继电保护用电压回路的分析

郭会峰

（国网山西省电力公司晋城供电公司，山西 晋城 048000）

继电保护用电压回路的分析

郭会峰

（国网山西省电力公司晋城供电公司，山西 晋城 048000）

在继电保护电压回路中需注意几个问题，结合现场实际，详细分析了在电压回路中涉及到的电压互感器（PT）二次回路短路、反送电、N 600两点接地造成保护不正确动作、电压的检验方法、核相等问题，通过深入细致的分析，有利于继电保护人员及时发现在工作中未曾意识到的问题，从而避免继电保护三误的发生，提高继电保护的正确动作性，保证电力系统的安全稳定运行。

电压回路；继电保护；电压互感器

0 引言

在电力系统运行过程中，系统发生故障，继电保护动作过程中，伴随着电流增大，电压降低，保护取其电流电压的特征，从而作用于断路器跳闸切除故障，保证系统的稳定运行。在实际运行中由于电流特征明显，大家关注的电流比较多，而忽略电压的影响。本文主要阐述电压回路在继电保护中的重要性。

在变电站中电压互感器俗称TV或PT,一般变电站电压互感器有母线电压互感器、线路电压互感器、电容器的放电PT。在变电站电压回路构成中应考虑几个问题，如PT二次回路不允许短路、反送电、N600的一点接地、防止距离保护电压回路失压等，而对于电流互感器而言主要解决开路或饱和问题。

保护主要在几方面涉及到电压：35 kV及以下线路的电流电压速断保护，110 kV及以上线路距离零序保护，变压器的复合电压过流保护、间隙过电压保护，电容器的过压、欠压、不平衡电压保护，以及重合闸、同期、备自投、低周减载等安全自动装置采用，其间电压主要起判别、闭锁、方向用。

笔者从十多年的工作经验中罗列出电压回路出现的问题，以供大家参考。

1 PT短路问题

电压互感器是一个内阻极小的电压源，正常运行时负载阻抗很大，相当于开路状态，二次侧仅有很小的负载电流。当二次短路时，负载阻抗为零，将产生很大的短路电流，会将电压互感器烧坏。事例如下。

其一，在一次10 kV PT开关柜送电过程中，发生PT开关柜二次线烧损，经查发现连接PT至航空头二次连线包封的蛇皮管金属皮刻伤二次线，发生PT二次短路。这里还应注意，从PT下来的二次线必须先经保险或空气开关，为了防止PT二次反送电，还需二次电压经刀闸辅助接点切换，与一次接线方式保持同步。其二，因为PT的辅助，二次绕组正常时没有电压而得不到监视，所以辅助二次回路不串接保险，由此导致发生多起PT开口二次回路短路，在一次PASS开关送电过层中，PT二次线烧毁，原因为PT辅助二次绕组在连接成开口三角的接线中，打连错误，凤凰端子的连片把C相短接。其三，在一次110 kV母线送电过程中，母线PT二次线烧毁，原因为a601在PT刀闸二次辅助接点盒内对接错误短路，用万用表检查时刀闸在分位，测量二次回路电阻为无穷大，没有被检查出来。其四，在一次35 kV母线送电过程中，笔者核相发现A相电压不正确，且发现N600二次电缆芯有温升，停下PT检查，发现在A相PT二次接线盒内，接A相头的二次线被划伤与外壳短路，主要原因为二次接线盒内空间狭小，电缆芯为4平方独股铜线，在接完线盖盖子的过程中，把电缆芯绝缘破坏。其五，调试验收过程中，尤其应注意PT开口三角回路的电缆，L630与N600对芯错误接反后，会造成L630与N600在主控室打连起来，正常时发现不了异常，一次系统有接地时，会烧损PT开口绕组。

2 PT反送电问题

其一，注意在一半停电检修改造过程中，应检查停电段母线电压涉及到的所有装置有无干扰电压，尤其母差失灵保护装置，实际是曾发生在变电站一半保护改造过程中，引发母差保护误动事件。事故原因为：人为误短接CT端子，差流条件满足，且恰巧停电母线A相有干扰电压，导致母差失去零序电压闭锁作用。其二，还发生过停电完毕后，监控人员发现停电母线测控还有电压，意识到有反送电危险，通知保护人员检查，经查原因为PT并列装置内为磁保持继电器，没有引常闭接点去翻转，导致两段母线二次电压并列起来，其实这种双母切换功能在线路保护装置试验过程中，同样也会出现这种情况，在试验人员接电压线的过程中，很可能发生二次短路，顶掉运行的PT二次空开，发生此母线段所有装置电压失电。其三，PT并列时，发生违反规程操作，并列板损坏，在某站综自改造工作中，需停一段PT改造，运行人员首先把二次并列上，未断开停电PT二次空开，直接把一段PT刀闸拉开后，挂接地线，恰巧PT刀闸A相辅助节点切换不良，且二次空开容量大没有跳开闸，最终导致PT并列板烧损。

3 保护不正确动作问题

其一，在有电联系的几台电压互感器的二次回路上，必须只能通过一点接于接地网，因为变电站的接地网并非实际的等电位接地网，当大的接地电流注入地网时，在两点接地间会出现电位差，这个电压差引入继电保护的检测回路中，使测量电压数值不正确，波形畸变，导致阻抗元件及方向元件的不正确动作。实践证明，这种情况导致继电保护不正确动作的例子确实很多。其二，在一次春检结束后电容器送电过程中，发生电容器保护不平衡电压保护动作，由于电容器不平衡电压取值非常小，4 V左右，受干扰电压的影响，误动的可能性较高，排除电容器一次故障的原因，结果发现B相放电PT的二次线未拧紧，由于接触电阻的影响在送电过程中产生了不平衡电压。主要原因为试验人员的责任心不强，高压试验人员在对放电PT做完试验后，打开放电PT二次线忘记恢复，若放电PT某相开路，直阻为无穷大，同样会出现此种情况。其三，单间隔保护屏N600与总N600未打连在一起，系统发生故障时，此间隔与电压相关的保护会发生误判，导致保护不正确动作，影响系统稳定运行，这个在做保护试验时保护会不正确动作，在运行时录波器会频繁启动，录波器会报零序电压突变。其四，在110 kV主变送电过程中，主变间隙保护动作跳闸，经查原因为110 kV电压互感器开口绕组B相极性接反，动作电压200V大于定值180V［1-3］。

4 电压二次回路的检验方法

纵观以上列举的电压回路事故及保护不正确动作行为，均存在一个共性问题，即不管是新安装还是改造后均未认真进行回路正确性核对工作。按检验规程规定，必须在送电以前认真核对各相关二次回路接线的正确性，并严格按检验规程完成各种检验，检查无误后方能送电，以杜绝事故的发生。

其一，电压互感器安装竣工后，继电保护检验人员应检查电压互感器的变比、容量、准确级必须符合设计要求，测试互感器各绕组间的极性关系，核对铭牌上的极性标识是否正确。其二，检查电压互感器二次、三次绕组的所有二次回路接线的正确性及端子排引线螺钉压接的可靠性。其三，经控制室中性线小母线连通的几组电压互感器二次回路，只应在控制室将N600一点接地，各电压互感器二次中性点在开关场的接地点应断开；为保证接地可靠，各电压互感器的中性线不得接有可能断开的熔断器（自动开关）或接触器等。独立的、与其他互感器二次回路没有直接电气联系的二次回路，可以在控制室也可以在开关场实现一点接地。来自电压互感器二次回路的4根开关场引入线和互感器三次回路的2（3）根开关场引入线必须分开，不得共用。其四，交流电压回路已在电压切换把手或分线箱处与其他回路断开，并与其他回路隔离完好后，进行二次回路绝缘检查。其五，利用导通法依次经过所有中间接线端子，检查由互感器引出端子箱到操作屏柜、保护屏柜、自动装置屏柜或至分线箱的电缆回路及电缆芯的标号是否正确。其六，新安装或经更改的电流、电压回路，应直接利用工作电压检查电压二次回路，利用负荷电流检查电流二次回路接线的正确性。

在检查电压互感器二次回路中，一般有条件的话，由一次缓慢加压，用万用表测量，检查PT二次接线端子到二次空开接线正确，也可通过对芯检查PT二次接线端子到二次空开接线正确。做好安全措施，PT二次空开在断位，监护PT上无人工作后，在PT端子箱处可用单相试验仪在回主控制室的电压回路二次端子上缓慢加压，可检查所有涉及到的线路保护、主变保护、故障录波器、备自投、低周减载、测量等装置电压是否正确，检查计量电压时需要在计量电压回路中加线电压。

5 主变保护复合电压的试验方法

在做主变复合电压过流保护模拟试验中，继电保护人员往往只重视电流、时间、方向定值是否满足要求，而忽略复合电压定值的试验，这种做法是不可取的。另外也应该做复合电压定值的试验，且明白在主变低压侧故障时，高压侧电压反应不明显，为了提高后备的灵敏性，保护装置复合电压取三侧电压的关系。所以试验复合电压定值时，先让其他两侧电压退出，用试验仪加大于电流定值的电流值，然后调整电压值。试验低电压，三相加正序相电压，试验负序电压,三相加负序相电压。一般定值给的为线电压,需除以得到相电压，输入到试验仪器中校验。在实际试验中发现四方CSC326F唐山版本的主变保护负序电压采用相电压，低电压采用的是线电压，应该引起继电保护人员的注意。

6 小接地系统母线接地报警问题

在常规变电站中，35 kV及以下母线接地报警由中信屏零序过压继电器发出；在综自站中，原先设计由二次消谐器及小电流接地选线通过网线有后台发出，但经过实践检验不可靠，此方案存在两个问题，要么2个装置发生接地时不可靠动作，要么与后台通讯不上，导致监控人员不能够及时发现选拉接地线路，长时间的接地给系统造成很大的危害。后来经过研究决定，采用三个方案：第一，由综合测控装置采集零序电压，设零序电压越限报警，还能够把零序电压采样值送到主站；第二，综合测控装置不具备条件的，在综合测控屏后加装零序过压继电器，继电器接点作为普通遥信接入综合测控装置；第三，由后台做个软件报警，提取发生接地时系统一相电压降低、两相电压升高这一特征，通过站端上送过来的三相电压值对其做平衡校验，可有效解决母线接地报警问题。实践证明，通过第一种或第二种方案再与第三种方案结合，可让监控员很容易监测到系统发生了接地。

7 核相的意义

在新建站启动送电过程中，同电源核相的意义在于证明一、二段PT接线正确，不同电源核相证明两电源相量是否一致，线路一次相序是否正确，两电源是否可以合环运行。这里需要注意一点，在35 kV变电站中，220 kV站来的35 kV线路与110 kV站来的35 kV线路不可以在35 kV母线合环运行，两条线路存在三角与星型角差，在二次核相中就会发现有31 V左右的电压差，此时若合环，会发生撞车，直接引发三相短路，两侧35 kV线路保护速断掉闸，对系统冲击很大。

8 其他问题

第一，为了保证保护用三相电压不同时失压，PT二次空开三相不应同时跳闸，且为了迅速查清PT二次回路相别，PT二次空开应分别单相布置，且每个空开需带辅助接点供监控监视。第二，配置方面，设计应设置PT分屏，在综自站改造过程中，发现在综合测控屏上三个电压等级的电压都集中在此屏，并辐射出去，导致此屏电压电缆太多，施工、维护及不方便。

9 结束语

继电保护人员通过对电压回路的分析，应提高对电压回路重要性的认识，在今后的工作中，严格按照继电保护和电网安全自动装置检验规程规定执行，认真执行反措，避免类似事故的发生。在二次施工、调试、验收、送电过程中做到对电压回路的准确把控，保证二次系统安全稳定运行。本文把对电压回路应注意的问题分类汇总，提供给继电保护者进行分析交流。

［1］ 国家电网公司运维检修部.国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）辅导教材［M］.北京:中国电力出版社，2012: 209-210.

［2］ 国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答第二版［M］.北京:中国电力出版社，1999:127.

［3］ 电力行业继电保护标准化委员会.继电保护和电网安全自动装置检验规程［M］.北京：中国电力出版社，2006：4-6.

The Analysis of Voltage Circuit of Relay Protection

GUO Huifeng
（State Grid Jincheng Power Supp ly Com pany of SPEC，Jincheng，Shanxi 048000，China）

Some issues involved in voltage circuit are analysed in detail,including short-circuit of secondary circuit,reversed feeding,protection misoperation caused by N600 two-point grounding,voltage testmethod and phase-checking etc..These in-depth analysis are conducive to the personnel engaged in relay protection to be aware of the problems that have not been noted so as to avoid errors in relay protection to improve the correctaction of relay protection,and ensure the safeand stable operation ofpowersystem.

voltage circuit；relay protection；potential transformer

TM451

B

1671-0320（2015）02-0040-04

2014-12-14，

2015-02-26

郭会峰（1979），男，山西晋城人，2012年毕业于太原科技大学电气工程及其自动化专业，工程师，从事电力系统继电保护工作。