電壓互感器二次回路并列不當的故障原因分析及操作處理

1故障現象及處理

某地有一座110kV變電站在進(jìn)行綜合自動(dòng)化改造，其中110kv和10kv電壓互感器共有五組，有三組10kV電壓互感器分別接在10kV3號、4號、5號母線(xiàn)上，五組電壓互感器的二次回路采用完全星形接線(xiàn)，N相接地。在完成10kV電壓互感器測控裝置更換后，接著(zhù)進(jìn)行110kV電壓互感器測控裝置更換，卻接連發(fā)生幾次電壓互感器二次回路斷線(xiàn)故障，且每次電壓互感器斷線(xiàn)都是在發(fā)生接地故障后。

該變電站10kV4號母線(xiàn)電壓異常，4號母線(xiàn)原絕緣監察回路接地光字牌亮，接著(zhù)10kV微機保護發(fā)出“TV斷線(xiàn)告警”信號。經(jīng)現場(chǎng)運行人員檢查，發(fā)現10kV3號母線(xiàn)上有饋線(xiàn)接地，斷開(kāi)改線(xiàn)路開(kāi)關(guān)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(xiàn)信號復歸，類(lèi)似的情況在以后的一個(gè)星期內又出現過(guò)兩次。

經(jīng)過(guò)對三次故障的告警記錄分析發(fā)現，每次TV斷線(xiàn)都是在發(fā)生接地故障后出現的，但現場(chǎng)10kV3、4號母線(xiàn)是分段運行的，兩者互不相干，卻出現這段母線(xiàn)接地，而另一段母線(xiàn)TV二次側斷線(xiàn)的異?，F象。

檢查10kV高壓開(kāi)關(guān)室開(kāi)關(guān)柜的電壓環(huán)網(wǎng)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(guò)電纜接到測控裝置，經(jīng)刀閘重動(dòng)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(méi)有改造，所以同時(shí)在輸出回路上還有接到電磁型中繼屏上的臨時(shí)電纜接線(xiàn)，這種臨時(shí)的接線(xiàn)方式是可行的。在檢查中繼屏端子排接線(xiàn)時(shí)，發(fā)現有一組短接線(xiàn)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(lái)在更換電壓互感器測控裝置時(shí)，工作人員取消了原TV切換裝置，而是圖省事用短接線(xiàn)直接將兩段的A、B、C、N回路并聯(lián)，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(xiàn)，導致不論一次側母線(xiàn)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(lián)運行狀態(tài)，這就是屢次造成電壓回路斷線(xiàn)的故障點(diǎn)和故障原因。

2故障原因分析

通過(guò)對故障原因的分析，短接線(xiàn)與標準的電壓互感器二次切換回路是有本質(zhì)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(kāi)關(guān)(BK)、母聯(lián)開(kāi)關(guān)位置接點(diǎn)(DL)、隔離刀閘位置接點(diǎn)(1G、2G)、切換繼電器(ZJ)”串聯(lián)組成的切換，回路中串入母聯(lián)開(kāi)關(guān)位置等接點(diǎn)，典型接線(xiàn)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(xiàn)的并列而并列。

圖1 TV并列啟動(dòng)回路(方框為母聯(lián)單元)

而故障時(shí)的一次設備運行方式是10kV3號、4號母線(xiàn)分段運行，互感器03、04TV分段運行，各饋線(xiàn)常供。一次接線(xiàn)簡(jiǎn)圖如圖2所示。

由于工作人員的“圖省事”，用簡(jiǎn)單的短接線(xiàn)直接并聯(lián)兩段電壓二次回路，強制形成了二次回路側“長(cháng)期永久”的并列運行方式，接線(xiàn)簡(jiǎn)圖如圖3。

當一次系統正常運行時(shí)，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(fā)生異常時(shí)，情況就發(fā)生了根本性的改變。如其中某一段母線(xiàn)發(fā)生故障時(shí)，由于兩個(gè)電壓互感器的一次側是分段運行的，而二次回路為并聯(lián)運行，相當于將兩個(gè)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(huì )發(fā)生“爭搶”現象，造成電壓回路異常。以10kV4號母線(xiàn)A相接地為例，來(lái)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(jiǎn)圖如圖4。

通過(guò)計算，A相完全接地時(shí)，并列后的電壓：

Ua=28.85∠90° ; Ub=76.33∠--49° ; Uc=76.33∠--131° 。而且兩組電壓互感器二次繞組之間也產(chǎn)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(shí)，電壓互感器二次回路的保險就會(huì )因差壓過(guò)大產(chǎn)生差流從而熔斷，TV斷線(xiàn)檢測裝置會(huì )因電壓幅值與相位的變化發(fā)出TV斷線(xiàn)的信號。

也可以通過(guò)向量圖來(lái)分析，其向量圖如圖5所示。