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電壓互感器二次回路運維常見問題分析及改進
發布時間:2018-04-18 點擊次數:742次

在繼電保護回路中,電壓互感器(PT)的作用是按照變比,將系統的一次電壓降低為額定相間100 V的二次電壓,提供給繼電保護等裝置使用,作為一次系統電壓狀態的判據。電壓互感器二次電壓回路原理雖然簡單,但因其接線比較復雜,基本覆蓋變電站的全部二次設備,故在現場運維時必須保證電壓二次回路的正確。 
  1 電壓互感器原理簡述 
  所謂電容式電壓互感器(Capacitor Voltage Transformers)就是由電容分壓器和電磁單元組成的電壓互感器,其設計和相互連接使電磁單元的二次電壓與加到電容分壓器上的一次電壓成正比且相角差接近于零。 
  2 電壓互感器二次回路的常見問題 
  2.1 電壓互感器二次電壓并列回路 
  當雙母線接線變電站內單臺母線電壓互感器檢修時,為保證站內相關保護、測量、計量等二次設備不至失去二次交流電壓,設置了電壓并列回路,采用母聯開關及刀閘位置常開接點來啟動并列繼電器,使檢修段母線二次電壓與運行段母線二次電壓并列運行。 
  關于電壓并列繼電器的選擇,在早期的變電站設計中,為防止電壓并列回路失電,造成整段母線電壓回路斷線,采用了帶自保持功能的雙位置繼電器。使用此種方案,優點在于可確保兩段母線并列運行時,電壓并列回路能可靠動作并保持。缺點在于當兩段母線分列運行后,如返回接點出現問題,電壓并列繼電器不能可靠返回,造成兩段母線的電壓互感器二次繞組誤并列,且此時除電壓并列的信號的提示性信號外,無其他告警信號提醒值班人員,容易造成電壓互感器二次反送電,造成較大安全隱患。同時,當母線設置有失靈保護時,在此種情況下,也將導致失靈保護裝置電壓閉鎖元件不開放,可能引起失靈保護拒動。 
  而使用單位置的電壓并列繼電器,在直流掉電時,電壓互感器檢修側母線的二次電壓會缺失,但該段母線上裝置不會因為母線電壓消失造成保護誤動,且相關保護及安自裝置都會發出報警信號,提醒運行值班員及時處理。與使用雙位置的電壓繼電器可導致反送電及失靈保護拒動相比,運行風險較小。因此,在現場應用中,電壓并列回路不采用帶自保持繼電器的方案應更合理。 
  2.2 電壓互感器二次電壓接線 
  電壓互感器二次電壓回路接線比較復雜,基本覆蓋變電站的全部二次設備,二次電壓回路誤接線的案例也時有發生。如某110 kV變電站35 kV母線側線路上發生A相接地故障后,調取站內故障錄波器錄波文件分析,發現站內35 kV母線電壓在故障時A相電壓有效值為100 V,B、C相電壓采樣值為52 V左右,與A相接地故障時母線電壓故障量相差甚遠。在排除錄波裝置本身存在采樣錯誤的情況下,查找其母線二次電壓接線,發現在故障錄波裝置端子排處,開口電壓L630與N600電纜線芯掉反,實際將L630接在錄波裝置N600處,造成錄波裝置錄波不正確。 
  繪制相量圖進行分析,如圖1所示,35 kV不接地系統中,發生A相接地時,B、C相電壓升高倍。當故障錄波屏處將L630接入N600位置后,相當于接地點由A相變為L630處,故此時B、C相電壓發生變化,根據余弦定理,可求出此時B、C相電壓為51.7 V,解釋了當時錄波波形異常的現象。 
  在現場,為防止此類現象,在進行電壓互感器及其二次回路驗收時,須確保母線開口三角電壓回路接線完好。現場驗收時應采用一次加壓方法,在互感器A、B、C三相先分別加入試驗電壓,驗證互感器A、B、C各相二次電壓接線正確,再在A、B、C并聯加入同相位的試驗電壓,測試其二次回路末端的A、B、C相及L630對N600的電壓值,防止出現接線錯誤導致故障時電壓測量錯誤。 
  2.3 電壓互感器二次電壓斷線造成備自投裝置誤動 
  備用電源自動投入裝置,可以實現主供電源發生故障,導致電網失壓時,將備用電源自動投入,保證供電的可靠性。變電站作為輸送電能的重要環節,擔負著電力輸送樞紐站的重要作用,各個電壓等級的變電站相互連接,形成一個復雜的環網,現在很多變電站都在采用此技術措施。 
  目前大多數備自投裝置的啟動條件,一般取任一運行母線滿足三相電壓小于無壓定值Uwy且主供單元滿足無流定值作為判據。但在現場應用中,時而出現備投因母線電壓斷線而誤動的案例,如1DL、2DL合位時,3DL母聯分位的備自投方式下,若II母輕載運行,2DL負荷電流I2滿足無流判據,此時如工作人員誤碰導致II母母線電壓斷線消失,將導致備自投裝置誤動作跳2DL、合3DL。 
  由此,當主供單元輕載時,備自投裝置容易因電壓回路斷線而誤動作。為此,可在備自投裝置啟動條件中加入“上級切負荷閉鎖備自投”條件,使備自投裝置能在上一級穩控執行站采取切負荷措施后或誤碰導致母線電壓消失的情況下,閉鎖自投功能。該判據可通過控制字整定是否投入。當投入“上級切負荷閉鎖備自投”功能控制字后,滿足下列條件之一時裝置方可啟動: 
  ①裝置檢測到主供單元的開關位置與KKJ合后位置信號不對應。 
  ②任一非檢修母線電壓滿足重合閘波形。波形判別條件如下:母線電壓應滿足“有壓→無壓→有壓”的過程,即母線三相電壓均低于無壓值超過20 ms后,在裝置啟動延時Tq內,滿足任一母線的任一相電壓高于0.5Un超過40 ms。 
  ③至少40 ms內滿足任一非檢修母線的負序電壓大于“故障下母線負序電壓門檻值U2”(TV斷線的母線不參與判別)。 
  ④至少40 ms內滿足任一非檢修母線的零序電壓大于“故障下母線零序電壓門檻值U0”(TV斷線的母線不參與判別)。 
  3 結 語 
  電壓互感器及其二次回路基本覆蓋了變電站內各保護測控及安自裝置等二次設備,也是各二次設備正常運行、正確動作的必要條件。本文從電壓互感器及其二次回路運維角度出發,分析了幾個常見問題并提出了改進措施,以處理電壓回路的隱患,降低運行風險,保證設備安全穩定運行。 


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