智能變電站電子式互感器異常分析

吳小邦,任寅平

（銅陵供電公司，安徽 銅陵 244000）

智能變電站電子式互感器異常分析

吳小邦,任寅平

（銅陵供電公司，安徽 銅陵 244000）

電子式互感器作為智能變電站的重要環節，有著傳統互感器無法比擬的優勢，但作為新型技術設備，在實際試點應用的過程中，也存在自身不知的問題，針對實際應用的智能變電站，從運行維護、發現問題、解決問題進行分析.

智能變電站；電子式互感器；缺陷分析

1 引言及工程概況

220k V濱江變電站為國家電網公司第二批智能變電站新建試點工程之一，安徽省第一座220k V智能變電站.該站位于銅陵市開發區內，全站電壓等級為220k V/110k V/35k V，主變采用三相自耦有載調壓變壓器，工程以智能電網“統一規劃、統一標準、統一建設”為基本原則，對變電站的智能一次設備、一次設備在線監測、電子式互感器、自動化系統等方面進行了智能化建設.項目靜態投資為11664萬元，其中智能化投資1696萬元.變電站2010年12月開工建設，2011年12月22日通過竣工驗收，2011年12月24日投入運行.本文是對該變電站投運一年來，電子式互感器出現的異常和維護進行的分析.

2 故障調查和原因分析

2.1 故障調查

220k V濱江智能變電站投運半年以后，頻繁出現110k V側I母及II母、220k V側I母及II母負序電壓越限的情況，導致母線保護電壓開放，現場有電壓異常、母差保護開放等告警信號.該異常對變電站的穩定運行有著較大的影響，特別是母差保護開放，存在造成保護誤動的幾率，具體現場收集的故障錄波波形如下：

時間：2012年08月31日11時51分20秒110k V側I母C相電壓波形如圖1所示.

I母C相電壓持續較長的時間的角度超前9度左右，一開始就超前，在200ms左右后恢復正常，II母電壓均正常.恢復正常時刻的波形如圖2所示.

圖1

圖2

圖3是由110k V I母電壓生成的C相電壓突變波形圖（突變計算為本周波與前一周波差）及零序電壓波形圖，零序電壓存在時間長，且中間過程存在零序電壓減小的過程，經過一段時間（大約5周波）后又出現較大的零序電壓.

圖3

2.2 軟件仿真分析

根據現場出現的現象通過軟件模擬以及實際帶回路模擬，圖4為電壓互感器取樣部分原理圖

圖4

C1代表高壓臂電容，C2代表低壓臂電容，R1代表采集器輸入電阻.V1為高壓側電壓127K V，此模擬回路中，正常情況下二次輸出電壓為5.291V，角度為超前0.27度.

軟件模擬主要通過以下幾種方式進行模擬：

（1）當低壓臂電容與底座接觸不牢靠時，取樣部分電路圖則如圖5所示，R2表示接觸不牢靠引入的接觸電阻.

圖5

仿真可得：

當R2=2.5歐姆時，則角度變化為超前2.97436度，幅值增大為5.313V.

當R2=5歐姆時，則角度變化為超前5.6602度，幅值增大為5.313V.

當R2=10歐姆時，則角度變化為超前10.9504度，幅值增大為5.38V.

由仿真結果可知，隨著R2的增大，角度超前得越多，而幅值呈現了略微增大的趨勢.

（2）當互感器底座與大地接觸不牢靠時，取樣部分電路圖則如圖6所示，R2表示接觸不牢靠引入的接觸電阻.

圖6

仿真可得：

當R2=2.5歐姆時，則角度變化為超前0.27度，幅值增大為5.291V.

當R2=5歐姆時，則角度變化為超前0.27度，幅值增大為5.291V.

當R2=10歐姆時，則角度變化為超前0.27度，幅值增大為5.29V.

當R2=10K歐姆時，則角度變化為滯后-0.17度，幅值增大為5.291V.

由仿真結果可知隨著R2的變化，對角度和幅值幾乎不會產生影響.

（3）當互感器至采集器的接線不牢靠時，取樣部分電路圖如圖7所示，R2表示接觸不牢靠引入的接觸電阻.

仿真可得：

當R2=2.5歐姆時，則角度變化為超前0.27度，幅值增大為5.29V.

潘際鑾23歲本科畢業后留在清華任教，當時李世豫19歲，來京考學。潘際鑾的室友是李世豫的老鄉，兩人就這么相識了。彼此惺惺相惜，成了戀人。但沒過多久，潘際鑾就主動申請赴哈工大深造。“哈爾濱天寒地凍，生活條件也差，年輕老師們都不愿意去，他二話沒說就舉了手，都沒和我商量。”盡管如此，李世豫還是默默支持了潘際鑾的決定，只是有一事讓她啼笑皆非，尷尬了很久。

圖7

當R2=5歐姆時，則角度變化為超前0.27度，幅值增大為5.289V.

當R2=10歐姆時，則角度變化為超前0.26度，幅值增大為5.061V.

當R2=10K歐姆時，則角度變化為滯后0.144度，幅值增大為2.722V.

由仿真結果可知隨著R2增大，角度幾乎不會變化，幅值呈現減小的趨勢.

（4）當與采集器信號輸入端并聯的放電二極管的阻抗發生變化時，取樣部分原理圖如圖8所示，R2表示放電二極管的阻抗.

圖8

仿真可得：

當R2=500歐姆時，則角度變化為滯后6.33度，幅值增大為5.26V.

當R2=1K歐姆時，則角度變化為超前3.31度，幅值增大為5.282V.

當R2=10K歐姆時，則角度變化為超前0.58度，幅值增大為5.292V.

當R2=20K歐姆時，則角度變化為超前0.42度，幅值增大為5.292V.

由仿真結果可知隨著R2減小，角度會超前得越多，但是隨著角度超前得越多幅值呈現了減小的趨勢.

3 高壓實驗分析

通過對一次設備高壓試驗，從結果來看，只有在互感器底座接地不牢靠的情況下才可能出現電壓角度偏差的故障情況.

通過高壓實驗排查，確認互感器本體正常.如果PT互感器本體有問題，譬如說有電容塊被擊穿或局部放電的話，應該是永久性故障，故障異常或者放電現象會越來越嚴重，不會發生電壓角度波動，但短時間就恢復的現象.

4 結果分析

通過對現場錄波波形圖的分析、軟件仿真故障情況及實際的高壓實驗排查，可得出以下結論：

（1）通過軟件仿真及實際高壓模擬試驗可以看出，在低壓臂電容與底座接觸不牢靠時會導致與現場一樣的故障情況.

（2）電子互感器的采集器可能受到了損傷，比如受到靜電放電（E SD）的損壞，使采集器抗干擾能力下降，較微弱的干擾也使采集器工作異常.

5 處理方法

（1）對故障的電子式互感器低壓臂電容與底座接觸的接地、二次數據采集器與底座的接地，底座與接地網的連接，進行了處理，特別是有膠合的地方，將膠合螺絲更換成牙口螺絲，確保接地正常.

（2）更換采集器大功率電源板、抗干擾能力更強的采集板，通過加強采集器的抗干擾性，保證采集數據的準確性.

（3）繼續研發抗干擾能力更強的采集器，采集器是小功率設備，實際安裝的現場無論是溫度、電磁干擾、灰塵污染等環境比實驗室都要惡劣，通過生產出抗干擾性更強、穩定性更好的采集器，是保障智能變電站電子式互感器數據精確采集的重要手段.

6 結束語

通過處理，變電站目前通過電子式互感器采集數據穩定，近6個月以來，未出現電壓角度異常現象.

[1]國家能源局.Q/G D W 383-2009智能變電站技術導則[S].北京：中國電力出版社，2010.

[2]G eisle K.I.Asmart ergreener Powergrid[C].The62 ndAnnual Conference for Proteetive R elay E ngineers，2009，(4).

[3]易丹，馬濤，葉任時.智能電網發展前景與關鍵技術[J].科技創業,2009,(10).

責任編輯：張隆輝

TM 72

A

1672-2094(2013)02-0154-03

2013-02-06

吳小邦（1979-），男，安徽廬江人，銅陵供電公司運維檢修部智能電網專責，工程師。

任寅平（1983-），男，安徽無為人，銅陵供電公司運維檢修部線路專責，工程師。