變電站改造中電壓互感器故障處理分析

羅秀英

(重慶市電力公司萬州供電局，重慶 404000)

改革開放的不斷深入使人民生活水平的不斷提高，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，用電需求量也達到了前所未有的大額度。作為電網(wǎng)核心的變電所，它的技術(shù)水平和設(shè)備運轉(zhuǎn)情況直接關(guān)系到是否能夠滿足負荷增長和電網(wǎng)發(fā)展的迫切需求，以保證生產(chǎn)生活水平持續(xù)穩(wěn)步地提高。為了使地區(qū)電力供應(yīng)得到更加可靠的保證，對于使用時間比較長的一些老舊變電站而言，運行方式下的大規(guī)模改造工作勢在必行。需要注意的是，本人所提到的改造變電站，并不是推倒一切從零重建，對于不堪重荷的老舊變電站進行改造時，基本采取在其運行方式下進行一系列的改造工作，并不是徹底地拆毀或改換。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，老舊變電站的有效使用壽命依然可以繼續(xù)延長，仍然可以作為電網(wǎng)中心發(fā)揮好供配電的功能，在進行過運行方式下的改造之后就能夠充分滿足當前生產(chǎn)生活對于電力能源的高需求。在對老舊大型變電站進行改造時，要根據(jù)各地變電站的實際情況，結(jié)合自身的供配電模式特點，區(qū)別對待差異性，在充分了解和掌握各變電站的工程設(shè)計特點基礎(chǔ)之上，因地制宜進行改造工程。

1 故障現(xiàn)象及處理

某地區(qū)一座110kV變電站在進行綜自改造，其中110kV和10kV電壓互感器共有五組，其中三組10kV電壓互感器分別接在10kV3號、4號、5號母線上，五組電壓互感器的二次回路采用完全星形接線、N相接地。在完成10kV電壓互感器測控裝置更換后，接著進行110kV電壓互感器測控裝置更換，卻接連發(fā)生幾次電壓互感器二次回路斷線故障，且每次TV斷線都是在發(fā)生接地故障后。

該變電站10kV4號母線電壓異常，4號母線接地光字牌亮（原絕緣監(jiān)察回路仍在使用），接著10kV微機保護發(fā)“TV斷線告警”信號。經(jīng)現(xiàn)場運行人員檢查，發(fā)現(xiàn)10kV3號母線上有饋線接地，斷開改線路開關(guān)后，接地消失；互04TV二次側(cè)A、C兩相保險熔斷，恢復(fù)保險后TV斷線信號復(fù)歸。類似的情況在以后的一個星期內(nèi)又出現(xiàn)過兩次。

經(jīng)過對三次故障的告警記錄分析發(fā)現(xiàn)，每次TV斷線都是在發(fā)生接地故障后出現(xiàn)的。但現(xiàn)場10kV3、4號母線是分段運行的，兩者互不相干，卻出現(xiàn)此段母線接地，另一段母線TV二次側(cè)斷線的異常現(xiàn)象。

檢查10kV高壓室開關(guān)柜的電壓環(huán)網(wǎng)回路，新的電壓互感器測控裝置安裝在公用屏上，電壓回路從TV柜通過電纜接到測控裝置，經(jīng)刀閘重動繼電器切換后回到高壓室新更換的微機保護中。因還有部分計量、主變和低周等裝置沒有改造，所以同時在輸出回路上還有接到電磁型中繼屏上的臨時電纜接線，這種臨時的接線方式是可行的。

在檢查中繼屏端子排接線時，發(fā)現(xiàn)有一組短接線將10kV互03、04電壓互感器二次側(cè)的A—A、B—B、C—C相直接連在一起。原來更換電壓互感器測控裝置時，工作人員取消了原TV切換裝置，而是圖省事用短接線直接將兩段的A、B、C、N回路并聯(lián)，在完成10kV互03、04電壓互感器測控裝置更換后忘記拆除該組短接線，導(dǎo)致不論一次側(cè)母線分段還是并列運行，兩段電壓互感器的二次回路總是處于并聯(lián)運行狀態(tài)，這就是屢次造成電壓回路斷線的故障點。

2 故障原因分析

通過分析，短接線與標準的電壓互感器二次切換回路是有本質(zhì)區(qū)別的。在電壓互感器二次側(cè)的切換回路中，通常采用的是“切換開關(guān)（DK）—母聯(lián)開關(guān)位置（DL）、刀閘位置（1G、2G）—切換繼電器（ZJ）”串聯(lián)組成的切換回路；回路中串入母聯(lián)開關(guān)位置等接點，典型接線如圖1所示。

圖1 TV并列啟動回路（方框內(nèi)為母聯(lián)單元）

目的是使TV二次側(cè)的并列運行方式只能根據(jù)所接母線的并列而并列。而故障時候的一次設(shè)備運行方式是10kV3號、4號母線分段運行，互03、04TV分段運行，各饋線常供。一次接線簡圖如圖2所示。

圖2 一次接線簡圖

由于工作人員的“圖省事”，簡單地用短接線直接并接兩段電壓二次回路，強制形成了二次側(cè)“長期永久”并列運行的方式，接線簡圖如圖3。

圖3 錯誤接線示意圖

當一次系統(tǒng)正常運行時，這種并列運行方式影響不大，各測量表計和保護裝置采樣到的電壓基本正常，但當一次系統(tǒng)發(fā)生異常時，情況就發(fā)生了根本性的改變。

如其中某一段母線發(fā)生故障的時候，由于兩個電壓互感器的一次側(cè)是分段運行的，而二次回路并聯(lián)運行，相當于將兩個不同系統(tǒng)的電壓強行并列在一起，并列在一起的兩組不同電壓幅值與相位將會發(fā)生“爭搶”現(xiàn)象，造成電壓回路異常。以10kV4號母線A相接地為例，分析合成電壓的變化，驗證這次故障的判斷處理。

等值電路計算簡圖如圖4：

圖4 等值電路計算簡圖

通過計算，A相完全接地時，并列后的電壓UA＝28.85∠90°； UB＝76.33∠－49°； UC＝76.33∠－131°

而且兩組電壓互感器二次繞組之間也產(chǎn)生了差壓，兩組電壓之間的差值造成回路中電流增加，因接地故障初期存在變化因素，當接近完全接地時，電壓互感器二次回路的保險就會因差壓過大產(chǎn)生差流從

而熔斷，TV斷線檢測裝置會因電壓幅值與相位的變化發(fā)出TV斷線信號。

通過向量圖來分析如圖5所示，可以看出合成后的三個線電壓仍然是對稱的，它們的幅值還是100V；對于不完全接地情況，合成后的線電壓依然是對稱的，幅值也變化不大，基本在100V左右，對計量和保護沒有影響。

結(jié)語

圖5 合成向量分析圖

故障的處理和理論分析證明標準設(shè)計的電壓互感器二次切換回路的科學(xué)性，電壓互感器二次回路的運行方式必須與其一次運行方式相一致，如果一次分段，而二次強制并列，輕則燒保險，重則可能造成電壓互感器損壞或人身傷害。同時，在繼電保護安裝工程施工時，要嚴格按照以下要求進行操作：

（1）按“繼電保護和電網(wǎng)安全自動裝置現(xiàn)場工作保安規(guī)定”開展現(xiàn)場的回路改造工作，對臨時改接線必須填寫“繼電保護安全措施票”。

（2）電壓互感器二次回路改造中，如需交差施工，可以采用安裝三極刀閘的方式暫時代替標準的并列切換回路，這樣在改造工作中不論是一次設(shè)備操作，還是回路臨時并列，都有一個很好的操作地。

點，運行人員操作中也十分直觀。

（3）凡是二次回路或更換過保護裝置的設(shè)備，都要高度重視改造后的第一次動作或異常情況，第一次異常后維護人員就應(yīng)收集信息進行必要的檢查，往往在這個時候就可以發(fā)現(xiàn)問題，從而避免故障的重復(fù)發(fā)生和升級擴大。

[1] 杜中劍. 變電站500kV線路電容式電壓互感器故障的分析處理. 2011.

[2] 張德文 .110kV變電站電壓互感器故障原因研究2012.