电磁式电压互感器引起的异常现象及其处理方法

电磁式电压互感器引起的异常现象及其处理方法接线错误引起的异常现象（一）中性点不接地系统在35kV及以下中性点不接地系统中，国内目前都是利用电磁式电压互感器开口三角构成的绝缘监察装置来监视系统的绝缘状况的，其接线及相量图如图2－1所示。

图2－1中性点不接地系统母线的电压测量及绝缘监察接线及相量图

（a）接线图；（b）正常情况下的相量图其工作原理是：当高压电网的绝缘正常时，由于电网三相电压对称，辅助二次绕组开口三角两端电压为零，即认Ua’x’=U’a+U’b+U’c=0，绝缘监察装置不动作；当高压电网发生单相接地故障时，在辅助二次绕组开口三角两端将产生零序电压，此时，认Ua’x’=U’a+U’b+U’c=3U’0≠0(U’0表示辅助二次绕组每相零序电压）。著A相完全接地，其相量图如图2－2所示，由相量国可求出队。Ua’x’=3U’a，即开口三角绕组两端的零序电压是辅助二次绕组在正常情况下相电压的3倍。

图2-2A相接分时的相量图

（a)一次电压相量；（b)开口三角电压相量通常，绝缘监察装置的电压整定值为15～30V。若开口三角绕组两端的零序电压3U’a0。大于该整定值，则使绝缘监察装置发出援地信号。由于上述绝缘监察装置是根据中性点不接地系统中发生单相接地时在开口三角绕组两端出现零序电压的原理工作的，而实际电网中除单相接地外，还有多种原因如铁磁谐振、耦合传递等都会使开口三角绕组两端出现零序电压，并可能导致绝缘监察装置动作。由于此时系统并没有真正接地，而装置却发出了接地信号，所以称之为“虚幻接地”。本部分仅对由电磁式电压互感器接线错误引起的“虚幻接地”及其他异常现象进行分析，并指出处理方法。接线错误引起的异常现象在现场时有发生。例如吉林、辽宁、安徽、湖南等地都曾出现过，它给运行人员迅速分析、判断故障带来一定的困难，所以研究这类异常现象具有实际意义。常见的异常现象如下；（1）绝缘监视用电压表中性点没有直接接地，而是经开口三角绕组接地，如图2－3(a）所示。（a)(b)图2－3错误接线之一

（a）接线图；（b）相量图正常运行时，电压互感器二次测三相电压对称，开口三角绕组两端电压为零。由于电压表作星形连接，虽然中性点经开口三角绕组接地，但是每块电压表测得的仍然是实际的相电压。然而，若系统发生单相接地如A相接地，显然，A相对地电压为零。由图2－3（a）可知，a相电压表V。测得的电压即为开口三角绕组两端的电压，由于系统一次例接地时开口三角绕组两端的电压为100V，所以，电压表V。的指示值即为100V所对应的电压值，此值较正常时为高，实属异常。对于b、C两相电压可由国2－3（b）所示的错误接线下的相量图求出。在相量图（按到边实际电压计算）中Ub=Uc=100VUa’x’=100V则U″b=U″c=2×100×COS75°=52(V)即U″b=U″c<100√3=57.74(V)由此可见，这种接法在系统发生单相接地时，绝缘监视电压表的读数与正常运行时相比则是一相升高（实际的接地相）、两相降低（非接地相），并可能发出接地信号。这样就给运行人员判断、分析故障带来了困难。避免的方法是：接线后由专人进行认真检查，确认无误后方可投入运行。（2）绝缘监视电压表中性点没有直接接地，而是经过开口三角绕组的某一相绕组接地，如图2－4所示。这种接法的后果是在系统正常运行情况下，绝缘监视电压表的读数不是正常值，因而造成“虚幻接地”现象，分析如下：电压表的中性点经开口三角绕组中的C’Z’绕组接地，各电压表的数值可由图2－4所示相量图求得：a相电压表Va的读数|U’’a/|=|Ua-U’c|>Ua（正常值）b相电压表Vb的读数|U’’b/|=|Ub-U’c|>Ua（正常值）C相电压表Vc的读数|Uc-U’c/|=|Uc|-|U’c|>Ua（正常值）图2－4错误码接线之二（a）接线图；（b）相量图所以，对正常情况而言，此时a、b两相电压升高，c相电压降低（容易被认为是。相接地）。下面再用数值来进行计算分析。着电网为6kV系统，则正常情况下Ua=6000／√3=3464（V）Uc=6000／√3=2000（V）此时U"b=U"a=√34642+20002+2×3464＋2000×COS60°=4788.2（V）C相电压U″c=3464_2000＝1464V与现场的实测结果4800V和1500V基本相符。避免的方法是：接线后由专人进行检查。确认无误后方可投入运行。（3）辅助二次绕组极性接错。如图2－1所示，在中性点不接地系统中。绝缘监察装置的正确接线是开口三角绕组每相首尾依次相接串联成开口三角，正常情况下相量图是个闭合的三角形，即开口三角绕组两端电压为零。若一相接反，如图2－－5（a）所示，则在系统正常的情况下，辅助二次绕组的相量如图2－5（b）所示。可见，此时开口三角绕组两端电压的Ua’c’=2U0（认为辅助二次绕组在系统正常时每相绕组的相电压）。因此也会导致绝缘监察装置动作而发出援地信号，出现“虚幻接地”现象。避免的方法是：辅助二次统组串接好后，测量开口三角绕组两端电压，系统正常情况下其电压为零则正确，反之接线错误。（4）误接二次线。在某35kV变电所的10kV电压互感器柜（GG一1A一54）中，电压互感器中性点是通过去穿保险器FN接地的，且b相的接地点M与击穿保险器N连接（用虚线表示），如图2-6（a）所示。这种接线在投产运行时正常，但在运行中遇到雷电波的冲击后，却发生了烧毁事故。事故后误认为是电压互感器的质量问题，于是就更换损坏的电压互感器和击穿保险器，并投入运行。投运后无异常现象，但在线路遇到雷电袭击时，又发生了类似事故。

图2-5一相接反的接线图和相量图

（a）接线图；（b）相量图

图2-6电压互感器的二次侧接线

（a）错误；（b）正确分析表明，产生上述异常现象的原因是由于厂家误将击穿保险器的接地端与电压了感器二次侧b相接地点直接连接，而且，b相接地点M置于绕组与熔断器民之间。对于这个接线，当击穿保险器击穿时，就形成了二次测b相统组直接短路，从而导致电压互感器烧损。避免的方法是。将二次侧b相接地点M移至b相熔断器民外侧，如图2-6（b）所示。且应定期检查击穿保险器，使其保持完好。中性点直接接地系统在中性点直接接地系统中，保护和测量用的电压互感器大多是单相串级电磁式的，其工作原理与一般单相变压器相似；但是，正常运行时，电压互感器的二次负载仅是仪表和继电器的电压线圈，其阻抗很大且不变化，通过的二次电流很小，接近于空载状态。串级式电压互感器的电压比为(UN/√3)|(0.1/√3)|0.1Kv,UN为系统额定线电压。现场常用的接线方式如图2－7．图2－8和图2－9所示。但是，由于在检修和试验时，均需将二次端子从本体拆下，待工作结束后恢复。在拆接二次端子的过程中，如果工作人员没有做好标记或稍有疏忽，就可能将二次端子接错，或使接线板上邻近的两接线鼻碰到一起，无论哪种情况，都会使电压工感器二次电压或开口三角电压发生变化，轻者影响保护装置动作和仪表指示，重者烧坏二次引线、端子排或电压互感器，给电压互感器运行带来很大威胁。

图2-7电压互感器辅助绕组顺接

（a)原理接线图（b）端子箱二次端子排实际接线

图2-8电压互感器辅助绕组反接

（a）原理接线图；（b）端子箱二次端子排实际接线

图2-9电压互感器A相二次接线板图电压互感器接错线及引起的异常现象如下；（1）二次主、辅绕组首端接错。着电压互感器按图2－7（a）接线，且图2－7（b）端子箱二次端子排实际接线不变，但在恢复图2－9所示的二次接线板线头时，将a与a’互换接错，则A相二次主绕组在端子排处短路，100/√3V的电压加在电压互感器二次主绕组和连接线上，绕组短路阻抗经测试约为0．6Ω，电压互感器到端子排连接线和各接头电阻约为0．170，回路总阻抗Z约为0．77Ω，口路内流过的短路电流I=57.7/0.77≈75（A）。因电压互感器二次主绕组导线为3．2mm的漆包线，大于连接电缆截面，且浸在油中，散热条件好，不易被烧坏，所以首先烧坏的是接头部位或连接线。若电压互感器按国2－8（a）接线，且图2－8（b）端子箱二次端子排实际接线不变，但在恢复图2－9所示的二次接线板线头时，将a与a’互换接惜，则A相二次主绕组电压由原来的100V升高为100V，各相间电压变化如国2－10所示，Uab、Uca变成了外Ua’b、Uca’，电压由原来的100V升高为138．2V，故一次相应的线电压表指示为152V。二次辅助绕组在正常情况下因各相电压相等，开口三角处无电压或有很小的不平衡电压。a、a’换接后，Ua’变成了Ua，电压由100V降为57．7V，在开口三角产生42.3V电压。例如，某局按图2－7接线的JCC�110型电压互感器的端子箱和A相二次接线盒冒烟，检查原因是二次主、辅绕组首端互换接错，使二次绕组短路，导致A相电缆和端子排烧坏。（2）二次主绕组首、尾两端于互换接措。电压互感器不论是按图2－7或图2－8接线，在恢复图2－9所示二次接线板线头时，若将a与工互换接错，则二次主绕组电压相量图如国2－11所示。线电压Uab、Uca由原来的100V降为＞100√3V，一次相应的线电压表指示由110kV降为63．5kV，所有取A相电压的保护装置将受到影响。（3）二次辅助绕组首、尾端子互相接错。辅助绕组首、尾两端子互换接错后，其电压相量图如图2－12所示。这时开口三角绕组的电压为2倍单相电压，即200V，对零序保护用的功率方向有影响，可能造成误动或拒动。

图2－10二次主绕组电压相量图

2－11二次主绕组电压相量图

2－12辅助绕组电压相量图（4）二次主绕组首端与辅助绕组尾端互换接错。着电压互感器按图2－7接线，二次主绕组的线电压由原来的100V降低为86．6V，一次相应的线电压指示由原来的110kV变为95．3V，所有取自A相电压的保护装置将受到影响，可能造成带方向的保护误动或拖动。二次辅助绕＆atw量也发生变化，这时开口三角绕组的电压为57＋100＝157.7V，它对零序保护用的方向元件造成影响。若电压互感器按图2－8接线，二次主绕组首端与辅助统组尾端互换接错后，二次主绕组被短路，其结果与（1）相同。（5）二次主、辅绕组首、尾两端均互换。二次主绕组的线电压Uab、Uca由100V升高为138．2V，一次相应的线电压表指示由原来的110kV变为152kV，二次主口路中与A相有关联的电压元件承受高于正常值的电压。同时辅助绕组开口三角出现42.3V的电压。例如某大修后送电的110kV母线电压互感器，就曾出现电压表指示到头，超过线电压数值的现象。经检查，发现是上述原因造成的。（6）一次测天馆断器保护，二次侧电缆接错。某发电厂110kV系统，中性点直接接地，母线电压互感器的接线如图2－－13所示。当母联断路器QF由电网给母线送电时，发现母线电压表V指示不正常，接的是ac线电压，但指示值却仅为相电压，即110／√3kV。当进行检查时，就发现电压工感器c相已经冒烟、喷油。随即拉开QF，但电压互感器的C相及二次测电缆已经烧坏。究其原因是电压互感器C相二次出线的两根电缆芯接错了，如图2－13（C）所示。它是由于查线后标记弄错造成的。显然，按图2－13（C）接线，当C相电缆与中性点引出电线发生短路时，如图2－13（a）的d点所示，电压互感器c相绕组就被短路，由于其一次测天高压熔断器保护，而短路点d又在自动空气开关QA的前面，故属于无保护区，在短路电流的长时间作用下，使电压互感器和二次电缆过热烧毁。电压互感器二次电缆的正确接线如图2－13（b）所示。(a)

(b)

(c)图2－13电压互感器接线图

（a）短路示意回；（b）二次电缆正确接线；（c）二次电缆错误接线避免上述异常现象的方法是：1）工作人员要加强责任心。在电压互感器安装和检修工作中，拆接线端子时，要做好标记，恢复时应对号连接。2）新装或检修试验后，电压工感器投运前一定要详细地检查二次接线，测量各相直流电阻，确认接线正确后再投入运行。3）值班人员在对电压互感器充电时，要注意监视电压表的指示，发现异常迅速采取措施。4）制造厂在生产过程中，要保证接线板背面线端门有足够的距离，防止形成短路。电磁式电压互感器励磁特性不同引起的异常现象当采用三台单相电压工感器构成绝缘监察装置时，通常都选用三台同一厂家、励磁特性很同的单相电压工感器。但是，若选用不当，会出现下述异常现象。1．输出电压不平衡例如，东北某钢厂曾用三台JDZJ�6单相三绕组电压互感器组成三相组作测量和保护用。当合问时发现三相输出电压不一致，相差约20％。但是，当用一台单相电压互感器分别接到A、B、C三相的电源上，所测量的电压却非常一致。可以认为是产品本身的问题。现场验证性试验表明，这个看法是正确的。2．虚幻接地现象某单位曾用三个厂家生产分励磁特性不同的电压互感器构成绝缘监察装置，然而投入运行后出现“虚幻接地”现象。上述异常现象产生的原因是三台电压互感器的激磁阻抗不相等，相当于三相不对称负载，这样会使中性点产生位移，零序电