变电站改造中电压互感器故障处理分析

罗秀英

(重庆市电力公司万州供电局，重庆 404000)

改革开放的不断深入使人民生活水平的不断提高，生产规模不断扩大，用电需求量也达到了前所未有的大额度。作为电网核心的变电所，它的技术水平和设备运转情况直接关系到是否能够满足负荷增长和电网发展的迫切需求，以保证生产生活水平持续稳步地提高。为了使地区电力供应得到更加可靠的保证，对于使用时间比较长的一些老旧变电站而言，运行方式下的大规模改造工作势在必行。需要注意的是，本人所提到的改造变电站，并不是推倒一切从零重建，对于不堪重荷的老旧变电站进行改造时，基本采取在其运行方式下进行一系列的改造工作，并不是彻底地拆毁或改换。通过调查发现，老旧变电站的有效使用寿命依然可以继续延长，仍然可以作为电网中心发挥好供配电的功能，在进行过运行方式下的改造之后就能够充分满足当前生产生活对于电力能源的高需求。在对老旧大型变电站进行改造时，要根据各地变电站的实际情况，结合自身的供配电模式特点，区别对待差异性，在充分了解和掌握各变电站的工程设计特点基础之上，因地制宜进行改造工程。

1 故障现象及处理

某地区一座110kV变电站在进行综自改造，其中110kV和10kV电压互感器共有五组，其中三组10kV电压互感器分别接在10kV3号、4号、5号母线上，五组电压互感器的二次回路采用完全星形接线、N相接地。在完成10kV电压互感器测控装置更换后，接着进行110kV电压互感器测控装置更换，却接连发生几次电压互感器二次回路断线故障，且每次TV断线都是在发生接地故障后。

该变电站10kV4号母线电压异常，4号母线接地光字牌亮（原绝缘监察回路仍在使用），接着10kV微机保护发“TV断线告警”信号。经现场运行人员检查，发现10kV3号母线上有馈线接地，断开改线路开关后，接地消失；互04TV二次侧A、C两相保险熔断，恢复保险后TV断线信号复归。类似的情况在以后的一个星期内又出现过两次。

经过对三次故障的告警记录分析发现，每次TV断线都是在发生接地故障后出现的。但现场10kV3、4号母线是分段运行的，两者互不相干，却出现此段母线接地，另一段母线TV二次侧断线的异常现象。

检查10kV高压室开关柜的电压环网回路，新的电压互感器测控装置安装在公用屏上，电压回路从TV柜通过电缆接到测控装置，经刀闸重动继电器切换后回到高压室新更换的微机保护中。因还有部分计量、主变和低周等装置没有改造，所以同时在输出回路上还有接到电磁型中继屏上的临时电缆接线，这种临时的接线方式是可行的。

在检查中继屏端子排接线时，发现有一组短接线将10kV互03、04电压互感器二次侧的A—A、B—B、C—C相直接连在一起。原来更换电压互感器测控装置时，工作人员取消了原TV切换装置，而是图省事用短接线直接将两段的A、B、C、N回路并联，在完成10kV互03、04电压互感器测控装置更换后忘记拆除该组短接线，导致不论一次侧母线分段还是并列运行，两段电压互感器的二次回路总是处于并联运行状态，这就是屡次造成电压回路断线的故障点。

2 故障原因分析

通过分析，短接线与标准的电压互感器二次切换回路是有本质区别的。在电压互感器二次侧的切换回路中，通常采用的是“切换开关（DK）—母联开关位置（DL）、刀闸位置（1G、2G）—切换继电器（ZJ）”串联组成的切换回路；回路中串入母联开关位置等接点，典型接线如图1所示。

图1 TV并列启动回路（方框内为母联单元）

目的是使TV二次侧的并列运行方式只能根据所接母线的并列而并列。而故障时候的一次设备运行方式是10kV3号、4号母线分段运行，互03、04TV分段运行，各馈线常供。一次接线简图如图2所示。

图2 一次接线简图

由于工作人员的“图省事”，简单地用短接线直接并接两段电压二次回路，强制形成了二次侧“长期永久”并列运行的方式，接线简图如图3。

图3 错误接线示意图

当一次系统正常运行时，这种并列运行方式影响不大，各测量表计和保护装置采样到的电压基本正常，但当一次系统发生异常时，情况就发生了根本性的改变。

如其中某一段母线发生故障的时候，由于两个电压互感器的一次侧是分段运行的，而二次回路并联运行，相当于将两个不同系统的电压强行并列在一起，并列在一起的两组不同电压幅值与相位将会发生“争抢”现象，造成电压回路异常。以10kV4号母线A相接地为例，分析合成电压的变化，验证这次故障的判断处理。

等值电路计算简图如图4：

图4 等值电路计算简图

通过计算，A相完全接地时，并列后的电压UA＝28.85∠90°； UB＝76.33∠－49°； UC＝76.33∠－131°

而且两组电压互感器二次绕组之间也产生了差压，两组电压之间的差值造成回路中电流增加，因接地故障初期存在变化因素，当接近完全接地时，电压互感器二次回路的保险就会因差压过大产生差流从

而熔断，TV断线检测装置会因电压幅值与相位的变化发出TV断线信号。

通过向量图来分析如图5所示，可以看出合成后的三个线电压仍然是对称的，它们的幅值还是100V；对于不完全接地情况，合成后的线电压依然是对称的，幅值也变化不大，基本在100V左右，对计量和保护没有影响。

结语

图5 合成向量分析图

故障的处理和理论分析证明标准设计的电压互感器二次切换回路的科学性，电压互感器二次回路的运行方式必须与其一次运行方式相一致，如果一次分段，而二次强制并列，轻则烧保险，重则可能造成电压互感器损坏或人身伤害。同时，在继电保护安装工程施工时，要严格按照以下要求进行操作：

（1）按“继电保护和电网安全自动装置现场工作保安规定”开展现场的回路改造工作，对临时改接线必须填写“继电保护安全措施票”。

（2）电压互感器二次回路改造中，如需交差施工，可以采用安装三极刀闸的方式暂时代替标准的并列切换回路，这样在改造工作中不论是一次设备操作，还是回路临时并列，都有一个很好的操作地。

点，运行人员操作中也十分直观。

（3）凡是二次回路或更换过保护装置的设备，都要高度重视改造后的第一次动作或异常情况，第一次异常后维护人员就应收集信息进行必要的检查，往往在这个时候就可以发现问题，从而避免故障的重复发生和升级扩大。

[1] 杜中剑. 变电站500kV线路电容式电压互感器故障的分析处理. 2011.

[2] 张德文 .110kV变电站电压互感器故障原因研究2012.