500 kV電壓互感器二次接線與過電壓保護(hù)研究與應(yīng)用

游德華，陳正雍，黃琪訓(xùn)，付 東

（1.南方電網(wǎng)電力科技股份有限公司，廣東 廣州 510000；2.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕尾供電局，廣東 汕尾 516600）

0 引 言

電壓互感器是隔離電力系統(tǒng)一次高電壓，用來將一次高電壓轉(zhuǎn)化為二次低電壓供繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置和測(cè)量?jī)x表獲取電力系統(tǒng)一次電壓信息的傳感器。目前電力系統(tǒng)中高電壓等級(jí)使用較多的是電容式電壓互感器，是一種特殊形式的變換器。電壓互感器的二次負(fù)載阻抗一般較大，在二次電壓一定的情況下，阻抗越小，則電流約大。當(dāng)電壓互感器二次回路短路時(shí)，二次回路的阻抗接近為0，二次電流將變得非常大，如果沒有保護(hù)措施將會(huì)燒壞電壓互感器[1-3]。

對(duì)于3/2主接線形式，通常在線路或變壓器側(cè)A、B、C三相分別安裝電壓互感器。對(duì)于500 kV線路保護(hù)，其二次電壓作為保護(hù)裝置過電壓保護(hù)的采樣值。500 kV遠(yuǎn)距離傳輸線路很長(zhǎng)，線路對(duì)地分布電容很大，在電容效應(yīng)影響下，線路的電壓會(huì)升高，嚴(yán)重危害電氣設(shè)備的安全。為此，需要配置過電壓保護(hù)，在發(fā)生線路過電壓時(shí)跳本端斷路器，同時(shí)通過保護(hù)通道向?qū)?cè)發(fā)送遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)，對(duì)側(cè)保護(hù)裝置結(jié)合就地判據(jù)判斷是否跳閘[4]。

1 跳閘案例分析

在對(duì)某500 kV變電站的線路進(jìn)行充電操作時(shí)，該線路主一保護(hù)裝置過電壓保護(hù)動(dòng)作跳開三相開關(guān)，跳閘后運(yùn)行人員現(xiàn)場(chǎng)檢查現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備未見異常。線路主一保護(hù)裝置過電壓保護(hù)動(dòng)作，過電壓遠(yuǎn)跳發(fā)信，主二保護(hù)裝置未動(dòng)作。線路保護(hù)裝置動(dòng)作情況如表1所示。

表1 線路主一保護(hù)裝置動(dòng)作情況

結(jié)合故障錄波裝置波形記錄分析判斷，在線路出線開關(guān)合閘后，B相電壓明顯高于正常運(yùn)行電壓，電壓瞬時(shí)值最大幅值達(dá)138 V，有效值達(dá)97 V，超過保護(hù)動(dòng)作設(shè)置定值（82.6 V）。跳閘后檢修人員檢查站內(nèi)其他500 kV線路電壓互感器的第一繞組電壓，1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)以及4號(hào)主變高壓側(cè)電壓互感器第一繞組電壓采樣值均正常[5]。因其他500 kV線路及主變500 kV保護(hù)裝置電壓采樣值正常，說明一次系統(tǒng)運(yùn)行正常，未發(fā)生過電壓故障。

2 跳閘原因查找與分析

現(xiàn)場(chǎng)在端子箱斷開至電壓互感器側(cè)的連接片，從端子箱二次回路通壓測(cè)試電壓互感器第三繞組3RYH至保護(hù)裝置二次回路，各裝置采樣均正常，試驗(yàn)結(jié)果無異常，說明端子箱至保護(hù)裝置二次接線正確[6]。在端子箱斷開連接片，使用萬用表測(cè)量靠電壓互感器側(cè)3RYH、4RYH二次繞組直流電阻，發(fā)現(xiàn)3RYH B相直流電阻明顯偏高。具體測(cè)量結(jié)果如表2所示。

表2 電壓互感器第三組繞組3RYH B相直流電阻測(cè)試值

打開3RYH本體二次接線盒，拆除外部接線，再次使用萬用表測(cè)量靠電壓互感器本體側(cè)各相繞組，電阻均為0.3 Ω，排除PT本體繞組故障。

電壓互感器外部接線如圖1所示。

圖1 電壓互感器外部接線

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)A、B、C三相電壓互感器二次回路接線核對(duì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)A相1a-1n與da-dn接線接反，B相1b-1n、2b-2n及db-dn接線均接反。按照設(shè)計(jì)圖紙修改接線后，測(cè)量三相繞組負(fù)載側(cè)電阻值均在0.5 Ω左右，重新送電后保護(hù)裝置采樣正確，未發(fā)生跳閘，同時(shí)電壓互感器各繞組電壓采樣均正確。由此可以判斷本次跳閘的直接原因是500 kV線路進(jìn)線電壓互感器3RYH繞組本體端子盒內(nèi)將計(jì)量、保護(hù)繞組n級(jí)錯(cuò)接，特別是開口三角電壓B相dn接入保護(hù)用PT，導(dǎo)致主一保護(hù)裝置采樣值大于設(shè)置定值，保護(hù)裝置動(dòng)作跳開相應(yīng)開關(guān)[7]。

在進(jìn)行關(guān)鍵性的驗(yàn)收試驗(yàn)過程中采用萬用表對(duì)線的方式，在對(duì)線作業(yè)時(shí)因N線未斷開且一直接地，通過該方法無法發(fā)現(xiàn)N相接反缺陷[8]。同時(shí)在開展線路保護(hù)二次回路通流通壓過程中，試驗(yàn)人員僅從線路PT端子箱內(nèi)測(cè)試加入試驗(yàn)電壓，未按照試驗(yàn)驗(yàn)收要從源頭試驗(yàn)的原則，未驗(yàn)證電壓互感器本體至端子箱接線的正確性，導(dǎo)致未發(fā)現(xiàn)從本體端子盒到端子箱之間電纜接線錯(cuò)誤，最終導(dǎo)致設(shè)備帶缺陷運(yùn)行，送電后過電壓保護(hù)裝置動(dòng)作跳閘。

3 驗(yàn)收試驗(yàn)方法

因高壓電壓互感器繞組較多且存在開口繞組，在對(duì)線過程中很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。特別是對(duì)已經(jīng)投入運(yùn)行的變電站進(jìn)行電壓互感器改造，受限于停電時(shí)間較短，拆除所有接線再進(jìn)行對(duì)線會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間?；诖耍梢酝ㄟ^以下方法綜合判斷電壓二次回路接線正確性。

（1）二次對(duì)線作業(yè)。在現(xiàn)場(chǎng)條件允許的前提下拆除電壓回路，將端子箱處開口繞組首尾相連的短接線全部拆除，在電壓互感器底座處解開電壓二次接線，從電壓互感器底座二次電纜處逐條進(jìn)行對(duì)線，保證每條二次電纜的正確性。對(duì)線的同時(shí)要核對(duì)圖紙電纜線號(hào)的正確性，為日后運(yùn)行維護(hù)提供有效保證[9]。

（2）端子箱處二次通壓。通過該方法，驗(yàn)證端子箱到各二次裝置之間的回路完整性和各裝置采樣的正確性。在二次通壓時(shí)要在端子箱處斷開連接接片，防止二次電壓返送一次側(cè)，同時(shí)保證各裝置不分壓，確保采樣的正確性。在二次通壓時(shí)，需查看每個(gè)裝置的采樣值，確保滿足規(guī)范要求[10]。

（3）帶負(fù)荷測(cè)試。在一次主設(shè)備送電后，根據(jù)帶負(fù)荷測(cè)試表單逐個(gè)繞組核對(duì)電壓互感器各繞組采樣值和相位的正確性。

4 結(jié) 論

通過深入分析一起500 kV電壓互感器二次接線錯(cuò)誤導(dǎo)致的跳閘案例，綜合得出了一種高電壓等級(jí)電壓互感器二次回路接線正確性判斷的驗(yàn)收方法，通過二次對(duì)線、二次通壓以及帶負(fù)荷測(cè)試可以有效判斷電壓互感器二次接線的正確性，值得參考。