電壓互感器開口繞組接線錯誤導致電壓異常的分析

劉 瑾，邢鵬生

（嘉峪關宏晟電熱公司，甘肅嘉峪關 735100）

引言

中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時因無零序通路，故單相接地時沒有相間短路電流且系統(tǒng)中各用電設備線電壓是三相平衡不會影響設備正常運行。但隨著配電網(wǎng)中大量使用電纜使得單相接地時流過故障點的電容電流大大增加，此電流會在接地點產(chǎn)生電弧，會引起系統(tǒng)非故障相過電壓造成其他電氣設備絕緣薄弱點擊穿發(fā)生相間短路，進而擴大事故。所以在系統(tǒng)電容電流超過一定數(shù)值時單相接地故障必須盡快切除。某廠采用的單相接地選線方式多為微機保護套管零序電流方向保護（以下簡稱“套管零序保護”），此保護邏輯用到母線電壓互感器三相電壓和套在電纜上的套管零序電流互感器電流共同判斷故障線路。因此電壓互感器二次電壓能否正確反映故障時刻母線各相電壓大小和相位，關系到保護能否正確動作選線并切除故障線路，必須引起重視。

1 事件經(jīng)過

某廠一次系統(tǒng)接線圖如圖1 所示。K1 點發(fā)生AC 兩相接地短路故障，N 站保護2 AC 相過流一段保護動作跳閘，套管零序保護未動作；N 站PT 保護4母線接地告警未動作，M 站保護1套管零序保護動作發(fā)信號，因K1故障點不在保護1過流一段保護范圍內(nèi)保護未動作；M 站PT 保護3母線接地告警動作。

圖1 一次系統(tǒng)接線示意圖

通過故障錄波記錄M站和N站母線二次電壓幅值和角度如表1 所示，故障時刻波形圖如圖2 所示，母線PT 二次電壓向量圖如圖3 所示(以M 站Ua1為基準)。

圖2 故障時刻錄波圖

表1 母線PT二次電壓數(shù)據(jù)表

圖3 中Ua1、Ub1、Uc1、Uo1為M 站PT 二次電壓；Ua2、Ub2、Uc2、Uo2為N站PT二次電壓。

從以上數(shù)據(jù)及圖3 可以看出，故障時M 站母線A 相和C 相電壓降低，非故障相B 相電壓升高，PT開口繞組出現(xiàn)零序電壓，符合兩相接地短路特征。而N 站母線A、B、C 三相電壓均降低，PT 開口繞組零序電壓為零，M 和N 站非故障相B 相電壓幅值相差約20 V左右，因故障點離N站較近，故N站A、C相電壓較M站應該更低，且B相電壓沒有升高，也未出現(xiàn)零序電壓。綜合判斷N站母線電壓特征未能正確反映此次故障，需進一步查找導致電壓異常的原因。

圖3 母線PT二次電壓向量圖

2 原因分析

母線電壓互感器由3 只單相電壓互感器組成，互感器一次側(cè)按Y型接線，中性點直接接地，互感器二次有兩個繞組，保護繞組按Y型接線，剩余繞組首尾相連接成開口三角形接線，對M 站和N 站電壓互感器二次回路接線進行檢查，實際接線圖如圖4、圖5。

圖4 M站PT二次回路接線圖

圖5 N站PT二次回路接線圖

對兩個站PT 二次電壓回路實際接線對比可知N站二次回路存在以下問題：

(1)N 站共有兩段母線，兩段母線電壓互感器N600 和N600′通過一根電纜連接在一起，電纜長度約100 m，如圖5 中序號③所示，N600 和N600′接地點在II段母線電壓互感器柜內(nèi)，I段母線電壓互感器柜在前期保護裝置升級改造施工時在端子排處誤將電壓互感器開口繞組L630 與保護繞組N600 短接在一起，如圖5中序號①所示，在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時開口繞組通過N600 和N600′接地點被短接將產(chǎn)生很大的短路電流，在I、II 段PT 柜連接電纜上流過后導致①和④處不是零電位，存在一定對地電壓，但由于連接電纜長度相等使得①和④處等電位，故I段電壓互感器保護裝置無法采集到零序電壓。

(2)N站電壓互感器開口繞組首、尾端接線錯誤，如圖5 中序號②所示，L630 由C 相互感器YHc 的da端子引出，而正確的接線應該是由A 相互感器YHa的da端子引出，這種接線方法雖不影響開口電壓大小，但會導致零序電壓方向與正常零序電壓方向相位差180°。

(3)通過以上原因分析，將M 站零序電壓反向模擬N 站開口電壓接反后與A、B、C 相電壓進行合成得到圖6所示的向量圖。

圖6 M站二次電壓合成向量圖

3 防范措施

(1)嚴格按照《繼電保護和電網(wǎng)安全自動裝置檢驗規(guī)程》定期對電壓互感器二次回路接線正確性進行檢查，重點檢查二次電壓回路絕緣電阻和一點接地情況，防止發(fā)生電壓回路兩點接地，必要時可使用調(diào)壓器在電壓互感器一次側(cè)進行通壓試驗，檢驗二次回路接線的正確性。

(2)在保護升級改造過程中加強對二次圖紙審核和現(xiàn)場驗收工作，對改動的二次回路與圖紙進行核對并加以驗證，防止人為接線錯誤的事故發(fā)生。

(3)通過對該廠多個10 kV 開關站母線電壓互感器二次電壓采樣數(shù)據(jù)觀察得出，當系統(tǒng)無故障、電壓互感器開口繞組未被短接且接線正確的前提下，由于系統(tǒng)三相電壓的平衡度和互感器變比誤差等原因保護裝置采集的零序電壓會略有輸出，并不是完全為0 V。文中N 站由于開口繞組被短接零序采樣電壓為0 V，今后應在巡檢過程中重視對電壓互感器零序電壓的巡視，當發(fā)現(xiàn)零序電壓長期為0 V不變時應對電壓互感器二次回路進行檢查。

4 結(jié)語

電壓互感器作為一次設備與二次設備連接的關鍵設備，在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。二次電壓能否正確反映一次系統(tǒng)運行狀態(tài)關系到繼電保護裝置能否正確動作。因此，作為二次設備維檢人員應重視電壓互感器二次回路，嚴格按照檢驗規(guī)程對二次回路進行定期檢驗并落實反措中相關要求，對存在的問題盡快消除，防止繼電保護裝置不正確動作。