變電站改造中電壓互感器故障處理分析

羅秀英

(重慶市電力公司萬州供電局，重慶 404000)

改革開放的不斷深入使人民生活水平的不斷提高，生產規模不斷擴大，用電需求量也達到了前所未有的大額度。作為電網核心的變電所，它的技術水平和設備運轉情況直接關系到是否能夠滿足負荷增長和電網發展的迫切需求，以保證生產生活水平持續穩步地提高。為了使地區電力供應得到更加可靠的保證，對于使用時間比較長的一些老舊變電站而言，運行方式下的大規模改造工作勢在必行。需要注意的是，本人所提到的改造變電站，并不是推倒一切從零重建，對于不堪重荷的老舊變電站進行改造時，基本采取在其運行方式下進行一系列的改造工作，并不是徹底地拆毀或改換。通過調查發現，老舊變電站的有效使用壽命依然可以繼續延長，仍然可以作為電網中心發揮好供配電的功能，在進行過運行方式下的改造之后就能夠充分滿足當前生產生活對于電力能源的高需求。在對老舊大型變電站進行改造時，要根據各地變電站的實際情況，結合自身的供配電模式特點，區別對待差異性，在充分了解和掌握各變電站的工程設計特點基礎之上，因地制宜進行改造工程。

1 故障現象及處理

某地區一座110kV變電站在進行綜自改造，其中110kV和10kV電壓互感器共有五組，其中三組10kV電壓互感器分別接在10kV3號、4號、5號母線上，五組電壓互感器的二次回路采用完全星形接線、N相接地。在完成10kV電壓互感器測控裝置更換后，接著進行110kV電壓互感器測控裝置更換，卻接連發生幾次電壓互感器二次回路斷線故障，且每次TV斷線都是在發生接地故障后。

該變電站10kV4號母線電壓異常，4號母線接地光字牌亮（原絕緣監察回路仍在使用），接著10kV微機保護發“TV斷線告警”信號。經現場運行人員檢查，發現10kV3號母線上有饋線接地，斷開改線路開關后，接地消失；互04TV二次側A、C兩相保險熔斷，恢復保險后TV斷線信號復歸。類似的情況在以后的一個星期內又出現過兩次。

經過對三次故障的告警記錄分析發現，每次TV斷線都是在發生接地故障后出現的。但現場10kV3、4號母線是分段運行的，兩者互不相干，卻出現此段母線接地，另一段母線TV二次側斷線的異常現象。

檢查10kV高壓室開關柜的電壓環網回路，新的電壓互感器測控裝置安裝在公用屏上，電壓回路從TV柜通過電纜接到測控裝置，經刀閘重動繼電器切換后回到高壓室新更換的微機保護中。因還有部分計量、主變和低周等裝置沒有改造，所以同時在輸出回路上還有接到電磁型中繼屏上的臨時電纜接線，這種臨時的接線方式是可行的。

在檢查中繼屏端子排接線時，發現有一組短接線將10kV互03、04電壓互感器二次側的A—A、B—B、C—C相直接連在一起。原來更換電壓互感器測控裝置時，工作人員取消了原TV切換裝置，而是圖省事用短接線直接將兩段的A、B、C、N回路并聯，在完成10kV互03、04電壓互感器測控裝置更換后忘記拆除該組短接線，導致不論一次側母線分段還是并列運行，兩段電壓互感器的二次回路總是處于并聯運行狀態，這就是屢次造成電壓回路斷線的故障點。

2 故障原因分析

通過分析，短接線與標準的電壓互感器二次切換回路是有本質區別的。在電壓互感器二次側的切換回路中，通常采用的是“切換開關（DK）—母聯開關位置（DL）、刀閘位置（1G、2G）—切換繼電器（ZJ）”串聯組成的切換回路；回路中串入母聯開關位置等接點，典型接線如圖1所示。

圖1 TV并列啟動回路（方框內為母聯單元）

目的是使TV二次側的并列運行方式只能根據所接母線的并列而并列。而故障時候的一次設備運行方式是10kV3號、4號母線分段運行，互03、04TV分段運行，各饋線常供。一次接線簡圖如圖2所示。

圖2 一次接線簡圖

由于工作人員的“圖省事”，簡單地用短接線直接并接兩段電壓二次回路，強制形成了二次側“長期永久”并列運行的方式，接線簡圖如圖3。

圖3 錯誤接線示意圖

當一次系統正常運行時，這種并列運行方式影響不大，各測量表計和保護裝置采樣到的電壓基本正常，但當一次系統發生異常時，情況就發生了根本性的改變。

如其中某一段母線發生故障的時候，由于兩個電壓互感器的一次側是分段運行的，而二次回路并聯運行，相當于將兩個不同系統的電壓強行并列在一起，并列在一起的兩組不同電壓幅值與相位將會發生“爭搶”現象，造成電壓回路異常。以10kV4號母線A相接地為例，分析合成電壓的變化，驗證這次故障的判斷處理。

等值電路計算簡圖如圖4：

圖4 等值電路計算簡圖

通過計算，A相完全接地時，并列后的電壓UA＝28.85∠90°； UB＝76.33∠－49°； UC＝76.33∠－131°

而且兩組電壓互感器二次繞組之間也產生了差壓，兩組電壓之間的差值造成回路中電流增加，因接地故障初期存在變化因素，當接近完全接地時，電壓互感器二次回路的保險就會因差壓過大產生差流從

而熔斷，TV斷線檢測裝置會因電壓幅值與相位的變化發出TV斷線信號。

通過向量圖來分析如圖5所示，可以看出合成后的三個線電壓仍然是對稱的，它們的幅值還是100V；對于不完全接地情況，合成后的線電壓依然是對稱的，幅值也變化不大，基本在100V左右，對計量和保護沒有影響。

結語

圖5 合成向量分析圖

故障的處理和理論分析證明標準設計的電壓互感器二次切換回路的科學性，電壓互感器二次回路的運行方式必須與其一次運行方式相一致，如果一次分段，而二次強制并列，輕則燒保險，重則可能造成電壓互感器損壞或人身傷害。同時，在繼電保護安裝工程施工時，要嚴格按照以下要求進行操作：

（1）按“繼電保護和電網安全自動裝置現場工作保安規定”開展現場的回路改造工作，對臨時改接線必須填寫“繼電保護安全措施票”。

（2）電壓互感器二次回路改造中，如需交差施工，可以采用安裝三極刀閘的方式暫時代替標準的并列切換回路，這樣在改造工作中不論是一次設備操作，還是回路臨時并列，都有一個很好的操作地。

點，運行人員操作中也十分直觀。

（3）凡是二次回路或更換過保護裝置的設備，都要高度重視改造后的第一次動作或異常情況，第一次異常后維護人員就應收集信息進行必要的檢查，往往在這個時候就可以發現問題，從而避免故障的重復發生和升級擴大。

[1] 杜中劍. 變電站500kV線路電容式電壓互感器故障的分析處理. 2011.

[2] 張德文 .110kV變電站電壓互感器故障原因研究2012.