电压互感器二次回路常见故障分析

电压互感器二次回路常见故障分析

黄宇

（包头供电局内蒙古包头014030）

摘要：本文对电压互感器二次回路的进行了介绍，结合等效电路图，对电压互感器二次回路的一些常见故障进行了分析探讨，指出了需要进一步进行研究的方向。

关键词：电压互感器故障断线回路阻抗多点接地微机保护

引言

电压互感器[1]简称TV或PT,其作用是将电力系统中的高压通过电磁作用转变为低压，能够为继电保护、计量及测量等二次回路所承受，一般为100V，并且可以在一次回路与二次回路间起到隔离作用。电压互感器二次回路的故障，会对电力保护、测量及计量等功能产生影响，对保护装置动作的可靠性及计量、测量的准确性造成危害，进而影响电力系统运行的稳定性。本文拟就电压互感器二次回路的一些常见故障进行分析，并对保护的影响进行探讨。

1电压互感器二次回路介绍

电压互感器互感器二次回路示意图见图1。

如图所示，电压互感器二次回路的接地点，按照反事故措施的有关规定，只允许有一点接地。目前的变电站，为了便于检修的要求，这个接地点一般设在控制室内。电压互感器二次回路设置一个接地点，是为了设备和人身安全着想，防止将高压通过互感器引入二次侧。

为了保证二次回路接地的可靠有效，电压互感器的中性线上不可以接入空开或熔断器。在N线中，为了防止遭受雷击过电压等极端高压的冲击，一般还会设置放电间隙或氧化锌阀片接地[2]。

图中L630为零序电压3U0，对于采用自产3UO的装置，可以不接入此线，或者根据需要接入备用。

电压互感器二次回路可以等效为如下电路。

图2中，UA为电压互感器等效的且能够反映一次电压的二次电压，在图中用一个受控电压源来表示，ZI为回路电阻，ZL为负荷阻抗，UB为电压互感器负荷上的电压降落。理想情况下，我们认为UA=UB，但是实际情况是存在电压降UAB。为了使UAB尽可能的小，就需要降低回路电阻ZI。但实际中回路电阻可能很大，从而使UB严重偏离。

2电压互感器二次回路常见故障

以上是对电压互感器特性的一些介绍，在实际工作中，笔者发现电压互感器二次回路容易发生一些如下的故障：

2.1二次回路断线

电压互感器二次回路发生开路现象，称为断线。一般可以分为对称断线与不对称断线。对称断线是指三相都发生断线的情况。不对称断线，顾名思义，则是指电压互感器二次回路发生一相或两相断线的情况。

三相断线

三相断线往往是由外力破坏等原因造成的。三相断线的结果是保护装置、计量装置、测量装置都无法获得电压，产生母线失压的情况。

不对称断线

（1）若电压互感器二次回路发生一相断线，则断线相的二次电压为零，而其他两相显示正常。对于零序电压，如图1中所示，由于其回路完整，并不受单相断线的影响，所以数值显示正常。

（2）两相断线时，只有不断线的另外一相电压显示是正常的。对于线仍然不存在影响。

（3）若零序电压获取回路线发生断线，则会对零序电压的获取产生影响。但存在的一个问题是，在正常情况下，显示值为零，所以即便是发生了断线，也很难发现。只有当一次系统发生接地，产生零序电流，而此时零序电压仍然为零，方可判定为零序电压获取回路发生了断线。

2.2电压互感器二次回路多点接地

电压互感器二次回路中除外，由于某种原因又出现其他接地点，即是出现了多点接地[3]的情况。如图3所示，出现两相接地的情况，造成了中性点电压的偏移，则会造成ABC三相电压均发生变化，还会产生零序电流。零序电流的方向与中性点电压偏移方向反向，其电流值得大小与中性点电压数值及两接地点间的阻抗有关系，成正比。中性点电压的偏移会造成相电压的变化，但是对于线电压无影响。

2.3电压互感器二次回路阻抗大

如图2所示，电压互感器二次回路阻抗过大的情况下，将会变小，其与的差异变大。若回路三相回路阻抗不相同，会造成三相电压不平，进而造成中性点电压偏移。

电压互感器二次回路故障对保护影响的分析

通过对电压互感器二次回路常见故障及电压变化的分析与讨论，可得知其对保护的影响如下：

电压互感器二次回路断线对保护的影响

与电压量有关的保护，容易受电压互感器二次回路断线的影响。以距离保护为例，若某项电压变小，则造成保护装置处测量阻抗变小，容易造成误动作。如今，微机保护装置都采用自检机制，当装置检测到电压互感器二次回路发生断线，则退出相关保护，防止误动现象的发生。

对于电压互感器断线的不同情况，采取不同的判据进行判别。

电压互感器单相断线和两相断线这两种不对称断线现象的判定，各类保护装置采用的判别方法不尽相同，一种较常用判别方法是负序电压大于8V，其原因为不对称断线时，装置内部经过计算会有负序电压存在，而对小电流接地系统，当发生单相接地时，其负序电流为零。

对于电压互感器三相断线，可以通过判定三相无电压，而有电流（电流互感器正常工作）来判定。还有一些判定方法，诸如三相电压相量求和、求出线电压模值差、自产零序电压与外接零序电压进行对比等。

电压互感器二次回路多点接地对保护的影响

电压互感器二次回路多点接地，根据前面的分析，可以看出中性点电压会产生偏移现象，进而会造成有关保护误动作，如距离保护、工频变化量保护等，对于高频保护的功率方向判定也会产生影响。

电压互感器二次回路阻抗过大对保护的影响

电压互感器二次回路阻抗过大，通过前面的分析可知，得到的二次电压不能够准确的反映一次侧电压，若各相阻抗不一致，还会引起三相电压的不平衡，进而造成产生零序电压的情况。这种情况一方面会造成保护误动的可能，或者造成保护装置发PT断线信号，进而闭锁有关保护，引起保护拒动。另外，电压互感器二次回路过大，还会影响计量电压，需要引起足够的重视。

结语

本文结合电压互感器二次回路及等效电路的介绍，分析了电压互感器二次回路的一些常见故障及其对保护造成的影响。在电力系统检修工作的实践中，我们还会碰到更加复杂多样的电压互感器二次回路问题。本文介绍的是一些常见的故障，对这些故障及其影响进行深入的理解，便于指导我们提高电压互感器二次回路检修工作质量。其中，在检修或验收过程中，电压互感器二次回路阻抗过大的情况，很难被发现，也容易受到忽视，如何避免这种情况，值得相关工程人员进行深入研究和思考。

参考文献：

[1]林用剑.浅谈电压互感器在电力系统的应用[J].《科技创新导报》,2010(6):109-110

[2]姚建国.直流氧化锌避雷器阀片小电流特性研究[D].北京：清华大学,1992

[3]刘晓忠，叶东印.电压互感器二次回路接地点分析[J].《宁夏电力》,2007,35(5):65-67

作者简介：

黄宇(1973—)，男，内蒙古包头市人，包头供电局助理工程师，目前主要从事电网继电保护的维护工作；