电压互感器开口绕组接线错误导致电压异常的分析

刘 瑾，邢鹏生

（嘉峪关宏晟电热公司，甘肃嘉峪关 735100）

引言

中性点不接地系统中发生单相接地故障时因无零序通路，故单相接地时没有相间短路电流且系统中各用电设备线电压是三相平衡不会影响设备正常运行。但随着配电网中大量使用电缆使得单相接地时流过故障点的电容电流大大增加，此电流会在接地点产生电弧，会引起系统非故障相过电压造成其他电气设备绝缘薄弱点击穿发生相间短路，进而扩大事故。所以在系统电容电流超过一定数值时单相接地故障必须尽快切除。某厂采用的单相接地选线方式多为微机保护套管零序电流方向保护（以下简称“套管零序保护”），此保护逻辑用到母线电压互感器三相电压和套在电缆上的套管零序电流互感器电流共同判断故障线路。因此电压互感器二次电压能否正确反映故障时刻母线各相电压大小和相位，关系到保护能否正确动作选线并切除故障线路，必须引起重视。

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2 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4母线接地告警未动作，M 站保护1套管零序保护动作发信号，因K1故障点不在保护1过流一段保护范围内保护未动作；M 站PT 保护3母线接地告警动作。

图1 一次系统接线示意图

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2 故障时刻录波图

表1 母线PT二次电压数据表

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20 V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。

图3 母线PT二次电压向量图

2 原因分析

母线电压互感器由3 只单相电压互感器组成，互感器一次侧按Y型接线，中性点直接接地，互感器二次有两个绕组，保护绕组按Y型接线，剩余绕组首尾相连接成开口三角形接线，对M 站和N 站电压互感器二次回路接线进行检查，实际接线图如图4、图5。

图4 M站PT二次回路接线图

图5 N站PT二次回路接线图

对两个站PT 二次电压回路实际接线对比可知N站二次回路存在以下问题：

(1)N 站共有两段母线，两段母线电压互感器N600 和N600′通过一根电缆连接在一起，电缆长度约100 m，如图5 中序号③所示，N600 和N600′接地点在II段母线电压互感器柜内，I段母线电压互感器柜在前期保护装置升级改造施工时在端子排处误将电压互感器开口绕组L630 与保护绕组N600 短接在一起，如图5中序号①所示，在系统发生接地故障时开口绕组通过N600 和N600′接地点被短接将产生很大的短路电流，在I、II 段PT 柜连接电缆上流过后导致①和④处不是零电位，存在一定对地电压，但由于连接电缆长度相等使得①和④处等电位，故I段电压互感器保护装置无法采集到零序电压。

(2)N站电压互感器开口绕组首、尾端接线错误，如图5 中序号②所示，L630 由C 相互感器YHc 的da端子引出，而正确的接线应该是由A 相互感器YHa的da端子引出，这种接线方法虽不影响开口电压大小，但会导致零序电压方向与正常零序电压方向相位差180°。

(3)通过以上原因分析，将M 站零序电压反向模拟N 站开口电压接反后与A、B、C 相电压进行合成得到图6所示的向量图。

图6 M站二次电压合成向量图

3 防范措施

(1)严格按照《继电保护和电网安全自动装置检验规程》定期对电压互感器二次回路接线正确性进行检查，重点检查二次电压回路绝缘电阻和一点接地情况，防止发生电压回路两点接地，必要时可使用调压器在电压互感器一次侧进行通压试验，检验二次回路接线的正确性。

(2)在保护升级改造过程中加强对二次图纸审核和现场验收工作，对改动的二次回路与图纸进行核对并加以验证，防止人为接线错误的事故发生。

(3)通过对该厂多个10 kV 开关站母线电压互感器二次电压采样数据观察得出，当系统无故障、电压互感器开口绕组未被短接且接线正确的前提下，由于系统三相电压的平衡度和互感器变比误差等原因保护装置采集的零序电压会略有输出，并不是完全为0 V。文中N 站由于开口绕组被短接零序采样电压为0 V，今后应在巡检过程中重视对电压互感器零序电压的巡视，当发现零序电压长期为0 V不变时应对电压互感器二次回路进行检查。

4 结语

电压互感器作为一次设备与二次设备连接的关键设备，在电力系统中发挥着重要作用。二次电压能否正确反映一次系统运行状态关系到继电保护装置能否正确动作。因此，作为二次设备维检人员应重视电压互感器二次回路，严格按照检验规程对二次回路进行定期检验并落实反措中相关要求，对存在的问题尽快消除，防止继电保护装置不正确动作。