電壓互感器錯(cuò)誤接線分析與防范措施探索

余云光，何磊，余煒

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司紅河供電局，云南 蒙自 661199）

0 前言

電壓互感器是一種電壓變換裝置，利用電磁感應(yīng)原理將系統(tǒng)一次高電壓變換成對(duì)應(yīng)的二次低電壓，為保護(hù)測(cè)控及計(jì)量裝置提供所需電壓模擬量。正確的接線，是保護(hù)測(cè)控及計(jì)量裝置正常工作的前提。按照規(guī)程要求，電壓互感器安裝或更換時(shí)，應(yīng)進(jìn)行極性測(cè)試[1]。新安裝的電壓互感器，送電后應(yīng)進(jìn)行帶負(fù)荷檢查。根據(jù)電壓互感器的不同用途，其檢查項(xiàng)目有所不同，一般包括相電壓、線電壓有效值及相序的檢查[2]。當(dāng)前常規(guī)的帶負(fù)荷檢查，技術(shù)上是存在不足的，并不能完全保證電壓互感器接線的正確性。因此，分析常規(guī)帶負(fù)荷檢查的局限性并探索有效的補(bǔ)充措施，是本文的主要任務(wù)。

1 電壓互感器概述

電壓互感器按絕緣結(jié)構(gòu)，可分為全絕緣型和半絕緣型，常用的接線方式主要有V-V 型接線和Y-Y 型接線[2-3]。其中V-V 型接線通常用于線路，采用全絕緣結(jié)構(gòu)，其一次跨接于兩相之間，用于采集線電壓；而Y-Y 型接線多用于母線，用于采集母線相電壓和線電壓，既可以采用全絕緣型結(jié)構(gòu)，也可以采用半絕緣型結(jié)構(gòu)，一般同時(shí)帶有輔助繞組，接成開口三角形，用于絕緣監(jiān)測(cè)。

半絕緣型電壓互感器，通常采用三只單相電壓互感器接成Y-Y 型，也有三相五柱或三相三柱式結(jié)構(gòu)。然而，不論哪種結(jié)構(gòu)，各相只有一個(gè)高壓套管引出，接入系統(tǒng)一次對(duì)應(yīng)相，而高壓繞組尾端絕緣水平較低，通常經(jīng)過一次消諧器接地或直接接地。因此一次繞組不會(huì)有接線錯(cuò)誤的情況發(fā)生。發(fā)生接線錯(cuò)誤，都是二次繞組極性接反。且這種接線方式多用于主網(wǎng)中，管理及技術(shù)水平相對(duì)較高，因此接線錯(cuò)誤的情況較少出現(xiàn)。

全絕緣型電壓互感器，通常由兩只單相電壓互感器接成V-V 型。每相高壓繞組有兩個(gè)高壓套管，一旦一次繞組接線與二次繞組接線配合不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致接線錯(cuò)誤。且該接線方式多用于配網(wǎng)中，由于技術(shù)力量相對(duì)薄弱，接線錯(cuò)誤的概率顯著增大。

2 二次電壓向量分析

針對(duì)Y-Y 及V-V 型兩種接線方式，根據(jù)電路及電機(jī)學(xué)中正弦交流電的向量表示[4-5], 對(duì)電壓互感器正確接線及可能的錯(cuò)誤接線，分別繪制電壓向量圖，并計(jì)算相電壓及線電壓。為方便統(tǒng)一計(jì)算，二次額定電壓取如下值：Y-Y 型接線，取100 /3V（約57 V）；V-V 型接線，取100 V。

2.1 Y-Y型接線

2.1.1 極性完全正確

極性完全正確時(shí)，其接線及電壓向量圖如下：

圖1 接線及電壓向量圖

根據(jù)圖1 向量圖，當(dāng)二次極性接線完全正確時(shí)，理論上電壓測(cè)量值如下：

2.1.2 其中一相極性接反

其中一相極性接反時(shí)（以A 相為例），其接線及電壓向量圖如下：

圖2 其接線及電壓向量圖

根據(jù)圖2 向量圖，理論上電壓測(cè)量值如下：

注1：當(dāng)其中兩相極性接反時(shí)，根據(jù)三相電壓的對(duì)稱性，其情形與一相極性接反相同。

2.1.3 三相極性勻接反

三相極性勻接反時(shí)，其接線及電壓向量圖如下：

圖3 接線及電壓向量圖

根據(jù)圖3 向量圖，理論上電壓測(cè)量值如下：

測(cè)量結(jié)果與接線完全正確時(shí)相同。由此可知，當(dāng)Y-Y 型接線三相極性勻接反時(shí)，帶負(fù)荷檢查時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，這就是常規(guī)帶負(fù)荷檢查存在的局限性。

2.2 V-V型接線

2.2.1 極性完全正確

極性完全正確時(shí)，其接線及電壓向量圖如下：

圖4 接線及電壓向量圖

根據(jù)圖4 向量圖，理論上電壓測(cè)量值如下：

2.2.2 其中一相極性接反

其中一相極性接反（以A 相為例），其接線及電壓向量圖如下：

圖5 接線及電壓向量圖

根據(jù)圖5 向量圖，理論上電壓測(cè)量值如下：

2.2.3 兩相極性均接反

兩相極性均接反時(shí)，其接線及電壓向量圖如下：

圖6 接線及電壓向量圖

根據(jù)圖6 向量圖，理論上電壓測(cè)量值如下：

測(cè)量結(jié)果與接線完全正確時(shí)相同。由此可知，當(dāng)V-V 型接線兩相極性勻接反時(shí)，帶負(fù)荷檢查時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，這就是常規(guī)帶負(fù)荷檢查存在的局限性。

2.3 小結(jié)

1）Y-Y 型接線電壓互感器，當(dāng)一相或兩相極性接反，帶負(fù)荷檢查時(shí)，測(cè)量二次線電壓即可發(fā)現(xiàn)問題；

2）V-V 型接線電壓互感器，當(dāng)一相極性接反，帶負(fù)荷檢查時(shí)，測(cè)量二次線電壓即可發(fā)現(xiàn)問題；

3）不論是Y-Y 型接線，還是V-V 型接線，當(dāng)各相極性均接反時(shí)，帶負(fù)荷檢查時(shí)，無(wú)法通過測(cè)量二次線電壓判斷電壓互感器接線是否正確。

3 新方法探索

由以上分析，對(duì)于電壓互感器，不論是Y-Y型接線還是V-V 型接線，當(dāng)各相極性勻接反時(shí)，是無(wú)法通過測(cè)量二次線電壓發(fā)現(xiàn)的。顯然這種情況是不允許發(fā)生的。因此，有必要尋求其他簡(jiǎn)單有效的方法來做出準(zhǔn)確判斷。

為提高站用電的可靠性，在變電站設(shè)計(jì)時(shí)，35 kV 及10 kV 母線均帶有站用變（或T 接于饋線）。鑒于此，檢修電源電壓與互感器二次電壓，在相位上必然存在一定的相關(guān)性。站用變接線組別多為Dyn 型，也有Yyn 型，低壓側(cè)額定電壓為0.4 kV，為方便計(jì)算，取相電壓為220 V。下面根據(jù)站用變接線組別及互感器接線方式，分別進(jìn)行分析。

3.1 Dyn型站用變

3.1.1 互感器為Y-Y型

1）互感器極性正確時(shí)，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖7 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

注2：其中檢修電源三相相電壓為ua、ub、uc，其大小均為220 V，互感器二次相電壓為ua'、ub'、uc'，其大小均為

根據(jù)圖7 向量圖，利用余弦電理，可以求出互感器二次與檢修電源對(duì)應(yīng)相間的電壓，計(jì)算結(jié)果如下：

2）互感器極性均接反時(shí)，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖8 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

根據(jù)圖8 向量圖，利用余弦電理，可以求出互感器二次與檢修電源對(duì)應(yīng)相間的電壓，計(jì)算結(jié)果如下：

3.1.2 互感器為V-V型

1）互感器極性正確時(shí)，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖9 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

注3：其中檢修電源三相相電壓為ua、ub、uc，其大小均為220 V，互感器二次對(duì)地電壓為ua'、ub'、uc'，其中ua'、uc'大小均為100 V，ub'大小為0 V。

根據(jù)圖9 向量圖，利用余弦電理，可以求出互感器二次與檢修電源對(duì)應(yīng)相間的電壓，計(jì)算結(jié)果如下：

2）互感器極性均接反時(shí)，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖10 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

根據(jù)圖10 向量圖，利用余弦電理，可以求出互感器二次與檢修電源對(duì)應(yīng)相間的電壓，計(jì)算結(jié)果如下：

3.2 Yyn型站用變

3.2.1 互感器為Y-Y型

1）互感器極性正確時(shí)，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖11 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

注4：其中檢修電源三相相電壓為ua、ub、uc，其大小均為220 V，互感器二次相電壓為ua'、ub'、uc'，其大小均為

根據(jù)圖11 向量圖，可以求出互感器二次與檢修電源對(duì)應(yīng)相間的電壓，計(jì)算結(jié)果如下：

2）互感器極性均接反時(shí)，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖12 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

根據(jù)圖12 向量圖，可以求出互感器二次與檢修電源對(duì)應(yīng)相間的電壓，計(jì)算結(jié)果如下：

3.2.2 互感器為V-V型

1）互感器極性正確時(shí)，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖13 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

注5：其中檢修電源三相相電壓為ua、ub、uc，其大小均為220V，互感器二次對(duì)地電壓為ua'、ub'、uc'，其中ua'、uc'大小均為100V，ub'大小為0V。

根據(jù)圖13 向量圖，利用余弦電理，可以求出互感器二次與檢修電源對(duì)應(yīng)相間的電壓，計(jì)算結(jié)果如下：

2）互感器極性均接反時(shí)，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖14 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

根據(jù)圖14 向量圖，利用余弦電理，可以求出互感器二次與檢修電源對(duì)應(yīng)相間的電壓，計(jì)算結(jié)果如下：

3.3 小結(jié)

當(dāng)互感器接線極性勻正確時(shí)，二次繞組各相線端與檢修電源對(duì)應(yīng)相的電壓至少有一組小于檢修電源相電壓，且均不大于檢修電源相電壓；而極性全部相反時(shí)，情況完全相反。故而，通過測(cè)量互感器二次繞組線端與檢修電源對(duì)應(yīng)相的電壓，是可以區(qū)分這兩種接線方式的。

由式（1）～（11），當(dāng)Y-Y 型接線電壓互感器有一相或兩相極性接反時(shí)，會(huì)出現(xiàn)兩組線電壓等于相電壓的情況出現(xiàn)；當(dāng)V-V 型接線電壓互感有一相極性接反時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一組線電壓增大倍的情況出現(xiàn)。當(dāng)線電壓未現(xiàn)現(xiàn)異常時(shí)，就可以對(duì)電壓互感器接線做出正確的判斷。

4 結(jié)束語(yǔ)

1）新安裝的電壓互感器，應(yīng)按照規(guī)范要求進(jìn)行極性測(cè)試，可以極大減小接線錯(cuò)誤的概率；

2）全絕緣型電壓互感器，多采用V-V 接線，在配網(wǎng)中廣泛應(yīng)用。且由于結(jié)構(gòu)原因，每只電壓互感器有兩個(gè)高壓套管，且配網(wǎng)技術(shù)力量相對(duì)薄弱，接線錯(cuò)誤的情況更容易發(fā)生，應(yīng)引起足夠重視；

3）當(dāng)前，新安裝電壓互感器帶負(fù)荷檢查，僅根據(jù)二次相電壓、線電壓及相序來判斷其運(yùn)行情況是存在不足的。當(dāng)電壓互感器各相極性勻接反時(shí)，其相電壓、線電壓及相序與接線正確時(shí)是完全相同的，無(wú)法進(jìn)行區(qū)分；

4）傳統(tǒng)方法測(cè)量電壓互感器二次電壓未發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)測(cè)量電壓互感器二次線端與檢修電源對(duì)應(yīng)相間的電壓，可以彌補(bǔ)結(jié)論（3）的不足，從而做出正確的判斷。