電磁式電壓互感器引起的異常現(xiàn)象及其處理方法

電磁式電壓互感器引起的異?，F(xiàn)象及其處理方法接線錯誤引起的異?，F(xiàn)象（一）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)在35kV及以下中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，國內(nèi)目前都是利用電磁式電壓互感器開口三角構(gòu)成的絕緣監(jiān)察裝置來監(jiān)視系統(tǒng)的絕緣狀況的，其接線及相量圖如圖2－1所示。

圖2－1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)母線的電壓測量及絕緣監(jiān)察接線及相量圖

（a）接線圖；（b）正常情況下的相量圖其工作原理是：當(dāng)高壓電網(wǎng)的絕緣正常時(shí)，由于電網(wǎng)三相電壓對稱，輔助二次繞組開口三角兩端電壓為零，即認(rèn)Ua’x’=U’a+U’b+U’c=0，絕緣監(jiān)察裝置不動作；當(dāng)高壓電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，在輔助二次繞組開口三角兩端將產(chǎn)生零序電壓，此時(shí)，認(rèn)Ua’x’=U’a+U’b+U’c=3U’0≠0(U’0表示輔助二次繞組每相零序電壓）。著A相完全接地，其相量圖如圖2－2所示，由相量國可求出隊(duì)。Ua’x’=3U’a，即開口三角繞組兩端的零序電壓是輔助二次繞組在正常情況下相電壓的3倍。

圖2-2A相接分時(shí)的相量圖

（a)一次電壓相量；（b)開口三角電壓相量通常，絕緣監(jiān)察裝置的電壓整定值為15～30V。若開口三角繞組兩端的零序電壓3U’a0。大于該整定值，則使絕緣監(jiān)察裝置發(fā)出援地信號。由于上述絕緣監(jiān)察裝置是根據(jù)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時(shí)在開口三角繞組兩端出現(xiàn)零序電壓的原理工作的，而實(shí)際電網(wǎng)中除單相接地外，還有多種原因如鐵磁諧振、耦合傳遞等都會使開口三角繞組兩端出現(xiàn)零序電壓，并可能導(dǎo)致絕緣監(jiān)察裝置動作。由于此時(shí)系統(tǒng)并沒有真正接地，而裝置卻發(fā)出了接地信號，所以稱之為“虛幻接地”。本部分僅對由電磁式電壓互感器接線錯誤引起的“虛幻接地”及其他異?，F(xiàn)象進(jìn)行分析，并指出處理方法。接線錯誤引起的異?，F(xiàn)象在現(xiàn)場時(shí)有發(fā)生。例如吉林、遼寧、安徽、湖南等地都曾出現(xiàn)過，它給運(yùn)行人員迅速分析、判斷故障帶來一定的困難，所以研究這類異?，F(xiàn)象具有實(shí)際意義。常見的異?，F(xiàn)象如下；（1）絕緣監(jiān)視用電壓表中性點(diǎn)沒有直接接地，而是經(jīng)開口三角繞組接地，如圖2－3(a）所示。（a)(b)圖2－3錯誤接線之一

（a）接線圖；（b）相量圖正常運(yùn)行時(shí)，電壓互感器二次測三相電壓對稱，開口三角繞組兩端電壓為零。由于電壓表作星形連接，雖然中性點(diǎn)經(jīng)開口三角繞組接地，但是每塊電壓表測得的仍然是實(shí)際的相電壓。然而，若系統(tǒng)發(fā)生單相接地如A相接地，顯然，A相對地電壓為零。由圖2－3（a）可知，a相電壓表V。測得的電壓即為開口三角繞組兩端的電壓，由于系統(tǒng)一次例接地時(shí)開口三角繞組兩端的電壓為100V，所以，電壓表V。的指示值即為100V所對應(yīng)的電壓值，此值較正常時(shí)為高，實(shí)屬異常。對于b、C兩相電壓可由國2－3（b）所示的錯誤接線下的相量圖求出。在相量圖（按到邊實(shí)際電壓計(jì)算）中Ub=Uc=100VUa’x’=100V則U″b=U″c=2×100×COS75°=52(V)即U″b=U″c<100√3=57.74(V)由此可見，這種接法在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，絕緣監(jiān)視電壓表的讀數(shù)與正常運(yùn)行時(shí)相比則是一相升高（實(shí)際的接地相）、兩相降低（非接地相），并可能發(fā)出接地信號。這樣就給運(yùn)行人員判斷、分析故障帶來了困難。避免的方法是：接線后由專人進(jìn)行認(rèn)真檢查，確認(rèn)無誤后方可投入運(yùn)行。（2）絕緣監(jiān)視電壓表中性點(diǎn)沒有直接接地，而是經(jīng)過開口三角繞組的某一相繞組接地，如圖2－4所示。這種接法的后果是在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，絕緣監(jiān)視電壓表的讀數(shù)不是正常值，因而造成“虛幻接地”現(xiàn)象，分析如下：電壓表的中性點(diǎn)經(jīng)開口三角繞組中的C’Z’繞組接地，各電壓表的數(shù)值可由圖2－4所示相量圖求得：a相電壓表Va的讀數(shù)|U’’a/|=|Ua-U’c|>Ua（正常值）b相電壓表Vb的讀數(shù)|U’’b/|=|Ub-U’c|>Ua（正常值）C相電壓表Vc的讀數(shù)|Uc-U’c/|=|Uc|-|U’c|>Ua（正常值）圖2－4錯誤碼接線之二（a）接線圖；（b）相量圖所以，對正常情況而言，此時(shí)a、b兩相電壓升高，c相電壓降低（容易被認(rèn)為是。相接地）。下面再用數(shù)值來進(jìn)行計(jì)算分析。著電網(wǎng)為6kV系統(tǒng)，則正常情況下Ua=6000／√3=3464（V）Uc=6000／√3=2000（V）此時(shí)U"b=U"a=√34642+20002+2×3464＋2000×COS60°=4788.2（V）C相電壓U″c=3464_2000＝1464V與現(xiàn)場的實(shí)測結(jié)果4800V和1500V基本相符。避免的方法是：接線后由專人進(jìn)行檢查。確認(rèn)無誤后方可投入運(yùn)行。（3）輔助二次繞組極性接錯。如圖2－1所示，在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中。絕緣監(jiān)察裝置的正確接線是開口三角繞組每相首尾依次相接串聯(lián)成開口三角，正常情況下相量圖是個(gè)閉合的三角形，即開口三角繞組兩端電壓為零。若一相接反，如圖2－－5（a）所示，則在系統(tǒng)正常的情況下，輔助二次繞組的相量如圖2－5（b）所示。可見，此時(shí)開口三角繞組兩端電壓的Ua’c’=2U0（認(rèn)為輔助二次繞組在系統(tǒng)正常時(shí)每相繞組的相電壓）。因此也會導(dǎo)致絕緣監(jiān)察裝置動作而發(fā)出援地信號，出現(xiàn)“虛幻接地”現(xiàn)象。避免的方法是：輔助二次統(tǒng)組串接好后，測量開口三角繞組兩端電壓，系統(tǒng)正常情況下其電壓為零則正確，反之接線錯誤。（4）誤接二次線。在某35kV變電所的10kV電壓互感器柜（GG一1A一54）中，電壓互感器中性點(diǎn)是通過去穿保險(xiǎn)器FN接地的，且b相的接地點(diǎn)M與擊穿保險(xiǎn)器N連接（用虛線表示），如圖2-6（a）所示。這種接線在投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)正常，但在運(yùn)行中遇到雷電波的沖擊后，卻發(fā)生了燒毀事故。事故后誤認(rèn)為是電壓互感器的質(zhì)量問題，于是就更換損壞的電壓互感器和擊穿保險(xiǎn)器，并投入運(yùn)行。投運(yùn)后無異?，F(xiàn)象，但在線路遇到雷電襲擊時(shí)，又發(fā)生了類似事故。

圖2-5一相接反的接線圖和相量圖

（a）接線圖；（b）相量圖

圖2-6電壓互感器的二次側(cè)接線

（a）錯誤；（b）正確分析表明，產(chǎn)生上述異?，F(xiàn)象的原因是由于廠家誤將擊穿保險(xiǎn)器的接地端與電壓了感器二次側(cè)b相接地點(diǎn)直接連接，而且，b相接地點(diǎn)M置于繞組與熔斷器民之間。對于這個(gè)接線，當(dāng)擊穿保險(xiǎn)器擊穿時(shí)，就形成了二次測b相統(tǒng)組直接短路，從而導(dǎo)致電壓互感器燒損。避免的方法是。將二次側(cè)b相接地點(diǎn)M移至b相熔斷器民外側(cè)，如圖2-6（b）所示。且應(yīng)定期檢查擊穿保險(xiǎn)器，使其保持完好。中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，保護(hù)和測量用的電壓互感器大多是單相串級電磁式的，其工作原理與一般單相變壓器相似；但是，正常運(yùn)行時(shí)，電壓互感器的二次負(fù)載僅是儀表和繼電器的電壓線圈，其阻抗很大且不變化，通過的二次電流很小，接近于空載狀態(tài)。串級式電壓互感器的電壓比為(UN/√3)|(0.1/√3)|0.1Kv,UN為系統(tǒng)額定線電壓?，F(xiàn)場常用的接線方式如圖2－7．圖2－8和圖2－9所示。但是，由于在檢修和試驗(yàn)時(shí)，均需將二次端子從本體拆下，待工作結(jié)束后恢復(fù)。在拆接二次端子的過程中，如果工作人員沒有做好標(biāo)記或稍有疏忽，就可能將二次端子接錯，或使接線板上鄰近的兩接線鼻碰到一起，無論哪種情況，都會使電壓工感器二次電壓或開口三角電壓發(fā)生變化，輕者影響保護(hù)裝置動作和儀表指示，重者燒壞二次引線、端子排或電壓互感器，給電壓互感器運(yùn)行帶來很大威脅。

圖2-7電壓互感器輔助繞組順接

（a)原理接線圖（b）端子箱二次端子排實(shí)際接線

圖2-8電壓互感器輔助繞組反接

（a）原理接線圖；（b）端子箱二次端子排實(shí)際接線

圖2-9電壓互感器A相二次接線板圖電壓互感器接錯線及引起的異?，F(xiàn)象如下；（1）二次主、輔繞組首端接錯。著電壓互感器按圖2－7（a）接線，且圖2－7（b）端子箱二次端子排實(shí)際接線不變，但在恢復(fù)圖2－9所示的二次接線板線頭時(shí)，將a與a’互換接錯，則A相二次主繞組在端子排處短路，100/√3V的電壓加在電壓互感器二次主繞組和連接線上，繞組短路阻抗經(jīng)測試約為0．6Ω，電壓互感器到端子排連接線和各接頭電阻約為0．170，回路總阻抗Z約為0．77Ω，口路內(nèi)流過的短路電流I=57.7/0.77≈75（A）。因電壓互感器二次主繞組導(dǎo)線為3．2mm的漆包線，大于連接電纜截面，且浸在油中，散熱條件好，不易被燒壞，所以首先燒壞的是接頭部位或連接線。若電壓互感器按國2－8（a）接線，且圖2－8（b）端子箱二次端子排實(shí)際接線不變，但在恢復(fù)圖2－9所示的二次接線板線頭時(shí)，將a與a’互換接惜，則A相二次主繞組電壓由原來的100V升高為100V，各相間電壓變化如國2－10所示，Uab、Uca變成了外Ua’b、Uca’，電壓由原來的100V升高為138．2V，故一次相應(yīng)的線電壓表指示為152V。二次輔助繞組在正常情況下因各相電壓相等，開口三角處無電壓或有很小的不平衡電壓。a、a’換接后，Ua’變成了Ua，電壓由100V降為57．7V，在開口三角產(chǎn)生42.3V電壓。例如，某局按圖2－7接線的JCC�110型電壓互感器的端子箱和A相二次接線盒冒煙，檢查原因是二次主、輔繞組首端互換接錯，使二次繞組短路，導(dǎo)致A相電纜和端子排燒壞。（2）二次主繞組首、尾兩端于互換接措。電壓互感器不論是按圖2－7或圖2－8接線，在恢復(fù)圖2－9所示二次接線板線頭時(shí)，若將a與工互換接錯，則二次主繞組電壓相量圖如國2－11所示。線電壓Uab、Uca由原來的100V降為＞100√3V，一次相應(yīng)的線電壓表指示由110kV降為63．5kV，所有取A相電壓的保護(hù)裝置將受到影響。（3）二次輔助繞組首、尾端子互相接錯。輔助繞組首、尾兩端子互換接錯后，其電壓相量圖如圖2－12所示。這時(shí)開口三角繞組的電壓為2倍單相電壓，即200V，對零序保護(hù)用的功率方向有影響，可能造成誤動或拒動。

圖2－10二次主繞組電壓相量圖

2－11二次主繞組電壓相量圖

2－12輔助繞組電壓相量圖（4）二次主繞組首端與輔助繞組尾端互換接錯。著電壓互感器按圖2－7接線，二次主繞組的線電壓由原來的100V降低為86．6V，一次相應(yīng)的線電壓指示由原來的110kV變?yōu)?5．3V，所有取自A相電壓的保護(hù)裝置將受到影響，可能造成帶方向的保護(hù)誤動或拖動。二次輔助繞＆atw量也發(fā)生變化，這時(shí)開口三角繞組的電壓為57＋100＝157.7V，它對零序保護(hù)用的方向元件造成影響。若電壓互感器按圖2－8接線，二次主繞組首端與輔助統(tǒng)組尾端互換接錯后，二次主繞組被短路，其結(jié)果與（1）相同。（5）二次主、輔繞組首、尾兩端均互換。二次主繞組的線電壓Uab、Uca由100V升高為138．2V，一次相應(yīng)的線電壓表指示由原來的110kV變?yōu)?52kV，二次主口路中與A相有關(guān)聯(lián)的電壓元件承受高于正常值的電壓。同時(shí)輔助繞組開口三角出現(xiàn)42.3V的電壓。例如某大修后送電的110kV母線電壓互感器，就曾出現(xiàn)電壓表指示到頭，超過線電壓數(shù)值的現(xiàn)象。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)是上述原因造成的。（6）一次測天館斷器保護(hù)，二次側(cè)電纜接錯。某發(fā)電廠110kV系統(tǒng)，中性點(diǎn)直接接地，母線電壓互感器的接線如圖2－－13所示。當(dāng)母聯(lián)斷路器QF由電網(wǎng)給母線送電時(shí)，發(fā)現(xiàn)母線電壓表V指示不正常，接的是ac線電壓，但指示值卻僅為相電壓，即110／√3kV。當(dāng)進(jìn)行檢查時(shí)，就發(fā)現(xiàn)電壓工感器c相已經(jīng)冒煙、噴油。隨即拉開QF，但電壓互感器的C相及二次測電纜已經(jīng)燒壞。究其原因是電壓互感器C相二次出線的兩根電纜芯接錯了，如圖2－13（C）所示。它是由于查線后標(biāo)記弄錯造成的。顯然，按圖2－13（C）接線，當(dāng)C相電纜與中性點(diǎn)引出電線發(fā)生短路時(shí)，如圖2－13（a）的d點(diǎn)所示，電壓互感器c相繞組就被短路，由于其一次測天高壓熔斷器保護(hù)，而短路點(diǎn)d又在自動空氣開關(guān)QA的前面，故屬于無保護(hù)區(qū)，在短路電流的長時(shí)間作用下，使電壓互感器和二次電纜過熱燒毀。電壓互感器二次電纜的正確接線如圖2－13（b）所示。(a)

(b)

(c)圖2－13電壓互感器接線圖

（a）短路示意回；（b）二次電纜正確接線；（c）二次電纜錯誤接線避免上述異?，F(xiàn)象的方法是：1）工作人員要加強(qiáng)責(zé)任心。在電壓互感器安裝和檢修工作中，拆接線端子時(shí)，要做好標(biāo)記，恢復(fù)時(shí)應(yīng)對號連接。2）新裝或檢修試驗(yàn)后，電壓工感器投運(yùn)前一定要詳細(xì)地檢查二次接線，測量各相直流電阻，確認(rèn)接線正確后再投入運(yùn)行。3）值班人員在對電壓互感器充電時(shí)，要注意監(jiān)視電壓表的指示，發(fā)現(xiàn)異常迅速采取措施。4）制造廠在生產(chǎn)過程中，要保證接線板背面線端門有足夠的距離，防止形成短路。電磁式電壓互感器勵磁特性不同引起的異常現(xiàn)象當(dāng)采用三臺單相電壓工感器構(gòu)成絕緣監(jiān)察裝置時(shí)，通常都選用三臺同一廠家、勵磁特性很同的單相電壓工感器。但是，若選用不當(dāng)，會出現(xiàn)下述異?，F(xiàn)象。1．輸出電壓不平衡例如，東北某鋼廠曾用三臺JDZJ�6單相三繞組電壓互感器組成三相組作測量和保護(hù)用。當(dāng)合問時(shí)發(fā)現(xiàn)三相輸出電壓不一致，相差約20％。但是，當(dāng)用一臺單相電壓互感器分別接到A、B、C三相的電源上，所測量的電壓卻非常一致?？梢哉J(rèn)為是產(chǎn)品本身的問題?，F(xiàn)場驗(yàn)證性試驗(yàn)表明，這個(gè)看法是正確的。2．虛幻接地現(xiàn)象某單位曾用三個(gè)廠家生產(chǎn)分勵磁特性不同的電壓互感器構(gòu)成絕緣監(jiān)察裝置，然而投入運(yùn)行后出現(xiàn)“虛幻接地”現(xiàn)象。上述異?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因是三臺電壓互感器的激磁阻抗不相等，相當(dāng)于三相不對稱負(fù)載，這樣會使中性點(diǎn)產(chǎn)生位移，零序電