关于电压互感器异常现象分析及处理

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关于电压互感器异常现象分析及处理
山西大唐国际云冈热电有限责任公司     邰玮
摘  要　电压互感器引起的异常现象因素很多，其中因接线错误引起的“假接地”在现场时有发生。分析了4种接线错误造成的“假接地”异常现象的原因，并对电磁式电压互感器励磁特性不同引起的异常和由于负载阻抗不匹配引起的异常进行了分析，并指出处理方法。
3 Q, a1 z- e8 f7 f& t' z9 p关键词　电压互感器　异常　分析  处理
" j/ c! d, |" ~& W& Y, t引  言　在35 kV及以下中性点不接地系统中，目前国内均采用电磁式电压互感器开口三角绕组构成的绝缘监测装置来监视系统的绝缘状况，其接线及向量图如图1所示。
　　其工作原理是：当高压电网的绝缘正常时，由于电网三相电压对称，辅助二次绕组开口三角两端的电压为零，即U*a′x′＝U*a′＋U*b′＋U*c′＝0，绝缘监测装置不动作；当高压电网发生单相接地故障时，在辅助二次绕组开口三角两端将产生零序电压，此时U*a′x′＝U*a′＋U*b′＋U*c′＝3U*0′≠0(U*0′表示辅助二次绕组每相零序电压)。若A相完全接地，其向量图如图2所示。
　　由向量图可求出U*a′x′＝3U*a′，即开口三角绕组两端的零序电压是辅助二次绕组在正常情况下相电压的3倍。
- h; H5 ^/ U2 w7 Y  @　　通常，绝缘监测装置的电压整定值为15～30 V。若开口三角绕组两端的零序电压3U*0′大于该整定值，则使绝缘监测装置发出接地信号。
+ ^7 c3 T9 l% e# Y9 |! F' T　　由于绝缘监测装置是根据中性点不接地系统中发生单相接地时在开口三角绕组两端出现零序电压的原理工作的，而实际电网中除单相接地外，还有多种原因，如铁磁谐振、耦合传递等都会使开口三角绕组两端出现零序电压，并可能导致绝缘监测装置动作。由于此时系统并没有真正接地，而装置却发出了接地信号，这种接地称为“假接地”。本文仅对由电磁式电压互感器接线错误等引起的“假接地”及其它异常现象进行分析，并指出处理方法。

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图1　中性点不接地系统母线的电压测量及绝缘监测接线及向量图
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图2  A相完全接地时的向量图
$ c8 o$ Z8 W0 z4 }一、接线错误引起的异常现象
( g( B2 E( o0 R% z( X0 \接线错误引起的异常现象在现场时有发生，它给运行人员迅速分析、判断故障带来很大困难，所以研究分析这类异常现象具有实际意义。
9 S* J9 Z( C: R' l4 H0 a　　(1) 绝缘监视用电压表中性点未直接接地，而是经开口三角绕组接地，如图3所示。
　　正常运行时，电压互感器二次侧三相电压对称，开口三角绕组两端电压为零。由于电压表为星形连接，虽然中性点经开口三角绕组接地，但是每块电压表测得的仍然是实际的相电压。
　　若系统发生单相接地，如A相接地，则A相对地电压为零。由图3(a)可知，a相电压表Ua测得的电压即为开口三角绕组两端的电压Ua′x′。由于系统一次侧接地时开口三角绕组两端的电压为100 V，所以，电压表Ua的指示值即为100 V所对应的电压值，该值较正常值高，属异常现象。对于b、c两相电压可由图3(b)所示的错误接线下的向量图求出。


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图3　错误接线之一
8 k$ T, O* p" \  R在向量图(按副边实际电压计算)中：
Ub＝Uc＝100 V
Ua′x′＝100 V
) L* _3 j! p# n2 F8 P2 D( `则
; ?" b3 Q0 \& _$ r; |Ub″＝Uc″＝2×100×cos 75°＝52 V
7 D% z. J8 D. X+ b$ e! j! F即
Ub″＝Uc″＜100／3＝57.74 V
8 E' j* z; F" I# S, b% U由此可见，这种接线方法在系统发生单相接地时，绝缘监视电压表的读数与正常运行时相比，一相升高(实际的接地相)，二相降低(非接地相)，并可能发出接地信号，这给运行人员判断、分析故障带来了困难。
　　处理的方法是：接线后由专人进行认真检查，确认无误后方可投入运行。
　　(2) 绝缘监视电压表中性点没有直接接地，而是经开口三角绕组的某一相绕组接地，如图4所示。
$ d  y0 o' E: R! e　　这种接法的后果是，在系统正常运行情况下，绝缘监视电压表的读数不是正常值，因而造成“假接地”现象，分析如下。
, T- \8 T3 }0 D6 f7 H　　电压表的中性点经开口三角绕组中的C′Z′绕组接地，各电压表的数值可由图4(b)所示的向量图求得。
　　a相电压表的读数：
. C9 [! y4 B, y5 w' h　　Ua＝｜U*a″｜＝｜U*a－U*c′｜＞Ua(正常值)
　　b相电压表的读数：
% M- s( X2 s- u. z  ^( C　　Ub＝｜U*b″｜＝｜U*b－U*c′｜＞Ub(正常值)
　　c相电压表的读数：
1 V: h3 G2 z- \! _8 X: G　　Uc＝｜U*c－U*c′｜＝｜U*d｜－｜U*cd′｜(正常值)
( j' G4 O. B3 l! }" ]


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( h! H0 F2 N+ c) U3 m, Z% v

9 Q- V, l4 }' `. I! t+ _7 W
(b) 向量图
6 z3 w) E) {  W6 h6 J8 i" f图4　错误接线之二
正常情况下a、b两相电压升高，c相电压降低(容易被认为是c相接地)。下面再用数值来进行计算分析。
　　若电网为6 kV系统，正常情况下：
0 A2 v* B& t% H" B4 U" c　　　　　　Ua＝6 000／3＝3 464 V
. T! M- X! f9 D: R　　　　　　Uc＝6 000／3＝2 000 V
' j) R7 `8 k- F* R  Q此时
5 y6 q  t+ u7 h+ V; OUb″＝Ua″
＝(3 4642＋2 0002＋2×3 464×2 000×
cos60°)(1)/(2)
! h% {" p* z1 X& g＝4 788.2 V
' _8 U) L, H$ n- a9 H7 F+ Q; v: j7 w　　Uc″＝3 464－2 000＝1 464 V
1 e% F1 ~$ a; r3 y' y: c" C　　与现场的实测结果(4 800 V和1 500 V)基本相符。
　　处理的方法是：接线后由专人进行检查，确认无误后方可投入运行。
3 u: ]9 Y: g: e2 P/ w! b0 t　　(3) 辅助二次绕组极性接错。在中性点不接地系统中(图1)，绝缘监测装置的正确接线为：开口三角绕组每相首尾依次相接，串联成开口三角形。正常情况下向量图是闭合的三角形，即开口三角绕组两端电压为零。若一相接反，如图5(a)所示，则在系统正常的情况下，开口三角绕组两端电压Ua′c′＝2U0［U0为辅助二次绕组在系统正常时每相绕组的相电压，向量如图5(b)所示］，也会导致绝缘监测装置动作而发出接地信号，出现“假接地”现象。


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2 N# V* M( y  z& C, o
5 R4 o$ T9 |% n) x3 H& ^  X图5　一相接反的接线图和向量图
处理的方法是：辅助二次绕组串接后，测量开口三角绕组两端的电压，系统正常情况下其电压为零即为正确，反之接线错误。
　　(4) 误接二次线。在某35 kV变电所的10 kV电压互感器柜(GG-1A-54)中，电压互感器中性点通过击穿保险器FN接地，如图6(a)所示，且b相的接地点M与击穿保险器的N点连接(图中虚线)。这种接线在投产运行时正常，但在运行中遇到雷电波的冲击后，却发生了烧毁事故。事故后误认为是电压互感器的质量问题，便更换了损坏的电压互感器和击穿保险器，并投入运行。投运后无异常现象，但在线路遇到雷电袭击时，又发生了类似事故。
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1 g7 F$ A) r, d/ R+ g# w3 d
& e0 ?2 L5 G4 p8 e(a) 错误接线　　　　　(b) 正确接线
图6　电压互感器的二次侧接线
经分析，产生上述异常现象的原因是由于厂家误将击穿保险器的接地端与电压互感器二次侧b相接地点直接连接，且b相接地点M置于绕组与熔断器Fb之间。这种接线，当击穿保险器击穿时，造成二次侧b相绕组直接短路，从而导致电压互感器烧损。
2 b8 m1 k2 x1 q+ f2 b( [　　处理的方法是：将二次侧b相接地点M移至b相熔断器Fb外侧，如图6(b)所示。
二、电磁式电压互感器励磁特性不同引起的异常现象
当采用3台单相电压互感器构成绝缘监测装置时，通常都选用3台同一厂家、励磁特性相同的单相电压互感器，若选用不当，会出现异常现象。大同一电厂曾用3台JDZJ-6单相三绕组电压互感器组成三相组用于测量及保护。合闸时，发现三相输出电压不一致，相差约20%。用一台单相电压互感器分别接至A、B、C三相电源上，此时所测电压相同。因此可以认为是产品本身的问题，现场验证性试验表明，此看法是正确的。
9 h& L" A0 d8 R' ~7 U0 w$ }处理的方法：
! j" W1 O8 ?$ I0 D　　(1) 配套电压互感器所采用的电工矽钢片的性能应一致，铁心的加工方法应相同，以保证配套电压互感器励磁特性一致。
% T5 _2 ]- b% O0 ]# C  v9 G　　(2) 运行单位应选用励磁特性相同的电压互感器。
三、电压互感器与负载阻抗不匹配引起的异常现象
$ R: U" Q9 I+ T3 @- ~+ v8 f1 c大同一电厂厂用高压Ⅳ段的电压互感器构成的绝缘监测装置，原电磁式电压继电器更换为集成型电压继电器，投入运行后不间断地发出接地信号。后查明原因，原串接于电压回路的电阻与更换后集成型电压继电器的线圈阻值和发生变化，造成电压互感器与负载阻抗的不匹配，从而导致中心点产生位移，并使开口三角绕组两端的零序电压大于绝缘监测装置电压整定值时，就会使电压继电器动作，发出接地信号，从而造成“假接地”现象。
处理的方法：重新配置回路电阻或使用原型号的电磁石电压继电器。
作者简介：邰玮，男，1982年生，现从事继电保护装置调试、安装及维护工作
0 J* \, x; u  [. p! J6 _作者单位：大唐云冈热电有限责任公司

- M$ b: Q3 Q( P: G' Y2 s5 m参考文献
1　王志信.前郭变电所10 kV系统接地时异常情况的分析.吉林电力技术，1987.1(增)
9 m  }/ k0 }" ?. X8 o% _2 k    2　杨荣安.10 kV绝缘监视装置误动作原因分析.电世界，1993.10
    3　温宋东.三相电压互感器组在非直接接地系统中电压输出的不平衡问题.变压器，1986.10

wewe1230

这篇文章不错
很实际
: w6 V1 a$ B! z3 {8 e学习了
* d7 D# V: [- v7 j' [6 b! L$ ]7 |支持楼主 多发这样的好文章

wewe1230

不过为什么看不到图啊 呵呵
一张接线都看不到啊

lufengling

好帖啊，可就是看不到图，楼主能把图补上来吗，谢谢。

lufengling

想请教楼主一个问题，我所在的变电所是6KV的单母分段运行方式，现在有一个很严重的现象，在上一级变电所由于各种原因引起停电的情况下，很容易的就会把2号电压互感器损坏，引起2号电压互感器爆裂，我们只在互感器上装置了过电压吸收器，楼主能发表一下自己的看法吗？

xajzsd

很好，请将图发上来供大家学习。

chenlei16

好文章，学习了，希望有图配上

白德方

文章是可以，不过缺图和谈的理论太少

numberi

楼主厚道人，直接就帖出来了

njwpp

支持楼主，谢谢学习了