探究電壓互感器二次回路故障分析處理

凌飛

（國網河南省電力公司淅川縣供電公司，河南 淅川 474450）

一、故障現象及處理

某地有一座座110kV 變1 電站在進行綜合自動化改造，其中110kV 和10kV 電壓互互感器共有五組，有三組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，且每次電壓互感器斷線都是發生接地故障后。

該變電站10kV4 號母線電壓異常，4 號母線原絕緣監察回路接地光字牌亮，接著10kV 微機保護發出“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，接地信號消失，檢查互感器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 號母和P 線是分段運行的，兩者互不相干，卻出現這段母線接地，而另一段母線TV 二次側斷線的異常現象。

檢查10kV 高壓開關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，原來在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和故障原因。

二、故障原因分析

通過對故障原因的分析，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（BK）、母聯開關位置接點（DL）、隔離刀閘位置接點（1G、2G）、切換繼電器（ZJ）”串串聯組成的切換，回路中串入母聯聯開關位置等接點，典型接線如圖1 所示。其目的是使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。

圖1 TV 并列啟動回路（方框為母聯單元）

而故障時的一次設備運行方式是10kV3 號、4 號母線分段運行，互感器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”，用簡單的短接線直接并聯兩段電壓二次回路，強制形成了二次回路側側“長期永久”的并列運行方式，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，各計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時，由于兩個電壓互感器的次側是分段運行的，而二次回路為并聯運行，相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的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，來分析合成電壓的變化，驗證這次故障的判斷處理正確與否。其等值電路計算簡圖如圖4。

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°

圖4 等值電路計算簡圖

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的電流增加，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，T斷線檢測裝置會因電壓幅值與相位的變化發出TV 斷線的信號。也可以通過向量圖來分析，其向量圖如圖5 所示。

圖5 合成向量分析圖

從圖中可以看出，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，對計量和和保護沒有影響。

三、結束語

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，電壓互感器的二次回路運行方式必須與其一次回路的運行方式相一致，如果一次分段造而二次強制并列，則輕者燒保險，重者可能造成電壓互分感器損壞或人身傷害事故。因此，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

（一）按照“繼電保護和電網安全自動裝置現場工作保安規定”要求，在開展現場的回路改造工作時，對臨時的改接線必須填寫“繼電保護安全措施工作票”，工作完成后應予拆除臨時改接線。

（二）在電壓互感器二次回路改造工作中，如需交差施工，可以采用安裝三極刀間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，運行人員在操作中也十分直觀。

（三）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。當第一次異常后，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。