電壓互感器二次回路反充電的分析

李寧

摘要：電壓互感器是變電站內的重要電力設備，它與繼電保護、測量、計量功能的實現密切相關。若電壓互感器出現反充電將可能導致二次失去電壓。將會導致計量電量減少、測控數據異常甚至保護裝置拒動等后果。因此，采取防止電壓互感器發生反充電的措施對保證電網正常運行有著重要的意義。該文分析了電壓互感器反充電的原因以及危害，提出了幾點防護措施，提醒相關工作人員，在現場的工作中應當嚴格遵守相關規程，重視試驗方法，切實將現場的安全把控好。

關鍵詞：電壓互感器;反充電;二次回路

電壓互感器將一次設備中的高電壓轉換為低電壓供二次設備使用，為變電站的繼電保護裝置、安穩裝置、測量計量裝置提供二次電壓，在電壓互感器的運行中主要應防止出現其二次短路以及反充電事故。目前在變電站的二次回路中設置了防止反充電的裝置，但在現場，由于施工、設備質量以及工作人員的失誤，仍然存在電壓互感器反充電的事故。本文從電壓互感器二次回路的分析出發，指出電壓互感器反充電的原因與危害，并提出一些反充電的措施，杜絕反充電事故發生。

1反充電概述

1.1反充電電流

反充電的通過電流會給電網安全帶來極大的危害。PT相當于一個內阻極小的電壓源，正常情況下PT二次負載阻抗很大，而工作電流很小，相當于變壓器空載運行。220kV母線的PT變比一般為2200，即使停電母線沒有接地，阻抗假設為1M，但從PT二次側看到的等值阻抗只有1MG/22002=0.21Ω，反充電電流可達275A，產生的大電流可造成運行中PT二次側空開跳開或熔斷器熔斷，使運行中的保護裝置失去電壓，可能造成保護裝置的誤動或拒動。若PT二次空氣開關跳不開，還會造成人身傷亡和設備損壞事故。

1.2防止反充電的原因與危害

假設不帶電的電壓互感器一次對地阻抗為106Ω，則反應到二次側的阻抗為：Z2=106/22002=0.206Ω。當由于操作錯誤或設備原因，造成雙母線中帶電的電壓互感器二次回路，與不帶電的電壓互感器二次回路相并聯，則將出現二次回路向一次回路的反充電。其后果是使帶電的電壓互感器二次熔斷器因過流而熔斷。PT二次失壓后，還可能造成距離保護誤動作跳閘的嚴重事故。

從電壓互感器的構成來看，如果二次側有電壓，將在一次側產生一個高壓。除此之外還可以造成PT二次回路中的空開跳閘并燒毀電壓互感器二次側的保險，二次裝置將采集不到電壓。例如，將電壓互感器等價于一個內阻小的電壓源，當兩條母線并列運行時，對應的兩個電壓互感器都處于投運狀態時，其二次側之間電壓基本相等，所以雖然電壓互感器的二次側內阻小，但并列電流較小，不會出現事故。當如果其中一個電壓互感器投運而另一個退出時，若此時二次仍然處于并列狀態，則在兩個電壓互感器二次側之間會存在一個較大的電壓差，由于回路中的內阻很小，將產生一個非常大的電流，使得電壓互感器二次側的保險燒斷，或導致電壓互感器二次空開跳開，保護裝置失去測量電壓閉鎖距離保護，如果受到外部干擾，可能導致保護誤動作。

2電壓互感器二次回路反充電事故分析

2.1事故現象

配備220kv系統為雙母線、雙分段運行的變電站，公用測控屏上共裝設了4套YQX-23J型電壓切換箱，用于I-II母、III-IV母母線電壓切換或并列和I-III母、II-IV母母線電壓并列。其中，I-III母母線電壓并列回路圖。此外，該變電站部分采用CZX-12R1操作箱，部分采用CZX-12A操作箱。變電站在操作“220kvIII段母線由檢修轉熱備用”過程中，合上220kvIII段母線電壓互感器二次側空開時，220kVI、III段母線電壓互感器二次側空開一起跳閘，造成整段母線保護失壓。

2.2事故查找原則

根據以上分析，按照《PT二次切換回路避免反充電的反措規定》，主要按以下原則進行檢查：

（1）查母線電壓并列繼電器的觸點均接正確，隔離開關輔助觸點與實際相符。

（2）母線電壓互感器二次并列，現場應發“母線電壓并列”“切換繼電器同時動作”告警信號。

（3）電壓互感器二次并列繼電器，其控制電壓切換和發出母線并列信號的觸點宜由同一個繼電器控制。

（4）用隔離開關輔助觸點控制的電壓切換繼電器，應有一副電壓切換觸點作監視，保證隔離開關的正確位置。

3二次回路反充電相關防范措施

3.1技術措施

從技術上講，雙母線接線方式下線路保護用電壓的取用一般有兩種方案，一種是取自母線電壓互感器，一種是取自線路電壓互感器，下面進行簡單分析。

（1）傳統的母線電壓互感器，每條線路所配備的電壓二次回路復雜，給運行管理帶來不便。根據《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》的要求，220kV及以上電壓等級的微機型線路保護應遵循相互獨立的原則按照雙重化配置，兩套保護之間不應有任何電氣聯系，每套保護的交流電壓、交流電流應分別取自電壓互感器和電流互感器的互相獨立的繞組，同時斷路器和隔離開關的輔助接點，切換回路以及其它保護配合的相關回路亦應遵循相互獨立的原則按雙重化配置。

（2）在小方式時，電壓互感器測量精度無法滿足要求，電壓互感器設備廠家文件規定：“電壓互感器實際所帶負荷一定在電壓互感器額定容量（25%～100%）范圍內時，才能保證測量精度。在實際工程設計中，一般按本母線上可能出現的最大負荷來選擇額定容量。在變電站的實際運行中，本母線所帶的線路（變壓器）數量，并非一定在最大負荷對應的數量。在小運行方式時，本母線實際所帶線路（變壓器）數量可能小于對應額定容量的25%情況，這時就無法確保電壓互感器的測量精度，這是母線公用電壓互感器方案難以避免的缺陷。對于取自線路的專用三相電壓互感器來講，電壓二次繞組自供自足、自成系統，與外界無聯系，接線簡單，單元性強，不需要電壓并列裝置和電壓切換裝置，基本上不存在電壓二次回路反充電的可能。而且電壓互感器負荷恒定不變，設計選擇的電壓互感器二次額定容量，能確保測量精度。在電氣設計中，考慮線路配置三相電壓互感器，從經濟上比較，兩者投資相差不大，推薦220kV線路采用裝設三相電壓互感器，這種互感器可以有效避免二次回路反充電事故。

3.2檢修人員的防范措施

（1）加強年檢時對保護操作箱、計量、同期電壓切換繼電器的檢驗工作，要檢查到每個觸點，以防觸點粘死。

（2）用隔離開關輔助觸點控制的電壓切換繼電器，應有一副電壓切換繼電器觸點作監視用;電壓互感器二次并列繼電器，其控制電壓切換和發出母線并列信號的節點宜由同一個繼電器控制，現場監控及有關信號系統應接有“母線電壓并列”、“切換繼電器同時動作”等信號。

（3）檢修人員，應保證隔離開關常閉輔助觸點動作的可靠性，保護投運前，應測量隔離開關常閉輔助觸點可靠閉合。

（4）檢修人員在校驗繼電器完畢后，應測量兩組帶保持的電壓切換繼電器，確保只有其中一組動作，而另一組要可靠返回。

（5）檢修人員在做二次通電試驗時，應確保至電壓互感器二次側的回路可靠斷開，恢復時應再次進行測量核對。

4結語

本文擬定一項事故來分析事故發生時應如何進行檢查，之后給出了電壓互感器二次回路反充電的防范措施。反充電事故會對人身和設備安全來帶威脅。安全工作無小事，只有深入理解電壓互感器的二次回路的原理，在操作過程中做到心中有數，仔細完成好各項工作，才能確保電壓互感器反充電事故的發生，保障電網的安全運行。

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