電壓互感器錯誤接線分析與防范措施探索

余云光，何磊，余煒

（云南電網有限責任公司紅河供電局，云南 蒙自 661199）

0 前言

電壓互感器是一種電壓變換裝置，利用電磁感應原理將系統一次高電壓變換成對應的二次低電壓，為保護測控及計量裝置提供所需電壓模擬量。正確的接線，是保護測控及計量裝置正常工作的前提。按照規程要求，電壓互感器安裝或更換時，應進行極性測試[1]。新安裝的電壓互感器，送電后應進行帶負荷檢查。根據電壓互感器的不同用途，其檢查項目有所不同，一般包括相電壓、線電壓有效值及相序的檢查[2]。當前常規的帶負荷檢查，技術上是存在不足的，并不能完全保證電壓互感器接線的正確性。因此，分析常規帶負荷檢查的局限性并探索有效的補充措施，是本文的主要任務。

1 電壓互感器概述

電壓互感器按絕緣結構，可分為全絕緣型和半絕緣型，常用的接線方式主要有V-V 型接線和Y-Y 型接線[2-3]。其中V-V 型接線通常用于線路，采用全絕緣結構，其一次跨接于兩相之間，用于采集線電壓；而Y-Y 型接線多用于母線，用于采集母線相電壓和線電壓，既可以采用全絕緣型結構，也可以采用半絕緣型結構，一般同時帶有輔助繞組，接成開口三角形，用于絕緣監測。

半絕緣型電壓互感器，通常采用三只單相電壓互感器接成Y-Y 型，也有三相五柱或三相三柱式結構。然而，不論哪種結構，各相只有一個高壓套管引出，接入系統一次對應相，而高壓繞組尾端絕緣水平較低，通常經過一次消諧器接地或直接接地。因此一次繞組不會有接線錯誤的情況發生。發生接線錯誤，都是二次繞組極性接反。且這種接線方式多用于主網中，管理及技術水平相對較高，因此接線錯誤的情況較少出現。

全絕緣型電壓互感器，通常由兩只單相電壓互感器接成V-V 型。每相高壓繞組有兩個高壓套管，一旦一次繞組接線與二次繞組接線配合不當，就會導致接線錯誤。且該接線方式多用于配網中，由于技術力量相對薄弱，接線錯誤的概率顯著增大。

2 二次電壓向量分析

針對Y-Y 及V-V 型兩種接線方式，根據電路及電機學中正弦交流電的向量表示[4-5], 對電壓互感器正確接線及可能的錯誤接線，分別繪制電壓向量圖，并計算相電壓及線電壓。為方便統一計算，二次額定電壓取如下值：Y-Y 型接線，取100 /3V（約57 V）；V-V 型接線，取100 V。

2.1 Y-Y型接線

2.1.1 極性完全正確

極性完全正確時，其接線及電壓向量圖如下：

圖1 接線及電壓向量圖

根據圖1 向量圖，當二次極性接線完全正確時，理論上電壓測量值如下：

2.1.2 其中一相極性接反

其中一相極性接反時（以A 相為例），其接線及電壓向量圖如下：

圖2 其接線及電壓向量圖

根據圖2 向量圖，理論上電壓測量值如下：

注1：當其中兩相極性接反時，根據三相電壓的對稱性，其情形與一相極性接反相同。

2.1.3 三相極性勻接反

三相極性勻接反時，其接線及電壓向量圖如下：

圖3 接線及電壓向量圖

根據圖3 向量圖，理論上電壓測量值如下：

測量結果與接線完全正確時相同。由此可知，當Y-Y 型接線三相極性勻接反時，帶負荷檢查時不易發現，這就是常規帶負荷檢查存在的局限性。

2.2 V-V型接線

2.2.1 極性完全正確

極性完全正確時，其接線及電壓向量圖如下：

圖4 接線及電壓向量圖

根據圖4 向量圖，理論上電壓測量值如下：

2.2.2 其中一相極性接反

其中一相極性接反（以A 相為例），其接線及電壓向量圖如下：

圖5 接線及電壓向量圖

根據圖5 向量圖，理論上電壓測量值如下：

2.2.3 兩相極性均接反

兩相極性均接反時，其接線及電壓向量圖如下：

圖6 接線及電壓向量圖

根據圖6 向量圖，理論上電壓測量值如下：

測量結果與接線完全正確時相同。由此可知，當V-V 型接線兩相極性勻接反時，帶負荷檢查時不易發現，這就是常規帶負荷檢查存在的局限性。

2.3 小結

1）Y-Y 型接線電壓互感器，當一相或兩相極性接反，帶負荷檢查時，測量二次線電壓即可發現問題；

2）V-V 型接線電壓互感器，當一相極性接反，帶負荷檢查時，測量二次線電壓即可發現問題；

3）不論是Y-Y 型接線，還是V-V 型接線，當各相極性均接反時，帶負荷檢查時，無法通過測量二次線電壓判斷電壓互感器接線是否正確。

3 新方法探索

由以上分析，對于電壓互感器，不論是Y-Y型接線還是V-V 型接線，當各相極性勻接反時，是無法通過測量二次線電壓發現的。顯然這種情況是不允許發生的。因此，有必要尋求其他簡單有效的方法來做出準確判斷。

為提高站用電的可靠性，在變電站設計時，35 kV 及10 kV 母線均帶有站用變（或T 接于饋線）。鑒于此，檢修電源電壓與互感器二次電壓，在相位上必然存在一定的相關性。站用變接線組別多為Dyn 型，也有Yyn 型，低壓側額定電壓為0.4 kV，為方便計算，取相電壓為220 V。下面根據站用變接線組別及互感器接線方式，分別進行分析。

3.1 Dyn型站用變

3.1.1 互感器為Y-Y型

1）互感器極性正確時，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖7 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

注2：其中檢修電源三相相電壓為ua、ub、uc，其大小均為220 V，互感器二次相電壓為ua'、ub'、uc'，其大小均為

根據圖7 向量圖，利用余弦電理，可以求出互感器二次與檢修電源對應相間的電壓，計算結果如下：

2）互感器極性均接反時，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖8 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

根據圖8 向量圖，利用余弦電理，可以求出互感器二次與檢修電源對應相間的電壓，計算結果如下：

3.1.2 互感器為V-V型

1）互感器極性正確時，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖9 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

注3：其中檢修電源三相相電壓為ua、ub、uc，其大小均為220 V，互感器二次對地電壓為ua'、ub'、uc'，其中ua'、uc'大小均為100 V，ub'大小為0 V。

根據圖9 向量圖，利用余弦電理，可以求出互感器二次與檢修電源對應相間的電壓，計算結果如下：

2）互感器極性均接反時，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖10 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

根據圖10 向量圖，利用余弦電理，可以求出互感器二次與檢修電源對應相間的電壓，計算結果如下：

3.2 Yyn型站用變

3.2.1 互感器為Y-Y型

1）互感器極性正確時，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖11 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

注4：其中檢修電源三相相電壓為ua、ub、uc，其大小均為220 V，互感器二次相電壓為ua'、ub'、uc'，其大小均為

根據圖11 向量圖，可以求出互感器二次與檢修電源對應相間的電壓，計算結果如下：

2）互感器極性均接反時，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖12 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

根據圖12 向量圖，可以求出互感器二次與檢修電源對應相間的電壓，計算結果如下：

3.2.2 互感器為V-V型

1）互感器極性正確時，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖13 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

注5：其中檢修電源三相相電壓為ua、ub、uc，其大小均為220V，互感器二次對地電壓為ua'、ub'、uc'，其中ua'、uc'大小均為100V，ub'大小為0V。

根據圖13 向量圖，利用余弦電理，可以求出互感器二次與檢修電源對應相間的電壓，計算結果如下：

2）互感器極性均接反時，站用變及互感器接線和二次電壓向量圖如下：

圖14 站用變及互感器接線和二次電壓向量圖

根據圖14 向量圖，利用余弦電理，可以求出互感器二次與檢修電源對應相間的電壓，計算結果如下：

3.3 小結

當互感器接線極性勻正確時，二次繞組各相線端與檢修電源對應相的電壓至少有一組小于檢修電源相電壓，且均不大于檢修電源相電壓；而極性全部相反時，情況完全相反。故而，通過測量互感器二次繞組線端與檢修電源對應相的電壓，是可以區分這兩種接線方式的。

由式（1）～（11），當Y-Y 型接線電壓互感器有一相或兩相極性接反時，會出現兩組線電壓等于相電壓的情況出現；當V-V 型接線電壓互感有一相極性接反時，會出現一組線電壓增大倍的情況出現。當線電壓未現現異常時，就可以對電壓互感器接線做出正確的判斷。

4 結束語

1）新安裝的電壓互感器，應按照規范要求進行極性測試，可以極大減小接線錯誤的概率；

2）全絕緣型電壓互感器，多采用V-V 接線，在配網中廣泛應用。且由于結構原因，每只電壓互感器有兩個高壓套管，且配網技術力量相對薄弱，接線錯誤的情況更容易發生，應引起足夠重視；

3）當前，新安裝電壓互感器帶負荷檢查，僅根據二次相電壓、線電壓及相序來判斷其運行情況是存在不足的。當電壓互感器各相極性勻接反時，其相電壓、線電壓及相序與接線正確時是完全相同的，無法進行區分；

4）傳統方法測量電壓互感器二次電壓未發現異常時，應測量電壓互感器二次線端與檢修電源對應相間的電壓，可以彌補結論（3）的不足，從而做出正確的判斷。