电压互感器开口绕组接线错误导致电压异常的分析

电压互感器开口绕组接线错误导致电压异常的分析

姜连海

大连金业电力设备有限公司 辽宁省大连市 116600

摘要：电压互感器是一种专门用于变换电压的特种变压器，具有测量、保护、绝缘等作用。电容式电压互感器（capacitivevoltagetransformer，CVT）因体积小、重量轻、维护量少等优点广泛应用于110kV及以上电压等级电网中。受制造工艺、现场安装及运行环境等因素影响，CVT在运行过程中暴露出二次电压异常、介损及电容量异常、渗漏油、发热、铁磁谐振[12-13]等问题，影响其安全稳定运行。

关键词：电压互感器；开口绕组；误动

引言

互感器是配电设备一、二次融合的核心元件。传统互感器存在体积大、易饱和、易谐振等问题，难以适应一二次融合小型化、模块化、智能化、集成化发展趋势。而低功耗互感器具有体积小、绝缘结构简单、测量范围广等优点，使其能够进行小型化设计、易于与其他配电设备融合，进行一体化设计。但低功耗互感器真正得到重视并应用是在我国智能电网全面开始建设的2010年。由于对低功耗互感器的稳定性、可靠性和准确性缺乏系统深入的研究，IEC标准和国家标准也未能给出较为完善的低功耗互感器可靠性，尤其是准确性校验的手段和标准，导致低功耗互感器在电力系统中的应用受限，使其在工程上真正的应用并不多。随着我国电网的发展，一、二次设备有机融合是配网智能化发展的必然趋势。在此背景下，全面系统开展低功耗互感器准确性及其影响因素的研究，对推动一二次融合有序发展、加快配网智能化建设具有重要意义。

1事件经过

某厂一次系统接线图如图1所示。K1点发生AC两相接地短路故障，N站保护􀀂AC相过流一段保护动作跳闸，套管零序保护未动作；N站PT保护􀀄母线接地告警未动作，M站保护􀀁套管零序保护动作发信号，因K1故障点不在保护􀀁过流一段保护范围内保护未动作；M站PT保护􀀃母线接地告警动作。

通过故障录波记录M站和N站母线二次电压幅值和角度如表1所示，故障时刻波形图如图2所示，母线PT二次电压向量图如图3所示(以M站Ua1为基准)。图3中Ua1、Ub1、Uc1、Uo1为M站PT二次电压；Ua2、Ub2、Uc2、Uo2为N站PT二次电压。从以上数据及图3可以看出，故障时M站母线A相和C相电压降低，非故障相B相电压升高，PT开口绕组出现零序电压，符合两相接地短路特征。而N站母线A、B、C三相电压均降低，PT开口绕组零序电压为零，M和N站非故障相B相电压幅值相差约20V左右，因故障点离N站较近，故N站A、C相电压较M站应该更低，且B相电压没有升高，也未出现零序电压。综合判断N站母线电压特征未能正确反映此次故障，需进一步查找导致电压异常的原因。

2原因分析

压互感器开口三角形是利用单相接地后出现零序电压而发出信号的。作为绝缘监察用的电压继电器整定值为15—20V。当三相系统正常工作时，三相电压平衡，理论上开口三角电压为零（实际上因漏磁等因素的影响，会存在几伏电压）；当发生单相接地时，由于电压不平衡，会导致开口三角电压大于整定值，从而发出母线接地告警。事故发生时，根据图纸在端子排上量取开口电压为67V，大于整定值，继而发出接地告警信号。这个67V的开口电压是怎么产生的呢？经进一步分析，虽然烧毁的电压互感器与新安装的电压互感器为同一型号、同一厂家的产品，但不是一个批次。工作人员在更换之前忽略了一个重要的试验——电压互感器二次绕组极性检测，即同名端检测。经检测，该电压互感器接法与此前的电压互感器极性不同，开口三角绕组接反一相，二次电压由原来uw变为-uw，此时开口电压： 查看电压互感器变压比为 开口三角所属三绕组电压 此时 与之前量取电压基本相符。经工作人员将二次绕组da，dn；a1，an；a2，an端子互换重新接入投运后，电压正常，母线接地告警消失。

3防范措施

3.1远端模块出错及纠错方法

为了能从远端模块实时获得正确数据，与远端模块相连的光纤接口板NR1122A实时提取接收到的数据帧。根据每帧数据中的多个状态位信息，NR1122A能全面监视远端模块的当前工作状态，并根据具体出错信息采取相应的软件处理方法，以保证得到正确的采样数据。状态信息包括远端模块±12V工作电源和AD基准电源是否正常、背板参数设置是否出错、是否丢帧、奇偶校验是否出错等。一旦出错，会在液晶上产生相应的事件和报文，同时采样DSP板根据不同的出错情况做出相应的数据处理上送给保护和测控装置，并提示运行人员根据具体的出错情况做出相应的处理。如果出现丢帧错误，可更换光纤，如果依然丢帧或出现其他错误则需更换远端模块。

3.2加强PT的铁磁谐振抑制能力

PT高压侧中性点串联消谐器，增加一次侧抑制谐振的能力。此种方法不仅能很好地限制在线路单相接地恢复时产生的涌流，避免熔断器频繁熔断，还能较有效地抑制系统发生的铁磁谐振，保证相关设备安全。

3.3光纤通道光强监视

光纤通信误码率与光纤通道光强密切相关。现场光纤通信误码率高很重要的原因就是光纤衰减太大造成的。因此实时监视光纤通道接收到的光信号强度，并根据检测到的光强度信息，提前预警，对提高装置运行的可靠性尤为重要。针对以上原因，特别增加了此项功能，提升装置的性能。一旦DSP板检测接受到光强度弱时，就会产生相应的事件和报文，提醒运行人员更换光纤。

3.4加强设备管理

建立完善的设备信息记录制度，及时记录设备跳闸和故障信息，便于事后追溯。定期对设备进行试验，除常规试验外，必要时应进行诊断性试验，当1台母线PT损坏后，应对另两台母线PT进行感应耐压试验，确认绝缘是否良好。

3.5电压并列功能

母线合并单元需要完成电压并列功能。母线合并单元根据母线的主接线方式采集单母线电压、单母双分段电压、双母线电压、双母单分段电压、双母双分段电压，即表示一个合并单元最多可以接受4条母线的三相电压。通过开入、开出板插件（NR1525A）或者GOOSE信号得到母线或分段的开关位置，同时开入、开出板插件（NR1525A）采集屏柜上的把手位置作为开入，完成并列、解列操作，产生电压并列的开出信号，并将开入、开出信息上送。

结束语

文中基于500kV电容式电压互感器电压偏高异常，依据理论分析、试验结果及设备解体，发现击穿的高压电容元件铝箔表面有明显的压痕褶皱，推断电容元件制造过程中存在工艺问题。造成电容元件表面局部场强不均匀，长期高场强作用运行中绝缘劣化，最终击穿，引起二次输出电压偏高。据此，要求设备供货方严格加强制作工艺管控，并由击穿电容元件个数与二次输出电压变化率的映射关系，设置二次输出电压变化的预警值，确保设备安全运行。

参考文献

[1]林森,程永锋,孟宪政,孙宇晗,卢智成,张谦.1000kV电容式电压互感器抗震性能优化研究[J].振动与冲击,2019,38(24):91-100.

[2]陈亮,温才权,王健丰.母线电压互感器空气开关选型和回路改进探讨[J].广西电力,2019,42(06):64-67.

[3]吴宏亮,尚坤.220kV电压互感器故障分析及处理[J].神华科技,2019,17(12):52-54.

[4]张颖才.110kV及以上电压互感器运行分析及应用[J].通信电源技术,2019,36(12):82-84.

[5]张丕沛,孙承海,孙艳迪,李秀卫,王辉.220kVSF_6电压互感器内部放电故障的仿真分析[J].变压器,2019,56(12):68-71.