一起110 kV变电站母线PT断线分析

胡裔辉

（国网十堰供电公司，湖北 十堰 442000）

0 引 言

母线PT发生断线故障将直接影响电量的采集，引起距离保护或者低电压保护等动作。根据110 kV母线PT本体结构，PT内部断线或者断相可以分成一次高压熔断器和二次保险，一次熔断器是PT本身的保险，而二次保险是PT二次回路上的保险。110 kV以上电压等级的母线PT一般都是设计为串联绝缘结构，绝缘度等级相对较高，导致内部绝缘击穿的概率较小。

通常，母线PT外部接线采用硬接线，不易发生相间短路故障[1]。此外，110 kV系统母线PT中性点接地采用直接接地方式，每相PT只承受相电压不承受线电压。PT二次回路上的保险设置为自动过载空开或者瞬时性熔断丝，主要是防止二次回路故障对PT本体造成威胁[2]。在二次保险熔断或者空开跳闸时需更换保险或者重合一次空开，如果不成功则不允许操作或并联PT二次回路。例如，在PT外观正常低压熔断丝未熔断时，应断开PT二次空开或者取下熔断丝，用万用表测量PT上端电压，若电压异常则可判断为PT本体断线，若电压正常则可判断为二次回路断线[3]。基于母线PT一次和二次侧保险上述特点和断线判断的理论依据可以快速分析和查找母线PT断线原因，便于快速处理，避免保护误动或大面积停电。

1 母线PT的功能和作用

母线电压互感器的主要功能和作用是在变电所母线运行中有巨大的电能通过时，将高压侧大电压变成低压侧恒定的低电压。在变电站母线运行中，二次侧PT不允许短路运行。PT本身电压阻抗较小，若发生短路会导致二次侧回路通过的电流较大，使得二次熔断器熔断，影响表记的记录指示或者引起保护装置的误动作。在运行中，为了防止高低压侧的绕组绝缘击穿，导致高电压窜入到低压侧危及人身和设备的安全，在设计或者安装中二次侧时必须有一个可靠的接地点，或者在二次侧装设熔断器作为短路保护。另外，母线PT主要用于检测高压侧母线电压和辅助并网，即在同期并网前，发电机励磁系统可根据母线PT检测到的母线电压自动调整发电机端电压，使主开关两侧电压值基本相等。

综上所述，母线电压互感器主要监测母线电压和绝缘状态，用于保护（母线差动保护、主变保护、线路保护等）和母线电压的测量与计量，提供重合闸同步检测功能[4]。

2 系统运行状态

某变电站110 kV一次系统接线如图1所示。#1变压器、出线4（1201）、出线2（1203）I母线运行；#2变压器、出线3（1202）、出线1（1204）II线运行，110 kV I、II母线并列运行，旁路母线备用。110 kV母线PT二次回路接线如图2所示。

图1 110 kV一次系统接线图

图2 110 kV PT二次回路接线图

3 母线PT断线现象

2018年04月20日晚20:20，DCS发110 kV I母PT电压断线报警。继电保护室查看出线4（1201）、出线2（1203）#1、#2保护柜屏发光纤差动保护报警；出线4、出线2安稳装置、110 kV故障录波器以及110 kV线路同步向量测量装置同时发110 kV I母PT二次电压断线报警；RTU远动主机发110 kV I母线PT 断线报警。110 kV I母线上相关一次元件所属继电保护及自动装置同时发PT断线报警[5]。110 kV母线PT是为相关继电保护、自动装置及调度通信系统等提供标准的二次电压，故110 kV母线PT二次侧回路发生断线后，对变电站110 kV系统影响范围较大[6]。发生报警后联系值班人员迅速查看，发现110 kV母线PT端子箱处第一组PT二次电压空开A相1ZKK和B相2ZKK均跳闸。110 kV母线故障录波器屏上显示A相电压0 V、B相电压0 V、C相电压50 V，经查看110 kV相关一次原件均无异常。

4 处理过程

值班人员经初步排查，判断是110 kV I母PT二次回路上发生瞬间短路或接地故障导致，经综合分析后确认此次110 kV母线PT断线的直接原因是母线PT端子箱处第一组PT二次电压空开，A、B相空开跳闸导致。为了查找原因将A和B相空开再次合闸，结果出现A相空开再次跳闸，B相未跳闸的现象。再次将A相空开合上，值班员用钳形表测量结果为A相二次电流1 250 mA，B相二次电流330 mA，C相二次电流220 mA。A相电流过大，判断为有接地故障。测量BC相间电流比B相线电流偏大，初步判断B相可能存在故障，需要进一步检测。因4条出线的继电保护及自动装置二次电压均取自空开1ZKK、2ZKK、3ZKK，采用串联连接，在线路运行时，为防止拆除多条二次电压接线发生线路不安全事件，需经过值班员分析后采用支路选择试验的方法降低风险性[7]。

综合分析后，保持110 kV I母至#1、#2变压器二次三相接线不动，拆除出线3（1202）三相二次电压线，合上A相空开后用钳形表测量电流数值，测量结果为A相电流1 300 mA，两秒后空开跳闸。恢复出线3（1202）三相二次电压线后拆除出线1（1204）三相二次电压线，合上A相二次空开后用钳形表测量电流数值，测得A相电流为300 mA，A相二次空开未跳闸。由此可判断出线1（1204）三相二次回路存在故障，需对二次电压回路进行查找分析。由于该变电站继电保护及自动装置设备进行过技术改造和部分电缆的更换工作，母线PT二次电压回路多采用并联布置，需对二次回路电缆进行拉路排查才能查出故障点[8]。

经过110 kV I母线PT端子箱并联有两条电缆分别接至出线3（1202）继电保护#1、#2柜，且与110 kV电源管理单元柜端子形成环路[9]。因初步诊断为二次电缆绝缘较差，所以对110 kV电源管理单元柜端子至出线1（1204）继电保护#1柜端子两条二次电压电缆进行解除排查，同时拆除110 kV I母PT端子箱二次回路接线至出线1（1204）继电保护#1柜二次回路接线，用绝缘摇表对此接线进行绝缘测量，测量结果为A相对地绝缘0 MΩ、B相对地绝缘10 MΩ、C相对地绝缘20 MΩ以及N相对地绝缘15 MΩ。AB相间绝缘10 MΩ、BC相间绝缘25 MΩ、AC相间绝缘25 MΩ。A相绝缘0 MΩ时，B相绝缘略低但在合格范围内，所以结果为A相绝缘不合格。

值班人员对A相二次电缆更换后测量其测绝缘合格，并拆除110 kV I母线PT至出线1（1204）继电保护#1柜端子的两条二次电压电缆，同时采用110 kV电源管理单元柜端子至出线1（1204）继电保护#1柜端子两条二次电压电缆供给二次电压。恢复所拆二次线后，再次合上A相二次空开未发生跳闸，且110 kV I母线电压显示正常，报警消除[10]。

5 结 论

该变电站110 kV母线PT主要为母线上相关元件、继电保护室及自动化装置提供二次电压。然而，虽然许多二次电压空气开关采用环网设计，可靠性高，但PT断线后容易发生短路或接地故障。经过值班人员将110 kV I母线PT端子箱相关的二次电压电缆分别布置在不同的空开关上，二次电缆至继电保护及自动装置的电缆分为两组，一组电缆接二次回路，另一组电缆备用。连接的二次电压回路不允许形成环网，这样110 kV母线PT为设备提供的二次电压更可靠。