一起110 kV變電站母線PT斷線分析

胡裔輝

（國網十堰供電公司，湖北 十堰 442000）

0 引 言

母線PT發生斷線故障將直接影響電量的采集，引起距離保護或者低電壓保護等動作。根據110 kV母線PT本體結構，PT內部斷線或者斷相可以分成一次高壓熔斷器和二次保險，一次熔斷器是PT本身的保險，而二次保險是PT二次回路上的保險。110 kV以上電壓等級的母線PT一般都是設計為串聯絕緣結構，絕緣度等級相對較高，導致內部絕緣擊穿的概率較小。

通常，母線PT外部接線采用硬接線，不易發生相間短路故障[1]。此外，110 kV系統母線PT中性點接地采用直接接地方式，每相PT只承受相電壓不承受線電壓。PT二次回路上的保險設置為自動過載空開或者瞬時性熔斷絲，主要是防止二次回路故障對PT本體造成威脅[2]。在二次保險熔斷或者空開跳閘時需更換保險或者重合一次空開，如果不成功則不允許操作或并聯PT二次回路。例如，在PT外觀正常低壓熔斷絲未熔斷時，應斷開PT二次空開或者取下熔斷絲，用萬用表測量PT上端電壓，若電壓異常則可判斷為PT本體斷線，若電壓正常則可判斷為二次回路斷線[3]。基于母線PT一次和二次側保險上述特點和斷線判斷的理論依據可以快速分析和查找母線PT斷線原因，便于快速處理，避免保護誤動或大面積停電。

1 母線PT的功能和作用

母線電壓互感器的主要功能和作用是在變電所母線運行中有巨大的電能通過時，將高壓側大電壓變成低壓側恒定的低電壓。在變電站母線運行中，二次側PT不允許短路運行。PT本身電壓阻抗較小，若發生短路會導致二次側回路通過的電流較大，使得二次熔斷器熔斷，影響表記的記錄指示或者引起保護裝置的誤動作。在運行中，為了防止高低壓側的繞組絕緣擊穿，導致高電壓竄入到低壓側危及人身和設備的安全，在設計或者安裝中二次側時必須有一個可靠的接地點，或者在二次側裝設熔斷器作為短路保護。另外，母線PT主要用于檢測高壓側母線電壓和輔助并網，即在同期并網前，發電機勵磁系統可根據母線PT檢測到的母線電壓自動調整發電機端電壓，使主開關兩側電壓值基本相等。

綜上所述，母線電壓互感器主要監測母線電壓和絕緣狀態，用于保護（母線差動保護、主變保護、線路保護等）和母線電壓的測量與計量，提供重合閘同步檢測功能[4]。

2 系統運行狀態

某變電站110 kV一次系統接線如圖1所示。#1變壓器、出線4（1201）、出線2（1203）I母線運行；#2變壓器、出線3（1202）、出線1（1204）II線運行，110 kV I、II母線并列運行，旁路母線備用。110 kV母線PT二次回路接線如圖2所示。

圖1 110 kV一次系統接線圖

圖2 110 kV PT二次回路接線圖

3 母線PT斷線現象

2018年04月20日晚20:20，DCS發110 kV I母PT電壓斷線報警。繼電保護室查看出線4（1201）、出線2（1203）#1、#2保護柜屏發光纖差動保護報警；出線4、出線2安穩裝置、110 kV故障錄波器以及110 kV線路同步向量測量裝置同時發110 kV I母PT二次電壓斷線報警；RTU遠動主機發110 kV I母線PT 斷線報警。110 kV I母線上相關一次元件所屬繼電保護及自動裝置同時發PT斷線報警[5]。110 kV母線PT是為相關繼電保護、自動裝置及調度通信系統等提供標準的二次電壓，故110 kV母線PT二次側回路發生斷線后，對變電站110 kV系統影響范圍較大[6]。發生報警后聯系值班人員迅速查看，發現110 kV母線PT端子箱處第一組PT二次電壓空開A相1ZKK和B相2ZKK均跳閘。110 kV母線故障錄波器屏上顯示A相電壓0 V、B相電壓0 V、C相電壓50 V，經查看110 kV相關一次原件均無異常。

4 處理過程

值班人員經初步排查，判斷是110 kV I母PT二次回路上發生瞬間短路或接地故障導致，經綜合分析后確認此次110 kV母線PT斷線的直接原因是母線PT端子箱處第一組PT二次電壓空開，A、B相空開跳閘導致。為了查找原因將A和B相空開再次合閘，結果出現A相空開再次跳閘，B相未跳閘的現象。再次將A相空開合上，值班員用鉗形表測量結果為A相二次電流1 250 mA，B相二次電流330 mA，C相二次電流220 mA。A相電流過大，判斷為有接地故障。測量BC相間電流比B相線電流偏大，初步判斷B相可能存在故障，需要進一步檢測。因4條出線的繼電保護及自動裝置二次電壓均取自空開1ZKK、2ZKK、3ZKK，采用串聯連接，在線路運行時，為防止拆除多條二次電壓接線發生線路不安全事件，需經過值班員分析后采用支路選擇試驗的方法降低風險性[7]。

綜合分析后，保持110 kV I母至#1、#2變壓器二次三相接線不動，拆除出線3（1202）三相二次電壓線，合上A相空開后用鉗形表測量電流數值，測量結果為A相電流1 300 mA，兩秒后空開跳閘。恢復出線3（1202）三相二次電壓線后拆除出線1（1204）三相二次電壓線，合上A相二次空開后用鉗形表測量電流數值，測得A相電流為300 mA，A相二次空開未跳閘。由此可判斷出線1（1204）三相二次回路存在故障，需對二次電壓回路進行查找分析。由于該變電站繼電保護及自動裝置設備進行過技術改造和部分電纜的更換工作，母線PT二次電壓回路多采用并聯布置，需對二次回路電纜進行拉路排查才能查出故障點[8]。

經過110 kV I母線PT端子箱并聯有兩條電纜分別接至出線3（1202）繼電保護#1、#2柜，且與110 kV電源管理單元柜端子形成環路[9]。因初步診斷為二次電纜絕緣較差，所以對110 kV電源管理單元柜端子至出線1（1204）繼電保護#1柜端子兩條二次電壓電纜進行解除排查，同時拆除110 kV I母PT端子箱二次回路接線至出線1（1204）繼電保護#1柜二次回路接線，用絕緣搖表對此接線進行絕緣測量，測量結果為A相對地絕緣0 MΩ、B相對地絕緣10 MΩ、C相對地絕緣20 MΩ以及N相對地絕緣15 MΩ。AB相間絕緣10 MΩ、BC相間絕緣25 MΩ、AC相間絕緣25 MΩ。A相絕緣0 MΩ時，B相絕緣略低但在合格范圍內，所以結果為A相絕緣不合格。

值班人員對A相二次電纜更換后測量其測絕緣合格，并拆除110 kV I母線PT至出線1（1204）繼電保護#1柜端子的兩條二次電壓電纜，同時采用110 kV電源管理單元柜端子至出線1（1204）繼電保護#1柜端子兩條二次電壓電纜供給二次電壓。恢復所拆二次線后，再次合上A相二次空開未發生跳閘，且110 kV I母線電壓顯示正常，報警消除[10]。

5 結 論

該變電站110 kV母線PT主要為母線上相關元件、繼電保護室及自動化裝置提供二次電壓。然而，雖然許多二次電壓空氣開關采用環網設計，可靠性高，但PT斷線后容易發生短路或接地故障。經過值班人員將110 kV I母線PT端子箱相關的二次電壓電纜分別布置在不同的空開關上，二次電纜至繼電保護及自動裝置的電纜分為兩組，一組電纜接二次回路，另一組電纜備用。連接的二次電壓回路不允許形成環網，這樣110 kV母線PT為設備提供的二次電壓更可靠。