10kV電壓互感器二次回路檢查方法的探討

聶 堃，蔡東海，陳 劍，劉 磊，支 蕓，曹杰勇

（江西省送變電工程有限公司，江西 南昌 330200）

0 引言

隨著電網建設的加快，對工程施工技術要求越來越高，由于工程施工及調試人員對二次回路的檢查不夠細致，導致投運過程不順利。在新建變電站施工調試階段，開展10 kV電壓互感器二次回路檢查工作時，采用更有效、更全面的檢查方法，可以大大降低因10 kV電壓互感器二次回路問題造成投運阻礙的概率。

1 10 kV電壓互感器及其二次回路

1.1 10 kV電壓互感器

在變電站中，10 kV側一般采用環氧樹脂澆注式電壓互感器（以JDZX19-10G2型號的電壓互感器為例），其作用是把高電壓按比例關系變換成100 V或更低等級的標準二次電壓，供保護、計量、儀表裝置使用，使二次設備與一次高壓隔離[1]。

表1 JDZX19-10G2型電壓互感器參數

如表1所示，電壓互感器包括主二次繞組和輔助二次繞組，其中主二次繞組是接成星形，反應一次系統線電壓、相電壓（相對地電壓），一次繞組接入系統相電壓時，繞組電壓為100/3V，出現端子標志為1a.1n和2a.2n；輔助二次繞組是接成開口三角形，一次系統為中性點非直接接地或經消弧線圈接地時，繞組電壓為100/3V，出現端子標志為da.dn。

1.2 10 kV電壓互感器的二次回路

圖1為典型的10 kV電壓互感器二次回路接線原理圖，其二次回路主要包含電壓互感器繞組部分、空氣開關、電壓并列裝置和小母線。電壓互感器繞組包括3個二次繞組，其中2個繞組為星形接線，1個繞組為開口三角形接線。空氣開關是一種既能手動也能自動保護二次回路的電器元件。電壓并列裝置的作用是將Ⅰ、Ⅱ母二次電壓回路并列使用。小母線的作用是匯集和分配電壓[2]。

圖1 典型的10 kV電壓互感器二次回路接線原理圖

1）計量繞組經分相空氣開關1（3）ZKKa、1（3）ZKKb、1（3）ZKKc，電壓互感器手車位置輔助接點的重動繼電器1（2）PTJ接點送至二次電壓小母線1（2）YMaJ、1（2）YMbJ、1（2）YMcJ及YMN，這類小母線供計量設備使用。

2）保護測量繞組經分相空氣開關2（4）ZKKa、2（4）ZKKb、2（4）ZKKc，電壓互感器手車位置輔助接點的重動繼電器1（2）PTJ接點送至二次電壓小母線1（2）YMa、1（2）YMb、1（2）YMc及YMN，這類小母線供保護及測控裝置使用。

3）開口三角繞組一端直接連到小母線YMN上，另一端經繼電器1（2）PTJ接點連接到小母線1（2）YML上，供需要零序電壓的保護裝置使用。ZJ7（8）監測器的作用是檢查開口三角電壓的極性。

4）電壓并列裝置中的BLJ繼電器是Ⅰ、Ⅱ母電壓互感器二次回路聯絡的并列繼電器，當Ⅰ、Ⅱ母電壓互感器二次回路需要并列并符合并列條件時，該繼電器動作，圖1中的BLJ輔助節點閉合，實現Ⅰ、Ⅱ母電壓并列。電壓互感器二次回路的并列既可以手動，也可以自動[3]。

2 10 kV電壓互感器二次回路檢查方法

2.1 傳統對線檢查

圖2為傳統二次回路接線檢查方法。電試燈是用兩節1.5 V干電池和一個小燈泡串聯制作而成的。

圖2 傳統電試燈對線示意圖

首先確保所需檢查的二次回路處于無電狀態，然后將所需檢查的二次線兩端從端子排處拆除，兩人分別到線兩端，一人利用電試燈的正極點接被測線一端，電試燈的負極可靠夾在接地銅排上，另一人利用電試燈的負極點接被測線另一端，電試燈的正極可靠夾在接地銅排上，如果兩側燈泡均點亮，然后，一個保持不動，另一人松開被測線處電試燈，再點接，燈泡滅然后又亮，則說明被測線正確，然后接入原端子排處。

在10 kV電壓互感器本體二次接線處，拆除1a、2a、da二次接線，避免二次反充電，然后用電試燈的正極接1a，負極接1n，然后在端子排處用數字萬用表測量1a-1n之間的電壓是否約為+3 V，其他繞組采用同樣方法，驗證電壓互感器本體至電壓互感器柜內端子排處二次回路接線的正確性。

2.2 二次通壓檢查

在二次回路中加入電壓即為二次通壓。繼電保護測試儀是一種可輸出4路0~120 V交流電壓的設備。

1）將10 kV電壓互感器柜內二次空開開關斷開，防止二次電壓反送電至10 kV一次側。

2）在二次空氣開關斷開后通過繼電保護測試儀在二次端子排處加入三相對稱57.7 V電壓，單組和多組電壓互感器（保護測量/計量/開口三角）的繞組可并聯加壓，在每個10 kV線路、電容器、電抗器、主變低壓側開關柜內的端子排處用數字萬用表測量電壓幅值、相序和相位等參數，同時在保護測控裝置中觀察電壓幅值、相序是否正確，全面驗證保護測控柜至10 kV電壓互感器柜之間二次回路的正確性。

3）電壓并列裝置一般裝設在10 kV電壓互感器柜，通過電壓并列裝置中的并列繼電器將Ⅰ母（保護測量/計量/開口三角）繞組電壓與Ⅱ母（保護測量/計量/開口三角）繞組電壓進行并列，利用繼電保護測試儀在Ⅰ母電壓端子排處加入三相對稱57.7 V電壓，然后經過并列繼電器輔助接點，測量Ⅱ母電壓幅值、相序和相位等參數，驗證并列裝置中的并列繼電器是否正確動作以及并列二次回路的正確性。

2.3 一次通壓檢查

在電壓互感器一次側加入電壓即為一次通壓。以下介紹兩種不同方式提供交流電壓做一次通壓檢查。

2.3.1 繼電保護測試儀通壓

利用繼電保護測試儀輸出電壓，在10 kV電壓互感器一次側的銅排上可加入0 V至120 V的電壓，二次相電壓幅值為0 V至1.2 V，檢查記錄如表2。

圖3為常規三繞組電壓互感器的接線方式，其變比是10/3/0.1/3/0.1/3。

圖3 常規三繞組電壓互感器接線示意圖

1）在電壓互感器一次側的銅排上加入一組100 V的正序電壓，即UA=100∠0°V、UB=100∠-120°V、UC=100∠120 °V，二次相電壓應為Ua=1∠0 °V、Ub=1∠-120°V、Uc=1∠120°V，開口三角電壓應為0 V，則說明變比正確；將一次線圈的N和二次繞組的N短接，再用數字萬用表測量一次和二次線圈之間的電壓，應為UAa=99∠0°V、UBb=99∠-120°V、UCc=99∠120°V，則說明主二次繞組的極性正確。

2）在電壓互感器一次側的銅排上加入一組100 V的零序電壓，即UA=100∠0 °V、UB=100∠0 °V、UC=100∠ °V，二次相電壓應為Ua=1∠0 °V、Ub=1∠0 °V、Uc=1∠0 °V，開口三角電壓應為Uln=100÷10/3/0.1/3×3=3≈1.732 V，將一次線圈的N和二次繞組的N短接，再用數字萬用表測量一次和二次線圈之間的電壓，應為UAa=99∠0 °V、UBb=99∠0 °V、UCc=99∠0 °V、UA對Ul的電壓差為100-3≈98.268 V，則說明輔助二次繞組的極性和接線正確。

3）在電壓互感器一次側的銅排上加入一組UA=50∠0 °V、UB=80∠-120 °V、UC=110∠120 °V的電壓，通過整個二次回路，在出線、電容器、電抗器、主變低壓側的保護、測控和計量裝置查看二次電壓，應為：Ua=0.5∠0 °V、Ub=0.8∠-120 °V、Uc=1.1∠120°V。

表2 常規三繞組電壓互感器二次回路檢查表

2.3.2 380 V交流電源通壓

保證安全措施到位的前提下，通過四芯的二次電纜將站內380 V（三相正序相電壓220 V）的交流電源[4]經過分相空氣開關后可靠接至10 kV電壓互感器一次側的銅排上，只合上A相空氣開關，檢查與A相有關的二次回路，同樣的方法檢查與B相和C相有關的二次回路。主二次繞組的相電壓理論值為2.2 V，輔助二次繞組的相電壓理論值為2.2×3≈3.8 V，數字萬用表可精確測量。

2.3.3 比較分析

表3為兩種電源方式分析表，通過比較后發現，采用繼電保護測試儀進行一次通壓的優點1是不需要增加電纜和空氣開關，只需將繼電保護測試儀放置在電壓互感器本體就近處試驗；優點2是三相交流電壓幅值和角度可按需變化，同時加入三相不同的電壓。采用380 V交流電源進行檢查的優點是二次值數值更大，便于觀察。

表3 兩種電源方式分析表

3 綜合分析

表3為綜合分析傳統對線、二次通壓和一次通壓三種方法的可高效檢查部分和不可高效檢查部分。

1）采用傳統對線的方法可以驗證10 kV電壓互感器二次回路的相關電纜的正確性，但無法高效檢查整個二次回路中二次接線的正確性以及端子排、連片及螺絲等元器件的可靠性。

2）采用二次通壓的方法可以驗證10 kV電壓互感器二次回路的相關接線的正確性以及端子排、連片及螺絲等元器件的可靠性。但無法驗證電壓互感器一二次極性和開口三角回路本體處二次接線的正確性。

3）采用一次通壓的方法可以驗證10 kV電壓互感器整個二次回路的正確性，包括二次接線以及端子排、連片及螺絲等器件的可靠性，還有電壓互感器一二次極性和開口三角回路本體處二次接線的正確性。

表3 綜合分析表

4 結語

在10 kV電壓互感器二次回路檢查中，為確保整個二次回路中相關電纜、相關接線的正確性，端子排、連片和螺絲等元器件的可靠性，以及電壓互感器一二次極性的正確性，往往依靠單一的檢查方法并不能快速判斷完整的二次回路的正確性，需結合多種檢查方法進行綜合檢查。聯合應用傳統對線、二次通壓和一次通壓這三種檢查方法可以大大降低10 kV電壓互感器二次回路故障的概率，提高二次及繼電保護人員的工作效率，值得在10 kV電壓互感器二次回路檢查工作中推廣。

參考文獻：

[1]林用劍.淺談電壓互感器在電力系統的應用[J].科技創新導報，2010，（06）∶109-110.

[2]國家電力調度通信中心.國家電網公司繼電保護培訓教材[M].北京:中國電力出版社，2009.

[3]周武仲.繼電保護自動裝置及二次回路應用基礎[M].北京:中國電力出版社，2012.

[4]吳炳晨.繼電保護方向和CT/PT極性靜態通電試驗方法[J].核動力工程，2014，35（S1）∶59-63.