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电压互感器与PT断线查找方法和技巧

2015-1-28 10:37| 发布者: admin| 查看: 14510| 评论: 0

摘要: 电压互感器是为继电保护装置提供电压数据,供其对故障分析与判断,然而非电压互感器自身原因引起的PT断线在电力系统中发生较多,严重影响了继电保护装置的可靠运行,由此想谈一下电压互感器与PT断线查找方法和技巧。
电力系统中,继电保护是保护电网安全、可靠运行的重要屏障,继电保护装置能否正确动作,它主要依赖于外部开入的电气量、开关量和装置自身逻辑。其中重要的电气量之一就是电压。继电保护装置通过采样对其分析与判断,检测出电压断线,就会发出PT断线告警信号并闭锁由距离元件或功率方向元件等组成的保护,如果不及时处理,就会严重影响继电保护装置的可靠运行。
一、电压互感器基本分类及其工作特点
1、电压互感器的分类
一般电压互感器的种类比较多,按照绕组数来划分可分为:双绕组与三绕组,三绕组类的电压互感器除了一、二次绕组外,还有一组辅助组,其功能是辅助二次绕组提供绝缘监测以及零序回路。按照相数来划分可分为:单相式与三相式,一般的单相式的电压互感器额定电压都控制在35kV及以上。按照安装地点来划分可分为:户内式与户外式,户内式的电压互感器都控制在35kV及以下。按照其绝缘和冷却方式来划分可分为:干式、浇注式、油浸式以及充气式。干式(也称浸绝缘胶)电压互感器有结构简单、无着火爆炸危险的优点,但是其绝缘强度比较低,一般只用于6kV及以下的室内装置。浇注式电压互感器的优点是结构紧凑并且维护方便,一般适用于3-35kV的室内配电装置。油浸式电压互感器的优点是绝缘性能好,可在10kV及以上的户内外配电装置上进行使用。充气式的电压互感器多用于SF6全封闭组合电器中。
2、电压互感器的作用
电压互感器的作用就是将高电压按照一定比例关系,转换成100V或者是等级更低的标准二次电压,来为保护、计量以及仪表装置的安全运行提供电能。同时,电压互感器的另一个作用是将高电压与工作人员隔离开来。虽然电压互感器的工作原理也是按照电磁感应原理进行的,但是其电磁结构的关系与电流互感器相比正好是相反状态。电压互感器的二次回路是一种高阻抗回路,回路的阻抗大小决定二次电流的大小。一旦二次负载阻抗发生减小时,将增大其二次电流,一次电流则会自动增大一个分量,以此来保持一、二次侧之间电磁的平衡关系。换句话来说,电压互感器就是一个限定结构及其使用形式的特殊变压器。
3、电压互感器的变比
电压互感器的变比,等于其一次额定电压与二次额定电压的比值,也等于一次绕组匝数同二次绕组匝数或三次绕组匝数之比。
由电压互感器高压绕组并联在系统的一次电路中,二次电压U2和一次电压行成比例,就可以反映出一次电压的数值。一次的额定电压UIN,一般都和电网的额定电压值相同,二次的额定电压U2N,一般为100V、100/V、100/3V。
电压互感器的一、二次绕组额定电压的比,就是电压互感器的额定变比KN,则有
        KN= ≈≈         (2-1-1)
式中N1、N2为电压互感器原、副绕组的匝数。
由式(2-1-1)可得出,如果已知二次电压U2的数值,就可以计算出一次电压U1的近似值,就是U1=kNU2
4、常用电压互感器二次及三次回路的接线方式:
除发电厂之外,b相接地方式已基本不用,因此以电力系统中常见的三相五柱式(中性点接地)为例,如图1:
                        1   电压互感器连接图
二、PT断线判断依据
由于微机保护制造厂家不同,各类型的微机保护PT断线判据也略有不同,在此以南京南瑞LFP-902保护为例:
1)三相电压向量之和大于8V,即Ua+Ub+Uc>8V,起动元件不起动。(不对称断线)
2)三相电压绝对值之和小于0.5Un,任一相有电流且大于0.08 In。(对称断线)
3)三相电压绝对值之和小于0.5Un,KK 把手在合后位置且跳闸位置继电器TWJ 不动作。(对称断线)
三、PT断线查找与分析
发生PT断线总的来说有三大类:一是保护装置内部故障;二是二次回路故障;三是电压互感器故障。装置内部和电压互感器故障出现的几率较小,而且电压互感器出现故障现象比较明显,容易判断。二次回路出现的问题最多。
1、由中性点接地不牢引起的断线分析
我局220kV施家坪变电站一条110kV线路发生过一次PT断线,保护装置采样的零序电压达到8V左右,测量出三相电压有低微的不平衡,初步怀疑是由于装置原因引起,厂家经过分析和计算认为保护装置判为PT断线是正确的。检查电压互感器端子箱处,二次输出电压无异常,同母线上其余回路电压也正常,百思不得其解,最后检查发现保护装置端子排上N线压接不紧,N线接牢后恢复正常。
我局110kV老熊井变电站在综自改造过程中也发生过一次类似的PT断线,一台电压互感器正在检修,另一台运行,两段母线二次电压并列运行。经检查发现一相电压与其它两相电压相差近10V,三相电压明显不平衡。根据经验,在中央信号继电器屏检查一侧N线接地 良好,检查电压互感器端子箱处却发现三相输出电压存在明显不平衡,并且N相接地不牢,再到中央信号继电器屏检查发现另一侧端子排N线接地不牢,分析认为可能原因是拆除电缆过程中把两侧N线短接线碰松,造成PT断线。两侧N线重新短接后恢复正常。切忌不能在N线接地不好侧直接接地造成中性点两点接地。
2、由中性点经保险接地引起的断线分析
我局500kV石板箐变电站220kV电压回路发生过一次PT断线,从屏顶小母线拆除至500kV主变220kV侧电压回路后恢复正常。逐相拆除时发现拆除相仍有10V左右的感应电压,进一步检查N线接地情况,发现N线经保险接入电压并列装置而且保险已经熔断。
3、由小线压接不牢引起的断线分析
我局220kV施家坪变电站一条110kV线路发生过一次PT断线,经过处理后装置采样零序电压仍有4~6V。检查电压互感器端子箱处输出电压正常,该母线其余回路电压正常,三相电压从保护屏端子排测量没有明显异常,三相电压分别是59V、60V、60V,检查N相接地良好。更换交流采样插件后存在同样问题,用校验仪通入正常电压后装置零序采样电压降为0.1 V。进一步检查交流采样插件上的开入电压,发现A相电压在58 V、59 V之间缓慢变化。把问题锁定在保护屏端子排与交流采样插件之间的回路上,最后检查发现保护屏端子排内部配线A相压接不牢,压接牢固后恢复正常。
4、由PT二次低压空开故障引起的断线分析
这一类问题比较简单,保护装置采样具有明显的断相特征,比较容易发现故障点,在此就不再举例说明了。
5、由电压互感器的引伸问题引起的断线分析
电压互感器二次及三次回路必须有一个接地点,目的是防止一次高电压串至二次或三次回路中,保护设备与人身安全。还考虑一、二次分布电容对人和设备的影响。
电压互感器二次回路只允许有一个接地点。若有多个接地点,当电力系统发生接地故障时,各个接地点之间的地电位相差很大,该电位差将叠加在电压互感器二次或三次回路上,从而使电压互感器二次或三次电压的幅值及相位发生变化,进而造成阻抗保护或方向保护误动或拒动。
二次回路与三次回路分开,不能将由互感器端子箱引出二次回路的四根线中的N线与三次回路的零线N’合用一根线。否则,三次回路中的电流将在公用N线上产生压降,有可能导致零序方向保护不正确动作。
N线不能经保险接地,正常运行时N线不带电,如果保险熔断,很难发现,致使电压互感器二次及三次回路失去接地点。
四、结束语
PT断线的原因很多,其中N线接地不好造成三相电压的不平衡是一个很重要的因素,不过大家只要掌握了电压互感器的原理及二次回路接线要求,找出一些共性问题,再采用分段排查的方式,处理起来应该是很有效的。

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