淺析電壓互感器絕緣監測裝置異常現象及處理

【摘 要】電力系統中由于電壓互感器絕緣監測裝置引起的異常現象因素很多，其中 “假接地”在現場時有發生。我們必須認真分析造成 “假接地”異常現象的原因，并指出處理方法，保證系統的正常運行。

【關鍵詞】淺析；電壓互感器；絕緣監測裝置；異常；處理

0.引言

在35kV及以下中性點不接地系統中，目前國內均采用電磁式電壓互感器開口三角繞組構成的絕緣監測裝置來監視系統的絕緣狀況。本文分析了4種接線錯誤造成的“假接地”異常現象的原因，并對電磁式電壓互感器勵磁特性不同引起的異常和由于負載阻抗不匹配引起的異常進行了分析，并指出處理方法。

1.工作原理

電磁式電壓互感器開口三角繞組構成的絕緣監測裝置，當高壓電網的絕緣正常時，由于電網三相電壓對稱，輔助二次繞組開口三角兩端的電壓為零，即U*a′x′=U*a′+U*b′+U*c′=0，絕緣監測裝置不動作；當高壓電網發生單相接地故障時，在輔助二次繞組開口三角兩端將產生零序電壓，此時U*a′x′=U*a′+U*b′+U*c′=3U*0′≠0（U*0′表示輔助二次繞組每相零序電壓）。若A相完全接地，則U*a′x′=3U*a′，即開口三角繞組兩端的零序電壓是輔助二次繞組在正常情況下相電壓的3倍。

通常，絕緣監測裝置的電壓整定值為15～30V。若開口三角繞組兩端的零序電壓3U*0′大于該整定值，則使絕緣監測裝置發出接地信號。

由于絕緣監測裝置是根據中性點不接地系統中發生單相接地時在電壓互感器開口三角繞組兩端出現零序電壓的原理工作的，而實際電網中除單相接地外，還有多種原因，如鐵磁諧振、耦合傳遞等都會使開口三角繞組兩端出現零序電壓，并可能導致絕緣監測裝置動作。由于此時系統并沒有真正接地，而裝置卻發出了接地信號，這種接地稱為“假接地”。

2.接線錯誤引起的異常現象

接線錯誤引起的異常現象在現場時有發生，它給運行人員迅速分析、判斷故障帶來很大困難，所以研究分析這類異常現象具有實際意義。接線錯誤主要有以下幾種情況：

2.1絕緣監視用電壓表中性點未直接接地，而是經開口三角繞組接地。

2.1.1現象。

正常運行時，電壓互感器二次側三相電壓對稱，開口三角繞組兩端電壓為零。由于電壓表為星形連接，雖然中性點經開口三角繞組接地，但是每塊電壓表測得的仍然是實際的相電壓。

若系統發生單相接地，如A相接地，則A相對地電壓為零。a相電壓表Ua測得的電壓即為開口三角繞組兩端的電壓Ua′x′。由于系統一次側接地時開口三角繞組兩端的電壓為100V，所以，電壓表Ua的指示值即為100V所對應的電壓值，該值較正常值高，屬異常現象。對于b、c兩相電壓可在向量圖（按副邊實際電壓計算）中：

Ub=Uc=100 V

Ua′x′=100 V

則：Ub″=Uc″=2×100×cos 75°=52V

即：Ub″=Uc″<100/3=57.74V

由此可見，這種接線方法在系統發生單相接地時，絕緣監視電壓表的讀數與正常運行時相比，一相升高（實際的接地相），二相降低（非接地相），并可能發出接地信號，這給運行人員判斷、分析故障帶來了困難。

2.1.2處理的方法。

接線后由專人進行認真檢查，確認無誤后方可投入運行。

2.2 絕緣監視電壓表中性點沒有直接接地，而是經開口三角繞組的某一相繞組接地。

2.2.1現象。

在系統正常運行情況下，絕緣監視電壓表的讀數不是正常值，因而造成“假接地”現象，分析如下。

電壓表的中性點經開口三角繞組中的C′Z′繞組接地，各電壓表的數值可由向量圖求得。

a相電壓表的讀數：

Ua=|U*a″|=|U*a-U*c′|>Ua（正常值）

b相電壓表的讀數：

Ub=|U*b″|=|U*b-U*c′|>Ub（正常值）

c相電壓表的讀數：

Uc=|U*c-U*c′|=|U*d|-|U*cd′|（正常值）

正常情況下a、b兩相電壓升高，c相電壓降低（容易被認為是c相接地）。下面再用數值來進行計算分析。

若電網為6 kV系統，正常情況下：

Ua=6000/3=3464V（1）

Uc=6000/3=2000V（2）

此時

Ub″=Ua″=4788.2V

Uc″=3464-2000=1464V

與現場的實測結果（4800V和1500V）基本相符。

2.2.2處理的方法。

接線后由專人進行檢查，確認無誤后方可投入運行。

2.3輔助二次繞組極性接錯。

2.3.1現象。

在中性點不接地系統中，絕緣監測裝置的正確接線為：開口三角繞組每相首尾依次相接，串聯成開口三角形。正常情況下向量圖是閉合的三角形，即開口三角繞組兩端電壓為零。若一相接反，則在系統正常的情況下，開口三角繞組兩端電壓Ua′c′=2U0[U0為輔助二次繞組在系統正常時每相繞組的相電壓]，也會導致絕緣監測裝置動作而發出接地信號，出現“假接地”現象。

2.3.2處理的方法。

輔助二次繞組串接后，測量開口三角繞組兩端的電壓，系統正常情況下其電壓為零即為正確，反之接線錯誤。

2.4誤接二次線。

2.4.1現象。

在某35 kV變電所的10kV電壓互感器柜（GG-1A-54）中，電壓互感器中性點通過擊穿保險器FN接地，且b相的接地點M與擊穿保險器的N點連接。這種接線在投產運行時正常，但在運行中遇到雷電波的沖擊后，卻發生了燒毀事故。事故后誤認為是電壓互感器的質量問題，便更換了損壞的電壓互感器和擊穿保險器，并投入運行。投運后無異常現象，但在線路遇到雷電襲擊時，又發生了類似事故。

經分析，產生上述異常現象的原因是由于廠家誤將擊穿保險器的接地端與電壓互感器二次側b相接地點直接連接，且b相接地點M置于繞組與熔斷器Fb之間。這種接線，當擊穿保險器擊穿時，造成二次側b相繞組直接短路，從而導致電壓互感器燒損。

2.4.2處理的方法。

將二次側b相接地點M移至b相熔斷器Fb外側。

3.電磁式電壓互感器勵磁特性不同引起的異常現象

3.1現象。

當采用3臺單相電壓互感器構成絕緣監測裝置時，通常都選用3臺同一廠家、勵磁特性相同的單相電壓互感器，若選用不當，會出現異常現象。某電廠曾用3臺JDZJ-6單相三繞組電壓互感器組成三相組用于測量及保護。合閘時，發現三相輸出電壓不一致，相差約20%。用一臺單相電壓互感器分別接至A、B、C三相電源上，此時所測電壓相同。因此可以認為是產品本身的問題，現場驗證性試驗表明，此看法是正確的。

3.2處理的方法。

3.2.1配套電壓互感器所采用的電工矽鋼片的性能應一致，鐵心的加工方法應相同，以保證配套電壓互感器勵磁特性一致。

3.2.2運行單位應選用勵磁特性相同的電壓互感器。

4.電壓互感器與負載阻抗不匹配引起的異常現象

4.1現象。

導致中心點產生位移，并使開口三角繞組兩端的零序電壓大于絕緣監測裝置電壓整定值時，就會使電壓繼電器動作，發出接地信號，從而造成“假接地”現象。

4.2處理的方法。

重新配置回路電阻或使用原型號的電磁式電壓繼電器。

【參考文獻】

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