电压互感器二次回路反充电的分析

李宁

摘要：电压互感器是变电站内的重要电力设备，它与继电保护、测量、计量功能的实现密切相关。若电压互感器出现反充电将可能导致二次失去电压。将会导致计量电量减少、测控数据异常甚至保护装置拒动等后果。因此，采取防止电压互感器发生反充电的措施对保证电网正常运行有着重要的意义。该文分析了电压互感器反充电的原因以及危害，提出了几点防护措施，提醒相关工作人员，在现场的工作中应当严格遵守相关规程，重视试验方法，切实将现场的安全把控好。

关键词：电压互感器;反充电;二次回路

电压互感器将一次设备中的高电压转换为低电压供二次设备使用，为变电站的继电保护装置、安稳装置、测量计量装置提供二次电压，在电压互感器的运行中主要应防止出现其二次短路以及反充电事故。目前在变电站的二次回路中设置了防止反充电的装置，但在现场，由于施工、设备质量以及工作人员的失误，仍然存在电压互感器反充电的事故。本文从电压互感器二次回路的分析出发，指出电压互感器反充电的原因与危害，并提出一些反充电的措施，杜绝反充电事故发生。

1反充电概述

1.1反充电电流

反充电的通过电流会给电网安全带来极大的危害。PT相当于一个内阻极小的电压源，正常情况下PT二次负载阻抗很大，而工作电流很小，相当于变压器空载运行。220kV母线的PT变比一般为2200，即使停电母线没有接地，阻抗假设为1M，但从PT二次侧看到的等值阻抗只有1MG/22002=0.21Ω，反充电电流可达275A，产生的大电流可造成运行中PT二次侧空开跳开或熔断器熔断，使运行中的保护装置失去电压，可能造成保护装置的误动或拒动。若PT二次空气开关跳不开，还会造成人身伤亡和设备损坏事故。

1.2防止反充电的原因与危害

假设不带电的电压互感器一次对地阻抗为106Ω，则反应到二次侧的阻抗为：Z2=106/22002=0.206Ω。当由于操作错误或设备原因，造成双母线中带电的电压互感器二次回路，与不带电的电压互感器二次回路相并联，则将出现二次回路向一次回路的反充电。其后果是使带电的电压互感器二次熔断器因过流而熔断。PT二次失压后，还可能造成距离保护误动作跳闸的严重事故。

从电压互感器的构成来看，如果二次侧有电压，将在一次侧产生一个高压。除此之外还可以造成PT二次回路中的空开跳闸并烧毁电压互感器二次侧的保险，二次装置将采集不到电压。例如，将电压互感器等价于一个内阻小的电压源，当两条母线并列运行时，对应的两个电压互感器都处于投运状态时，其二次侧之间电压基本相等，所以虽然电压互感器的二次侧内阻小，但并列电流较小，不会出现事故。当如果其中一个电压互感器投运而另一个退出时，若此时二次仍然处于并列状态，则在两个电压互感器二次侧之间会存在一个较大的电压差，由于回路中的内阻很小，将产生一个非常大的电流，使得电压互感器二次侧的保险烧断，或导致电压互感器二次空开跳开，保护装置失去测量电压闭锁距离保护，如果受到外部干扰，可能导致保护误动作。

2电压互感器二次回路反充电事故分析

2.1事故现象

配备220kv系统为双母线、双分段运行的变电站，公用测控屏上共装设了4套YQX-23J型电压切换箱，用于I-II母、III-IV母母线电压切换或并列和I-III母、II-IV母母线电压并列。其中，I-III母母线电压并列回路图。此外，该变电站部分采用CZX-12R1操作箱，部分采用CZX-12A操作箱。变电站在操作“220kvIII段母线由检修转热备用”过程中，合上220kvIII段母线电压互感器二次侧空开时，220kVI、III段母线电压互感器二次侧空开一起跳闸，造成整段母线保护失压。

2.2事故查找原则

根据以上分析，按照《PT二次切换回路避免反充电的反措规定》，主要按以下原则进行检查：

（1）查母线电压并列继电器的触点均接正确，隔离开关辅助触点与实际相符。

（2）母线电压互感器二次并列，现场应发“母线电压并列”“切换继电器同时动作”告警信号。

（3）电压互感器二次并列继电器，其控制电压切换和发出母线并列信号的触点宜由同一个继电器控制。

（4）用隔离开关辅助触点控制的电压切换继电器，应有一副电压切换触点作监视，保证隔离开关的正确位置。

3二次回路反充电相关防范措施

3.1技术措施

从技术上讲，双母线接线方式下线路保护用电压的取用一般有两种方案，一种是取自母线电压互感器，一种是取自线路电压互感器，下面进行简单分析。

（1）传统的母线电压互感器，每条线路所配备的电压二次回路复杂，给运行管理带来不便。根据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》的要求，220kV及以上电压等级的微机型线路保护应遵循相互独立的原则按照双重化配置，两套保护之间不应有任何电气联系，每套保护的交流电压、交流电流应分别取自电压互感器和电流互感器的互相独立的绕组，同时断路器和隔离开关的辅助接点，切换回路以及其它保护配合的相关回路亦应遵循相互独立的原则按双重化配置。

（2）在小方式时，电压互感器测量精度无法满足要求，电压互感器设备厂家文件规定：“电压互感器实际所带负荷一定在电压互感器额定容量（25%～100%）范围内时，才能保证测量精度。在实际工程设计中，一般按本母线上可能出现的最大负荷来选择额定容量。在变电站的实际运行中，本母线所带的线路（变压器）数量，并非一定在最大负荷对应的数量。在小运行方式时，本母线实际所带线路（变压器）数量可能小于对应额定容量的25%情况，这时就无法确保电压互感器的测量精度，这是母线公用电压互感器方案难以避免的缺陷。对于取自线路的专用三相电压互感器来讲，电压二次绕组自供自足、自成系统，与外界无联系，接线简单，单元性强，不需要电压并列装置和电压切换装置，基本上不存在电压二次回路反充电的可能。而且电压互感器负荷恒定不变，设计选择的电压互感器二次额定容量，能确保测量精度。在电气设计中，考虑线路配置三相电压互感器，从经济上比较，两者投资相差不大，推荐220kV线路采用装设三相电压互感器，这种互感器可以有效避免二次回路反充电事故。

3.2检修人员的防范措施

（1）加强年检时对保护操作箱、计量、同期电压切换继电器的检验工作，要检查到每个触点，以防触点粘死。

（2）用隔离开关辅助触点控制的电压切换继电器，应有一副电压切换继电器触点作监视用;电压互感器二次并列继电器，其控制電压切换和发出母线并列信号的节点宜由同一个继电器控制，现场监控及有关信号系统应接有“母线电压并列”、“切换继电器同时动作”等信号。

（3）检修人员，应保证隔离开关常闭辅助触点动作的可靠性，保护投运前，应测量隔离开关常闭辅助触点可靠闭合。

（4）检修人员在校验继电器完毕后，应测量两组带保持的电压切换继电器，确保只有其中一组动作，而另一组要可靠返回。

（5）检修人员在做二次通电试验时，应确保至电压互感器二次侧的回路可靠断开，恢复时应再次进行测量核对。

4结语

本文拟定一项事故来分析事故发生时应如何进行检查，之后给出了电压互感器二次回路反充电的防范措施。反充电事故会对人身和设备安全来带威胁。安全工作无小事，只有深入理解电压互感器的二次回路的原理，在操作过程中做到心中有数，仔细完成好各项工作，才能确保电压互感器反充电事故的发生，保障电网的安全运行。

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