#变电站电压互感器二次回路电压异常的原因分析和监控措施

1、变电站电压互感器 二次回路电压异常的原因分析及监控措施 电压互感器二次电压是电力系统的稳定运行的基本条 件，同时也是我们电能计量的基本要素。因此电压互感器二 次电压回路电压的损失或缺失，直接影响了电力系统的安全 稳定运行及电能量计量的准确性。本文从分析电压互感器二 次电压损失的形成机理入手，重点分析电压互感器二次电压 损失的原因，提出最为合理的二次电压损失治理方案，并对 二次电压缺失提出有效的治理、监控措施。 一、电压互感器二次回路压降的重要地位 随着电力市场的不断发展壮大，电能计量的正确性成 了企业得以生存发展的命脉，做好 PT 二次回路电压损失的 管理和改造及二次电压缺失的监控工作，既保证

2、了电能计费 的公正合理又大大减少了企业资源的流失。正确的电能计量 对核算发、供电电能，综合平衡及考核电力系统经济技术指 标，节约能源，合理收取电费等都有重要意义。在电力系统 中开展电能计量的综合误差测试是实现电能正确计量的基 本技术办法之一。电能计量的综合误差包括电能表、电流互 感器、电压互感器的计量误差以及电压互感器到电能表的二 次回路线路压降 （简称为 PT 二次电压损失 ）。当电能表、 互感 器的计量误差经法定计量检定机构检定合格后，安装到电力 系统运行，因此电能表、互感器的误差在运行中变化很小，对电能计量的影响是可知的， PT 二次电压损失对电能计量 的影响是变化的，其大小是导致电压量

3、测量产生偏差。PT 二次电压损失问题是电力发、输、变、配企业普遍 存在的老问题，它直接导致电能计量误差，这种计量误差直 接归算到电能计量综合误差之中。电压互感器装置在变电设备现场，二次电压需要通过几 十米至几百米的电缆及各种辅助接点接到控制室，供继电保 护、自动装置、 测量仪表的电压线圈及电能表电压回路使用。 这些负载的大小，决定了二次回路电流的大小。由于二次回 路电缆导线和各种辅助接点直流电阻的存在，在电缆两端产 生了电压降，使负载端电压低于 PT 端电压 U 伏，产生了幅 值（变比 ）和相角误差。其误差大小决定于二次回路直流电阻 大小、负载大小 （二次电流大小 ）、性质 （负载功率因数 ）

4、及其连 接方式。有文献指出，某省网年售电 100 亿度， PT 二次电压损 失平均为 1 伏，按 PT 二次额定电压为 100 伏计算，漏计电 能为 1 亿度，按 0.2 元 /度计算，损失电费 2000 万元。文献 指出，某发电厂 110kVI 段电压互感器二次回路压降为 0.62 。 110kVI 段电压互感器二次回路压降超标， 直接影响到 3 号发 电机关口电能表计量装置的准确计量。 3 号机每年平均上网 电量为 2 亿千瓦时，丢失电量 W=W*0.62=1240000kWh ， 即年损失电量达 124 万度。从上述例子中，可以看出 PT 二次电压损失直接影响电 能量计量的准确度，由于

5、PT 二次电压损失的单向性，致使 电力企业漏计电能，导致巨额经济损失。二、电压互感器二次回路电压损失原因 、措施 电压互感器二次回路电压损失的直接原因就是回路阻 抗和回路电流的增大以及干扰等 ，分析电压互感器二次回 路电压损失得从电压互感器二次回路的实际接线入手。1、电压互感器二次回路接线全图：1）、 PT 二次接线端子 PT 端子箱端子排 PT 一次 刀闸辅助接点 PT 端子箱端子排二次保险 电力电缆控制室中继屏（ PT 电压并列继电器） 保护屏电压切换箱电度表屏接线盒 电度表2）、PT 二次接线端子 PT 端子箱端子排二次保险 电力电缆控制室中继屏 （ PTI 、II 母电压切换继电 器）

6、保护屏电压切换箱电度表屏接线 盒电度表3）、PT 二次接线端子 PT 端子箱端子排 ZKK 电 力电缆母联辅助屏（ PT I 、 II 母电压切换箱） ZKK 电度表屏 I、II 母电压箱（继电器） ZKK 接线盒电度表 以上是我公司电压互感器二次回路的实际接线的三种接线方式，2、由此分析电压互感器二次回路阻抗产生的原因：1）、电压互感器二次电压连接电缆的阻抗；2）、接线端子与导线接头存在的接触电阻；3）、刀闸辅助接点、切换继电器触点存在的接触电阻；4）、二次保险（ ZKK ）的接触电阻；5）、由于电气元件都为铜金属制作电气元件的接头、触 点接触面氧化、腐蚀等原因产生的接触电阻；6）、二次回路

7、设计不合理，使回路转接点过多，过长而 增加的导线阻抗；7）、二次线接头、连接片压接不良；8）、刀闸辅助接点切换不良；9）、切换继电器线圈电压欠压或触点接触不良；10）、二次保险（ ZKK ）接触不良；11）、二次插头接触不良。12）、三相四线电能表中性线未与电压互感器中性线做 良好连接。3、降低电压互感器二次回路阻抗的措施从而降低电压互感 器二次压降：1）、增大电压互感器二次回路连接导线横截面积，为了 满足电能计量装置技术规程 DL/T448-2000 规定，同时 最大限度的减少二次回路连接导线的阻抗，在实际工作中，电压互感器二次回路线路横截面积一般选为 6mm2）、用与连接导线想适应的端子排

8、连接导线。虽然在实 际工作中，电压互感器二次回路连接导线的横截面积选为 6mm 。但是往往一些电度表屏、电压切换屏、 PT 端子箱等 装置中提供的接线端子排规格过小，使连接导线压接不牢 固，或容易破坏导线接头，使接线端子与导线接头存在的接 触电阻增大；3）、使用全封闭刀闸辅助接点，减少接点灰尘污垢侵袭 和氧化程度；采用多接点并用，减少接触电阻。目前只有少 数几座老 220kV 变电站 35kVPT 二次电压经 PT 刀闸辅助接 点直接切换。4）、定期检查切换继电器，打磨切换继电器接点。尽快 淘汰老的中央信号继电器屏，改为全密闭的电压切换箱。全 密闭的电压切换箱的箱体是全密封的，而切换继电器则为

9、全 密闭，且接点都为双并联使用。大大降低了接触电阻，杜绝 了接点灰尘污垢侵袭和氧化，并且具有自保持功能。5）、对于电度表的切换回路宜应使用全封闭的电压切换 箱；6）、将二次保险更换为合格的二次电压空气开关。因为 二次保险接触不良造成电压互感器二次电压降低的现象经 常发生。7）、将电压互感器二次连接导线裸漏在空气中的线头做 抗氧化措施，比如镀锡、涂抗氧化剂等。实践证明电压互感 器二次连接导线接头氧化在电压互感器二次电压压降中占 有的比例较大。8）、尽量缩短电压互感器二次回路的长度，减少电压互 感器二次回路中间连接点。把计量绕组和保护绕组各自独立 的电压互感器，计量二次电压切换和并列装置直接装在电

10、度 表屏上。即缩短了电压互感器二次回路的长度，又减少了电 压互感器二次回路中间连接点。9）、按照有关规定及电压互感器二次回路运行的实际状 况，定期在停电的情况下检查和处理电压互感器二次回路， 处理接头、端子排、触点、接点氧化、生锈、污垢、腐蚀等 情况。10）、按照有关规定及电压互感器二次回路运行的实际 状况，定期测试电压互感器二次回路阻抗、压降，以便发现 问题并及时解决。4、减少电压互感器二次回路电流从而降低电压互感器二次 压降一般情况下，电压互感器二次计量绕组和保护绕组是分 开的，计量绕组负载为电能表等，负载电流小于 200mA ，因而现场测试若发现电压互感器 次回路电流大于 200mA 时

11、，可采取以下办法减小电流：1）采用专用计量回路目前电压互感器二次一般有多个绕组，且计量绕组和 保护绕组各自独立。否则电压互感器二次回路电流较大。（2）单独引出电能表 当保护和计量共用电压互感器一个二次绕组时，所共 用电缆对于计量表计、保护装置较多的情况，使该电缆导线 中电流较大，可通过专用电缆将电压互感器二次电压单独引 至电能表。专用电缆中的电流因只有电能表计的负载而减 小，因而电能表计回路的电压互感器二次回路压降也较小。（3）选用多绕组的电压互感器 对于新建或改造电压互感器的情况，有的电压互感器 有两个二次主绕组和 1 个辅助绕组， 可取主绕组中的 1 个作 为电能计量专用二次绕组，这样该回

12、路因只接有电能表而使 电流较小，从而压降也较小。（ 4 ）装设电子电能表电子电能表功能全，往往 1 只表可代替有功、无功， 最大需量及复费率等表，因而可减小电能表计数量，同时电 子电能表输入阻抗高，单只表负载电流只有 30mA 左右，因 而使得电压互感器二次回路电流大大降低，压降也就较小。5、解决电压互感器二次电缆中外磁场感生电势的干扰：1）、在电压互感器二次回路中，所有连接电缆首端、末 端保护屏蔽层部分可靠接地，以屏蔽外磁场在电压互感器二 次回路连接电缆中感生电势，造成电压互感器二次电压不平衡；2 ）、电压互感器二次电压回路中 N600 必须有且只有一 点可靠接点。防止电压互感器二次电压连接

13、电缆因抗干扰措 施不好，而使 N600 中有感应电压使之不为零。杜绝电压互 感器二次电压回路 N 有两点以上的接地， 两个地之间因为有 阻抗和电流的原因而产生电位差，从而使 N600 中有电压， 造成电压互感器二次电压不平衡。三、电压互感器二次回路电压缺失原因及措施 以上介绍了电压互感器二次压降产生的原因和措施,这种压降是指幅值较小 ,很难消除只能减小的压降。 但是这些不 能反应电压互感器二次电压缺失的异常情况。在电网正常运 行中，电压互感器二次电压异常情况时有发生，这种异常情 况可以完全消除。主要有以下几种情况：1、电压互感器二次电压缺失的原因： 电压互感器二次电压缺失异常的产生，和很多原因

14、有 关：（主要从二次方面考虑）1）、电压互感器本身性能损坏。这种情况电压互感器会 有异音等异常情况；2）、电压互感器二次电压连接电缆因抗干扰措施不好， 外磁场可能在电压互感器二次回路连接电缆中感生电势，这 种情况会使电压互感器二次电压三相均有压降且不平衡；3）、电压互感器二次电压回路零线与电能表的零线都就 近有两点接地，由于接地网允许有一定的阻抗值这个阻值上 形成的压降在测得的二次压降值中占有很大的比例，使得二 次压降的测试值偏离实际压降值 ;4）、电压互感器二次电压回路零线与电能表的零线未可 靠的连接并接地，当使三相电压不平衡时，电能表、电压互 感器中性点电压漂移不一致，使得测量不准确。5）

15、、电压互感器二次电压回路 ZKK 有一相或多相脱扣；6）、电能计量装置采样回路出错，使之采集的电压互感 器二次电压有误差；7）、电压互感器二次电压回路中，电缆线芯接头虚接、 压接不牢等原因，这种情况会使虚接相电压缺失，直至接头 虚接、压接不牢情况消除；8）、电压互感器二次电压回路中， ZKK 或二次保险接触 不好，使回路阻抗增大，从而产生二次压降；9）、PT 刀闸辅助接点因氧化、老化、污垢、接触不到 位、接触压力不够、虚接等原因，从而使该点有电位差。 a） 、 对于用 PT 刀闸辅助接点直接切换电压互感器二次电 压的回路，会使电压互感器二次电压产生压降。b） 、 对于用 PT 刀闸辅助接点直接

16、启动电压互感器二次电 压切换继电器的回路， 会因 PT 刀闸辅助接点处存在电位 差，使加在电压互感器二次电压切换继电器线圈的电压 降低，从而使切换继电器不吸合或吸合无力，这样就会导致电压互感器二次电压缺失。10 ）、 电压互感器二次电压切换继电器因长期使用， 其性能损坏使之吸合不力；或因为切换继电器触点氧化使之 接触电阻增大，从而产生压降。11）、PT 端子箱密封不好。 正常运行时， 由于气候干燥， 常年少雨、灰尘大，空气中的污物比较多，全部吸附在二次 线及端子排上。当天气是阴雨或潮湿时，就会在电压互感器 的二次接线、端子排表面形成一个导电层构成回路，致使电 压互感器的二次侧发生单相接地或电压

17、降低。12）、对于通过手车插头引出的电压互感器二次电压， 插头插接不紧、插错，经常导致电压互感器二次电压缺失2、电压互感器二次电压缺失的措施：1）、保持电压互感器二次接线盒密封干燥、接线端子及 导线清洁，穿入接线盒电缆绝缘完好，必要时做加强绝缘。 防止从电压互感器二次电压保险（电压空开）到电压互感器 二次接线盒之间的回路上出现接地、短路等情况而烧坏电压 互感器；2）、在电压互感器二次回路中，所有连接电缆首端、末 端保护屏蔽层部分可靠接地，以屏蔽外磁场在电压互感器二 次回路连接电缆中感生电势；3）、保证电压互感器二次电压零线有且只有一个可靠的 接地点，杜绝电压互感器二次回路中零线断线和零线绝缘不

18、好出现的碰设备外壳而滋生的隐形接地情况的发生；4）、电压互感器二次回路新装或更换初期，就要做好回 路绝缘、回路阻抗测试工作，防止有绝缘破坏或接头虚接情 况的发生；5）、在电压互感器二次回路中做好防接地、短路情况的 发生，有工作时宜应做好相应的安全措施，大大降低电压互 感器二次回路的故障率；6）、电压互感器二次回路中，二次保险由于长时间运行 而使压接片失去弹性，使之与保险管接触不好的情况经常发 生，往往产生大的电压损失。所以应更换合格的电压空气开 关；7）、定期检查切换继电器，打磨切换继电器接点。尽快 淘汰老的中继屏及电度表屏中的切换继电器，改为全密闭的 电压切换箱。全密闭的电压切换箱的箱体是全

19、密封的，而切 换继电器则为全密闭，且接点都为双并联使用。大大降低了 接触电阻，杜绝了接点灰尘污垢侵袭和氧化，并且具有自保 持功能。8）、PT 刀闸、线路 I、II 刀闸辅助接点应采用密封好， 符合要求的辅助接点。并使辅助接点与刀闸的一次位置相对 应，并应接触良好，对于切换用还应多接点并联；9）、保证电压切换箱（切换继电器）的正负电源直接取 之 220 伏电源，严禁在该回路中串接无关元器件，防止切换继电器因线圈电压不足而吸合无力；10）、定期校验电压互感器二次回路上的计量表计、切 换继电器等元器件；11）、定期测量电压互感器二次回路阻抗、电压损失， 发现问题及时解决；12 ）、应将 PT 端子箱

20、良好密封， 保持干燥清洁。 防止灰 尘污物吸附在二次线及端子排上，由于受潮使电压互感器的 二次接线、端子排表面形成一个导电层构成回路，致使电压 互感器的二次侧发生单相接地或电压降低；13）、对于通过手车插头引出的电压互感器二次电压， 注意检查插头情况，要插接正确并接触良好。四、电压互感器二次电压监控措施： 1、新建或改造的电压互感器二次电压回路新问题 在以前变电站的设计中，每一供电线路、变压器各侧计 量用 PT 二次电压，与这一线路或变压器各侧保护共用一个 PT 二次电压。 因为保护对 PT 二次电压要求很高， 所以对每 一间隔、每段母线的 PT 二次电压的监控措施很多。如：调 度时时监控每段

21、母线的电压、每一间隔的功率；保护装置还 有 PT 断线、 PT 异常、复压闭锁、 PT 空开脱扣告警等。对 于电压互感器二次电压的多数异常都能及时迅速的反应出 来，以便运行值班人员、检修人员及时准确的处理。但是，随着电能计量对于电压互感器二次电压压降的要 求越来越高，按照有关要求，新建或改造的电压互感器有两 个二次主绕组和 1 个辅助绕组，保护和计量用 PT 二次电压 分开，取主绕组中精确度高的 1 个作为电能计量专用二次绕 组。虽然这样该回路因只接有电能表而使电流较小，从而压 降也较小，但是，我们却忽略了电压互感器二次电压方面的 一些新问题。1）、由于计量用电压互感器二次电压回路为独立回路，

22、 在新建或改造电压互感器的过程中，只设计了 PT 二次空开 脱扣这一信号， （有的改造工程中这一信号也没有） 。2）、对于变电站内每一电压等级的每段母线计量用电压 互感器二次电压，没有任何测量点，所以运行值班人员无法 发现计量用电压互感器二次电压的异常情况。对于计量用电 压互感器二次电压全母线电压都缺失的情况，也很难在电能 计量数据中发现。因为该段母线上的电量是平衡的；3）、变电站内单一供电线路或变压器各侧计量用的PT二次电压，没有任何监测 PT 二次电压异常的措施。虽然单 一供电线路计量用的 PT 二次电压的缺失，可以通过该电压 等级母线电量平衡发现或找出，从而补上漏计电量。但是， 不能保证准确性。2、电压互感器二次电压监控措施 1）、将计量用各电压等级母线的电压互感器二次电压， 在控制室的最末端引至公共遥测屏（若遥测点不够请厂家增 添）。在调度信息主站可以同时在线检测保护和计量用的母 线电压，并且相互印证，更容易发现电压互感器二次电压异 常情况。2）、在计量用的电压互感器并列装置、每一间隔的电压 切换箱中，设计 PT 二次电压消失、断线、不平衡、欠压、 过压告警等功能（需厂家配合实现） ，及时发现单一间隔或