一起110 kV變電站母線PT斷線分析

胡裔輝

（國(guó)網(wǎng)十堰供電公司，湖北 十堰 442000）

0 引 言

母線PT發(fā)生斷線故障將直接影響電量的采集，引起距離保護(hù)或者低電壓保護(hù)等動(dòng)作。根據(jù)110 kV母線PT本體結(jié)構(gòu)，PT內(nèi)部斷線或者斷相可以分成一次高壓熔斷器和二次保險(xiǎn)，一次熔斷器是PT本身的保險(xiǎn)，而二次保險(xiǎn)是PT二次回路上的保險(xiǎn)。110 kV以上電壓等級(jí)的母線PT一般都是設(shè)計(jì)為串聯(lián)絕緣結(jié)構(gòu)，絕緣度等級(jí)相對(duì)較高，導(dǎo)致內(nèi)部絕緣擊穿的概率較小。

通常，母線PT外部接線采用硬接線，不易發(fā)生相間短路故障[1]。此外，110 kV系統(tǒng)母線PT中性點(diǎn)接地采用直接接地方式，每相PT只承受相電壓不承受線電壓。PT二次回路上的保險(xiǎn)設(shè)置為自動(dòng)過載空開或者瞬時(shí)性熔斷絲，主要是防止二次回路故障對(duì)PT本體造成威脅[2]。在二次保險(xiǎn)熔斷或者空開跳閘時(shí)需更換保險(xiǎn)或者重合一次空開，如果不成功則不允許操作或并聯(lián)PT二次回路。例如，在PT外觀正常低壓熔斷絲未熔斷時(shí)，應(yīng)斷開PT二次空開或者取下熔斷絲，用萬(wàn)用表測(cè)量PT上端電壓，若電壓異常則可判斷為PT本體斷線，若電壓正常則可判斷為二次回路斷線[3]?；谀妇€PT一次和二次側(cè)保險(xiǎn)上述特點(diǎn)和斷線判斷的理論依據(jù)可以快速分析和查找母線PT斷線原因，便于快速處理，避免保護(hù)誤動(dòng)或大面積停電。

1 母線PT的功能和作用

母線電壓互感器的主要功能和作用是在變電所母線運(yùn)行中有巨大的電能通過時(shí)，將高壓側(cè)大電壓變成低壓側(cè)恒定的低電壓。在變電站母線運(yùn)行中，二次側(cè)PT不允許短路運(yùn)行。PT本身電壓阻抗較小，若發(fā)生短路會(huì)導(dǎo)致二次側(cè)回路通過的電流較大，使得二次熔斷器熔斷，影響表記的記錄指示或者引起保護(hù)裝置的誤動(dòng)作。在運(yùn)行中，為了防止高低壓側(cè)的繞組絕緣擊穿，導(dǎo)致高電壓竄入到低壓側(cè)危及人身和設(shè)備的安全，在設(shè)計(jì)或者安裝中二次側(cè)時(shí)必須有一個(gè)可靠的接地點(diǎn)，或者在二次側(cè)裝設(shè)熔斷器作為短路保護(hù)。另外，母線PT主要用于檢測(cè)高壓側(cè)母線電壓和輔助并網(wǎng)，即在同期并網(wǎng)前，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)可根據(jù)母線PT檢測(cè)到的母線電壓自動(dòng)調(diào)整發(fā)電機(jī)端電壓，使主開關(guān)兩側(cè)電壓值基本相等。

綜上所述，母線電壓互感器主要監(jiān)測(cè)母線電壓和絕緣狀態(tài)，用于保護(hù)（母線差動(dòng)保護(hù)、主變保護(hù)、線路保護(hù)等）和母線電壓的測(cè)量與計(jì)量，提供重合閘同步檢測(cè)功能[4]。

2 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

某變電站110 kV一次系統(tǒng)接線如圖1所示。#1變壓器、出線4（1201）、出線2（1203）I母線運(yùn)行；#2變壓器、出線3（1202）、出線1（1204）II線運(yùn)行，110 kV I、II母線并列運(yùn)行，旁路母線備用。110 kV母線PT二次回路接線如圖2所示。

圖1 110 kV一次系統(tǒng)接線圖

圖2 110 kV PT二次回路接線圖

3 母線PT斷線現(xiàn)象

2018年04月20日晚20:20，DCS發(fā)110 kV I母PT電壓斷線報(bào)警。繼電保護(hù)室查看出線4（1201）、出線2（1203）#1、#2保護(hù)柜屏發(fā)光纖差動(dòng)保護(hù)報(bào)警；出線4、出線2安穩(wěn)裝置、110 kV故障錄波器以及110 kV線路同步向量測(cè)量裝置同時(shí)發(fā)110 kV I母PT二次電壓斷線報(bào)警；RTU遠(yuǎn)動(dòng)主機(jī)發(fā)110 kV I母線PT 斷線報(bào)警。110 kV I母線上相關(guān)一次元件所屬繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置同時(shí)發(fā)PT斷線報(bào)警[5]。110 kV母線PT是為相關(guān)繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及調(diào)度通信系統(tǒng)等提供標(biāo)準(zhǔn)的二次電壓，故110 kV母線PT二次側(cè)回路發(fā)生斷線后，對(duì)變電站110 kV系統(tǒng)影響范圍較大[6]。發(fā)生報(bào)警后聯(lián)系值班人員迅速查看，發(fā)現(xiàn)110 kV母線PT端子箱處第一組PT二次電壓空開A相1ZKK和B相2ZKK均跳閘。110 kV母線故障錄波器屏上顯示A相電壓0 V、B相電壓0 V、C相電壓50 V，經(jīng)查看110 kV相關(guān)一次原件均無(wú)異常。

4 處理過程

值班人員經(jīng)初步排查，判斷是110 kV I母PT二次回路上發(fā)生瞬間短路或接地故障導(dǎo)致，經(jīng)綜合分析后確認(rèn)此次110 kV母線PT斷線的直接原因是母線PT端子箱處第一組PT二次電壓空開，A、B相空開跳閘導(dǎo)致。為了查找原因?qū)和B相空開再次合閘，結(jié)果出現(xiàn)A相空開再次跳閘，B相未跳閘的現(xiàn)象。再次將A相空開合上，值班員用鉗形表測(cè)量結(jié)果為A相二次電流1 250 mA，B相二次電流330 mA，C相二次電流220 mA。A相電流過大，判斷為有接地故障。測(cè)量BC相間電流比B相線電流偏大，初步判斷B相可能存在故障，需要進(jìn)一步檢測(cè)。因4條出線的繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置二次電壓均取自空開1ZKK、2ZKK、3ZKK，采用串聯(lián)連接，在線路運(yùn)行時(shí)，為防止拆除多條二次電壓接線發(fā)生線路不安全事件，需經(jīng)過值班員分析后采用支路選擇試驗(yàn)的方法降低風(fēng)險(xiǎn)性[7]。

綜合分析后，保持110 kV I母至#1、#2變壓器二次三相接線不動(dòng)，拆除出線3（1202）三相二次電壓線，合上A相空開后用鉗形表測(cè)量電流數(shù)值，測(cè)量結(jié)果為A相電流1 300 mA，兩秒后空開跳閘。恢復(fù)出線3（1202）三相二次電壓線后拆除出線1（1204）三相二次電壓線，合上A相二次空開后用鉗形表測(cè)量電流數(shù)值，測(cè)得A相電流為300 mA，A相二次空開未跳閘。由此可判斷出線1（1204）三相二次回路存在故障，需對(duì)二次電壓回路進(jìn)行查找分析。由于該變電站繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置設(shè)備進(jìn)行過技術(shù)改造和部分電纜的更換工作，母線PT二次電壓回路多采用并聯(lián)布置，需對(duì)二次回路電纜進(jìn)行拉路排查才能查出故障點(diǎn)[8]。

經(jīng)過110 kV I母線PT端子箱并聯(lián)有兩條電纜分別接至出線3（1202）繼電保護(hù)#1、#2柜，且與110 kV電源管理單元柜端子形成環(huán)路[9]。因初步診斷為二次電纜絕緣較差，所以對(duì)110 kV電源管理單元柜端子至出線1（1204）繼電保護(hù)#1柜端子兩條二次電壓電纜進(jìn)行解除排查，同時(shí)拆除110 kV I母PT端子箱二次回路接線至出線1（1204）繼電保護(hù)#1柜二次回路接線，用絕緣搖表對(duì)此接線進(jìn)行絕緣測(cè)量，測(cè)量結(jié)果為A相對(duì)地絕緣0 MΩ、B相對(duì)地絕緣10 MΩ、C相對(duì)地絕緣20 MΩ以及N相對(duì)地絕緣15 MΩ。AB相間絕緣10 MΩ、BC相間絕緣25 MΩ、AC相間絕緣25 MΩ。A相絕緣0 MΩ時(shí)，B相絕緣略低但在合格范圍內(nèi)，所以結(jié)果為A相絕緣不合格。

值班人員對(duì)A相二次電纜更換后測(cè)量其測(cè)絕緣合格，并拆除110 kV I母線PT至出線1（1204）繼電保護(hù)#1柜端子的兩條二次電壓電纜，同時(shí)采用110 kV電源管理單元柜端子至出線1（1204）繼電保護(hù)#1柜端子兩條二次電壓電纜供給二次電壓?；謴?fù)所拆二次線后，再次合上A相二次空開未發(fā)生跳閘，且110 kV I母線電壓顯示正常，報(bào)警消除[10]。

5 結(jié) 論

該變電站110 kV母線PT主要為母線上相關(guān)元件、繼電保護(hù)室及自動(dòng)化裝置提供二次電壓。然而，雖然許多二次電壓空氣開關(guān)采用環(huán)網(wǎng)設(shè)計(jì)，可靠性高，但PT斷線后容易發(fā)生短路或接地故障。經(jīng)過值班人員將110 kV I母線PT端子箱相關(guān)的二次電壓電纜分別布置在不同的空開關(guān)上，二次電纜至繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的電纜分為兩組，一組電纜接二次回路，另一組電纜備用。連接的二次電壓回路不允許形成環(huán)網(wǎng)，這樣110 kV母線PT為設(shè)備提供的二次電壓更可靠。