电压互感器二次回路并列不当的故障原因分析及操作处理

1故障现象及处理

某地有一座110kV变电站在进行综合自动化改造，其中110kv和10kv电压互感器共有五组，有三组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，且每次电压互感器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号母线原绝缘监察回路接地光字牌亮，接着10kV微机保护发出“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，接地信号消失，检查 互感器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，却出现这段母线接地，而另一段母线TV二次侧断线的异常现象。

检查10kV高压开关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，原来在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和故障原因。

2故障原因分析

通过对故障原因的分析，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(BK)、母联开关位置接点(DL)、隔离刀闸位置接点(1G、2G)、切换继电器(ZJ)”串联组成的切换，回路中串入母联开关位置等接点，典型接线如图1所示。其目的是使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。

图1 TV并列启动回路(方框为母联单元)

而故障时的一次设备运行方式是10kV3号、4号母线分段运行，互感器03、04TV分段运行，各馈线常供。一次接线简图如图2所示。

由于工作人员的“图省事”，用简单的短接线直接并联两段电压二次回路，强制形成了二次回路侧“长期永久”的并列运行方式，接线简图如图3。

当一次系统正常运行时，这种并列运行方式影响不大，各计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时，由于两个电压互感器的一次侧是分段运行的，而二次回路为并联运行，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的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，来分析合成电压的变化，验证这次故障的判断处理正确与否。其等值电路计算简图如图4。

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的电流增加，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断线的信号。

也可以通过向量图来分析，其向量图如图5所示。

从图中可以看出，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。

3结束语

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，电压互感器的二次回路运行方式必须与其一次回路的运行方式相一致，如果一次分段而二次强制并列，则轻者烧保险，重者可能造成电压互感器损坏或人身伤害事故。因此，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：3.1按照“继电保护和电网安全自动装置现场工作保安规定”要求，在开展现场的回路改造工作时，对临时的改接线必须填写“继电保护安全措施工作票”，工作完成后应予拆除临时改接线。

3.2在电压互感器二次回路改造工作中，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，运行人员在操作中也十分直观。

3.3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。当第一次异常后，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。