电压互感器二次回路故障对继电保护装置的影响

电压互感器二次回路故障对继电保护装置的影响

李敏

中节能（秦皇岛）环保能源有限公司

摘要：通过电压互感器二次回路故障对电力装置影响的研究分析，对于其安全运行有着十分重要的意义，因此在今后的相关实践过程中，应该加强对电压互感器二次回路的重视程度，并注重其具体应对实施措施的科学性。

关键词：电压互感器；二次回路故障；电力系统；影响

1前言

电压互感器是电力系统中不可缺少的装置，用于改变系统电压大小，电压互感器常用于电力系统仪表测量和继电保护等回路。但二次回路短路故障的发生直接损坏了互感器的性能，对系统运行的安全性以及设备调控的稳定性都造成了很多不利的影响。因而，在使用互感器保护电力设备运行时要考虑到其回路故障的防范，做好二次回路故障的检查是关键一步，能够为后期的故障处理提供具体的参考资料。将会更好地提升对电压互感器二次回路断线的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的整体效果。

2概述

电压互感器用字母表示为TV其工作原理与变压器相同，基本结构也是铁心和原、副绕组。特点是容量很小且比较恒定，电压互感器的一次线圈匝数比较多，并联在供电系统的一次电路中，二次线圈匝数比较少，接于高阻抗的测量仪表和继电保护的电压线圈，正常运行时电压互感器接近空载状态。电压互感器本身的阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。为此，电压互感器的原边接有熔断器，副边可靠接地，以免原、副边绝缘损毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。开口三角形的两引出端与接地保护继电器的电压线圈联接。正常运行时，电力系统的三相电压对称，第二组线圈上的三相感应电动势之和为零。一旦发生单相接地时，中性点出现位移，开口三角型的端子处就会出现零序电压使继电器动作，从而对电力系统起保护作用。

3电压互感器二次回路故障主要原因

由于电压互感器二次回路异常，导致加到保护装置上的电压下降，甚至降为零，通常把这种情况称作交流失压。电压互感器二次回路异常主要指电压互感器二次回路断线、二次回路短路等原因。二次回路断线的原因，可能是接线端子松动、接触不良、回路断线、断路器或隔离开关辅助触点接触不良、熔断器熔断、二次回路开关断开或接触不良等。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。

电压互感器二次回路接的负载很多，连在母线上的各个连接元件的保护装置，例如线路保护、变压器或发变组保护，母差保护，各种测量仪表等均是该母线上的二次负载。因此电压互感器二次回路断线时很容易发生的。引起电压互感器二次断线一般归类为两种原因，一是由于电压互感器二次回路的快速开关跳开或熔断器熔断；另外一种情况是在装置后端子上或屏上端子由于接触不良造成的断线。

目前电网上应用的保护装置、计量表计功能全面，大部分装置在二次电压断线的情况下能及时发出报警信号并自动闭锁与电压有关的保护功能，此时一次设备的保护仅仅依赖于电流有关的保护，存在保护死区，设备不能长期维持此状态，应尽快消除这类缺陷。

当某变电站10kV母线电压互感器在正常运行时发“TV二次断线”告警信号时应检查保护室TV二次电压是否正常，TV刀闸的位置信号是否和现场一致，主要查看面板上显示的“母线电压”信号等是否正常，同时检查TV切换箱旁边的TV并列把手是否在正常位置。如果相应的TV刀闸位置信号没有正确显示，则初步判断母线电压互感器失压的原因是相应刀闸位置的常开节点没有开入切换箱内，导致二次失压；在电压切换箱所在屏后面端子排处测量相应的切换前母线电压和相关的刀闸位置，如果切换前电压正常，但刀闸位置不正常，可以断定之前的推论是正确的。

4二次回路故障现象和处理方法

4.1电压互感器二次回路断线可能产生下列信号或征象：距离（或低阻抗）保护断线闭锁装置动作，发断线、装置闭锁或故障信号；发二次回路开关跳闸告警信号；电压表指示为零，功率表指示不正常，电能表走慢或停转等。所有接入电压量的保护装置都受到影响。没有断线闭锁装置的保护将会误动作。

4.2电压互感器二次侧断线的处理

4.2.1根据信号和故障征象判断电压互感器哪一组二次绕组回路断线。

4.2.2若为保护二次电压断线时，立即停用受到影响的继电保护装置，断开其出口回路压板，防止断路器误跳闸。

4.2.3检查故障点，可用万用表交流电压挡沿断线的二次回路测量电压，根据电压有无来找出故障点并予以处理。

4.2.4电压互感器二次回路开关跳闸或二次熔断器熔断，可能二次回路有短路故障，应设法查出短路点，予以消除。检查短路点，应在电源断开后，分区分段用万用表电阻挡测量相间及相对地间的电阻，相互比较来判断。

5TV断线对保护的影响

电压互感器二次回路故障将造成保护装置的电压降低或消失，对于反应电压降低的继电器和反应电压、电流相位关系的保护装置，如方向保护、阻抗继电器保护可能造成误动和拒动。

5.1三卷变的主变保护装置

首先，任何一侧TV断线都有可能导致配置且投入运行的复压闭锁方向过流保护的复压开放（在本侧和其他侧复压闭锁元件在投入状态时），其结果会使发生区外故障时，复压闭锁方向过流保护可能误动，扩大事故范围。

5.2110kV及以上电压等级的线路保护

首先，TV断线可能会导致相关的阻抗继电器的测量阻抗与实际不符，误入阻抗继电器的动作范围内，在区外故障或正常运行期间系统扰动时使启动元件启动时引起距离保护误动；零序电流方向保护也会受到不同程度的影响。

5.3母差保护、失灵保护

TV断线时会使相应的母线或失灵元件电压闭锁元件开放，使母差及失灵保护失去了第一道防线，在人员误碰或母差及失灵保护的元件损坏或受到外部干扰时误动出口，导致无故障母线上的元件误跳闸，造成电网的大面积停电。

6TV二次回路故障时应采取的预防措施

在发生TV二次侧回路故障时，首先要从现场实际故障出发，再依据TV二次回路的现场接线和给出的等效电路图进行分析。为防止保护误动保护装置本身采取两个措施，一个靠电流启动元件，另一个靠电压断线闭锁来闭锁保护，运维人员还应采取如下措施：

6.1退出线路距离保护及其他相关保护压板

首先退出接入该电压互感器的所有距离保护压板，防止区外故障时误动，如果此时出现直流接地时，在距离保护压板未断开前，不允许拉合直流电源来查找直流接地点；然后查找失压原因并使电压互感器二次恢复正常，在确保电压互感器二次恢复正常，并经电压表测量各相电压正常后，才允许解除距离保护的闭锁，按规定程序投入各套被停用的距离保护压板。

6.2在装设有母差保护和失灵保护的双母线接线形式的变电站，当TV断线是由电压互感器一次设备本身故障引起时，当故障的电压互感器需要退出时不允许母线维持正常运行方式且仅将电压互感器二次并列运行，应将母线倒为单母线方式或将母联断路器闭锁，而不能简单的将电压互感器二次并列。因为如果一次母线为双母线方式且母联断路器能够正常跳开，使用单组电压互感器且电压互感器二次并列运行时，当无电压互感器母线上的线路故障且断路器失灵时，失灵保护将断开母联断路器，此时，非故障母线上的电压恢复，尽管故障元件依然还在母线上，但由于复合电压闭锁的作用，将可能使得失灵保护无法动作出口。

参考文献：

[1]罗士萍.微机保护实现原理及装置[M].中国电力出版社.2015（12）：60-62.

[2]张保会、尹项根.电力系统继电保护[M].中国电力出版社.2016（02）：115-116.