾電壓的影響，誤動(dòng)的可能性較高，排除電容器一次故障的原因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)B相放電PT的二次線未擰緊，由于接觸電阻的影響在送電過程中產(chǎn)生了不平衡電壓。主要原因?yàn)樵囼?yàn)人員的責(zé)任心不強(qiáng)，高壓試驗(yàn)人員在對放電PT做完試驗(yàn)后，打開放電PT二次線忘記恢復(fù)，若放電PT某相開路，直阻為無窮大，同樣會(huì)出現(xiàn)此種情況。其三，單間隔保護(hù)屏N600與總N600未打連在一起，系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，此間隔與電壓相關(guān)的保護(hù)會(huì)發(fā)生誤判，導(dǎo)致保護(hù)不正確動(dòng)作，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，這個(gè)在做保護(hù)試驗(yàn)時(shí)保護(hù)會(huì)不正確動(dòng)作，在運(yùn)行時(shí)錄波器會(huì)頻繁啟動(dòng)，錄波器會(huì)報(bào)零序電壓突變。其四，在110 kV主變送電過程中，主變間隙保護(hù)動(dòng)作跳閘，經(jīng)查原因?yàn)?10 kV電壓互感器開口繞組B相極性接反，動(dòng)作電壓200V大于定值180V［1-3］。

4 電壓二次回路的檢驗(yàn)方法

縱觀以上列舉的電壓回路事故及保護(hù)不正確動(dòng)作行為，均存在一個(gè)共性問題，即不管是新安裝還是改造后均未認(rèn)真進(jìn)行回路正確性核對工作。按檢驗(yàn)規(guī)程規(guī)定，必須在送電以前認(rèn)真核對各相關(guān)二次回路接線的正確性，并嚴(yán)格按檢驗(yàn)規(guī)程完成各種檢驗(yàn)，檢查無誤后方能送電，以杜絕事故的發(fā)生。

其一，電壓互感器安裝竣工后，繼電保護(hù)檢驗(yàn)人員應(yīng)檢查電壓互感器的變比、容量、準(zhǔn)確級必須符合設(shè)計(jì)要求，測試互感器各繞組間的極性關(guān)系，核對銘牌上的極性標(biāo)識是否正確。其二，檢查電壓互感器二次、三次繞組的所有二次回路接線的正確性及端子排引線螺釘壓接的可靠性。其三，經(jīng)控制室中性線小母線連通的幾組電壓互感器二次回路，只應(yīng)在控制室將N600一點(diǎn)接地，各電壓互感器二次中性點(diǎn)在開關(guān)場的接地點(diǎn)應(yīng)斷開；為保證接地可靠，各電壓互感器的中性線不得接有可能斷開的熔斷器（自動(dòng)開關(guān)）或接觸器等。獨(dú)立的、與其他互感器二次回路沒有直接電氣聯(lián)系的二次回路，可以在控制室也可以在開關(guān)場實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)接地。來自電壓互感器二次回路的4根開關(guān)場引入線和互感器三次回路的2（3）根開關(guān)場引入線必須分開，不得共用。其四，交流電壓回路已在電壓切換把手或分線箱處與其他回路斷開，并與其他回路隔離完好后，進(jìn)行二次回路絕緣檢查。其五，利用導(dǎo)通法依次經(jīng)過所有中間接線端子，檢查由互感器引出端子箱到操作屏柜、保護(hù)屏柜、自動(dòng)裝置屏柜或至分線箱的電纜回路及電纜芯的標(biāo)號是否正確。其六，新安裝或經(jīng)更改的電流、電壓回路，應(yīng)直接利用工作電壓檢查電壓二次回路，利用負(fù)荷電流檢查電流二次回路接線的正確性。

在檢查電壓互感器二次回路中，一般有條件的話，由一次緩慢加壓，用萬用表測量，檢查PT二次接線端子到二次空開接線正確，也可通過對芯檢查PT二次接線端子到二次空開接線正確。做好安全措施，PT二次空開在斷位，監(jiān)護(hù)PT上無人工作后，在PT端子箱處可用單相試驗(yàn)儀在回主控制室的電壓回路二次端子上緩慢加壓，可檢查所有涉及到的線路保護(hù)、主變保護(hù)、故障錄波器、備自投、低周減載、測量等裝置電壓是否正確，檢查計(jì)量電壓時(shí)需要在計(jì)量電壓回路中加線電壓。

5 主變保護(hù)復(fù)合電壓的試驗(yàn)方法

在做主變復(fù)合電壓過流保護(hù)模擬試驗(yàn)中，繼電保護(hù)人員往往只重視電流、時(shí)間、方向定值是否滿足要求，而忽略復(fù)合電壓定值的試驗(yàn)，這種做法是不可取的。另外也應(yīng)該做復(fù)合電壓定值的試驗(yàn)，且明白在主變低壓側(cè)故障時(shí)，高壓側(cè)電壓反應(yīng)不明顯，為了提高后備的靈敏性，保護(hù)裝置復(fù)合電壓取三側(cè)電壓的關(guān)系。所以試驗(yàn)復(fù)合電壓定值時(shí)，先讓其他兩側(cè)電壓退出，用試驗(yàn)儀加大于電流定值的電流值，然后調(diào)整電壓值。試驗(yàn)低電壓，三相加正序相電壓，試驗(yàn)負(fù)序電壓,三相加負(fù)序相電壓。一般定值給的為線電壓,需除以得到相電壓，輸入到試驗(yàn)儀器中校驗(yàn)。在實(shí)際試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)四方CSC326F唐山版本的主變保護(hù)負(fù)序電壓采用相電壓，低電壓采用的是線電壓，應(yīng)該引起繼電保護(hù)人員的注意。

6 小接地系統(tǒng)母線接地報(bào)警問題

在常規(guī)變電站中，35 kV及以下母線接地報(bào)警由中信屏零序過壓繼電器發(fā)出；在綜自站中，原先設(shè)計(jì)由二次消諧器及小電流接地選線通過網(wǎng)線有后臺(tái)發(fā)出，但經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)不可靠，此方案存在兩個(gè)問題，要么2個(gè)裝置發(fā)生接地時(shí)不可靠動(dòng)作，要么與后臺(tái)通訊不上，導(dǎo)致監(jiān)控人員不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)選拉接地線路，長時(shí)間的接地給系統(tǒng)造成很大的危害。后來經(jīng)過研究決定，采用三個(gè)方案：第一，由綜合測控裝置采集零序電壓，設(shè)零序電壓越限報(bào)警，還能夠把零序電壓采樣值送到主站；第二，綜合測控裝置不具備條件的，在綜合測控屏后加裝零序過壓繼電器，繼電器接點(diǎn)作為普通遙信接入綜合測控裝置；第三，由后臺(tái)做個(gè)軟件報(bào)警，提取發(fā)生接地時(shí)系統(tǒng)一相電壓降低、兩相電壓升高這一特征，通過站端上送過來的三相電壓值對其做平衡校驗(yàn)，可有效解決母線接地報(bào)警問題。實(shí)踐證明，通過第一種或第二種方案再與第三種方案結(jié)合，可讓監(jiān)控員很容易監(jiān)測到系統(tǒng)發(fā)生了接地。

7 核相的意義

在新建站啟動(dòng)送電過程中，同電源核相的意義在于證明一、二段PT接線正確，不同電源核相證明兩電源相量是否一致，線路一次相序是否正確，兩電源是否可以合環(huán)運(yùn)行。這里需要注意一點(diǎn)，在35 kV變電站中，220 kV站來的35 kV線路與110 kV站來的35 kV線路不可以在35 kV母線合環(huán)運(yùn)行，兩條線路存在三角與星型角差，在二次核相中就會(huì)發(fā)現(xiàn)有31 V左右的電壓差，此時(shí)若合環(huán)，會(huì)發(fā)生撞車，直接引發(fā)三相短路，兩側(cè)35 kV線路保護(hù)速斷掉閘，對系統(tǒng)沖擊很大。

8 其他問題

第一，為了保證保護(hù)用三相電壓不同時(shí)失壓，PT二次空開三相不應(yīng)同時(shí)跳閘，且為了迅速查清PT二次回路相別，PT二次空開應(yīng)分別單相布置，且每個(gè)空開需帶輔助接點(diǎn)供監(jiān)控監(jiān)視。第二，配置方面，設(shè)計(jì)應(yīng)設(shè)置PT分屏，在綜自站改造過程中，發(fā)現(xiàn)在綜合測控屏上三個(gè)電壓等級的電壓都集中在此屏，并輻射出去，導(dǎo)致此屏電壓電纜太多，施工、維護(hù)及不方便。

9 結(jié)束語

繼電保護(hù)人員通過對電壓回路的分析，應(yīng)提高對電壓回路重要性的認(rèn)識，在今后的工作中，嚴(yán)格按照繼電保護(hù)和電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)規(guī)程規(guī)定執(zhí)行，認(rèn)真執(zhí)行反措，避免類似事故的發(fā)生。在二次施工、調(diào)試、驗(yàn)收、送電過程中做到對電壓回路的準(zhǔn)確把控，保證二次系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文把對電壓回路應(yīng)注意的問題分類匯總，提供給繼電保護(hù)者進(jìn)行分析交流。

［1］ 國家電網(wǎng)公司運(yùn)維檢修部.國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施（修訂版）輔導(dǎo)教材［M］.北京:中國電力出版社，2012: 209-210.

［2］ 國家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答第二版［M］.北京:中國電力出版社，1999:127.

［3］ 電力行業(yè)繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).繼電保護(hù)和電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)規(guī)程［M］.北京：中國電力出版社，2006：4-6.

The Analysis of Voltage Circuit of Relay Protection

GUO Huifeng
（State Grid Jincheng Power Supp ly Com pany of SPEC，Jincheng，Shanxi 048000，China）

Some issues involved in voltage circuit are analysed in detail,including short-circuit of secondary circuit,reversed feeding,protection misoperation caused by N600 two-point grounding,voltage testmethod and phase-checking etc..These in-depth analysis are conducive to the personnel engaged in relay protection to be aware of the problems that have not been noted so as to avoid errors in relay protection to improve the correctaction of relay protection,and ensure the safeand stable operation ofpowersystem.

voltage circuit；relay protection；potential transformer

TM451

B

1671-0320（2015）02-0040-04

2014-12-14，

2015-02-26

郭會(huì)峰（1979），男，山西晉城人，2012年畢業(yè)于太原科技大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作。