电压互感器及其二次回路常见问题分析及处理
电压互感器及其二次回路常见问题分析及处理2018 01 前言电压互感器 PT 是电力系统重要设备之一 其主要功能就是将高压降为低压 为保护 计量 自动装置等二次设备交流电压 同时将高压隔离 保护人员的安全 本文将针对变电运维工作实际 从二次回路的角度重点介绍了PT在各种二次设备具体应用及PT断线造成的影响 并在此基础上对常见的4类异常进行了分析和说明 为了便于理解 第一部分介绍了PT的基本原理相关内容 由于水平有限 难免会有错误 请各位师傅批评指教 另 本文主要注重原理方面的讨论 具体的设备请遵照相关规程执行 目录 一 电压互感器作用及工作原理简介 二 电压元件在二次设备中的具体应用 三 电压互感器的运行规定 四 常见异常分析及处理 一 电压互感器作用及工作原理简介 1 电压互感器的作用2 电压互感器的原理3 电压互感器的典型接线4 PT并列与PT切换5 电压互感器二次绕组的配置6 电压互感器在保护中的主要作用 1 电压互感器的作用1 将电力系统的一次电压按照一定比例缩小为要求的二次电压 供二次侧仪表 保护及自动装置使用 2 使二次设备与一次高压隔离 保证人身和设备的安全 6 2 电压互感器的原理电压互感器是将交流高电压变成低电压 供电给测量仪表和保护装置的电压线圈 电压互感器的工作原理原理 构造和连接方法都与变压器相似 N1 N2 U1 U2 二 互感器的构成及工作特点 3 电压互感器的典型接线1 35kV 10kV电压等级 一次侧经隔离开关和熔断器接入高压电网 电压互感器一次熔断器作用 保护电压互感器本身 当电压互感器本身故障时 熔断器迅速熔断 防止事故扩大 2 110kV及以上系统 常用电容器串联组成的电容式电压互感器 电压互感器一次侧不装熔断器 3 电压互感器二次侧 装设熔断器或空气开关 当电压互感器二次侧回路发生故障时 能够快速熔断或跳开 保证电压互感器不遭受损坏 双母线接线PT电压回路图如下 说明 图中 蓝线代表一次 红线代表二次 TV1和TV2分别经隔离开关QS3和QS4以及高压熔断器 接于母线 和母线 其二次侧电压经自身隔离开关QS3和QS4的辅助触点引至电压小母线 电压小母线带电 一次设备的二次侧电压回路 由电压小母线经隔离开关QS1和QS2的辅助触头引出 接至继电保护等二次装置 这样 当母线隔离开关进行倒闸操作时 二次电压回路也随之自动切换 星形接线PT二次回路图如下 说明 1 为了保证PT二次回路在末端发生短路时也能迅速将故障切除 采用了快速动作自动开关ZK替代保险 2 采用了PT刀闸辅助接点G来切换电压 当PT停用时G打开 自动断开电压回路 防止PT停用时由二次侧向一次侧反馈电压造成人身和设备事故 N600不经过ZK和G切换 是为了N600有永久接地点 防止PT运行时因为ZK或者G接触不良 PT二次侧失去接地点 4 PT并列与PT切换PT切换与PT并列的区别 PT并列 是指双母线其中一条母线的PT退出运行 但是该母线仍然在运行中 将另外一条母线上的PT二次电压自动切换到停运PT的电压小母线上 PT切换 在双母运行方式时 由于计量 测量以及保护的需要 必须对电压进行切换 切换模式是二选一 即两路电压输入 只有一路电压输出 主要靠母线两侧隔离开关的辅助接点进行切换 4 PT并列与PT切换而单母运行方式时 用的是PT自动并列 主要考虑当一段母线PT检修时 该PT退出运行 而此时分段开关又处于合位时 可以用另一段母线的PT电压自动并列到测量 保护装置中检修状态中的PT输入端子上 这样才可以保证测量的准确性以及保护装置的正常运行 单母线分段PT并列图 1 分段开关小车在备用位置 开关合闸 2 分段隔离手车在送电位置 4 I母PT手车在试验位置 II母PT手车在工作位置 4 II母PT手车在试验位置 I母PT手车在工作位置 3 切换开关切至并列 注意 必须先并一次侧 后并二次侧 单母线分段PT并列图 双母线PT并列图 1 PT刀闸辅助接点IG和IIG去启动中间继电器1GWJ 2GWJ 3GWJ 4GWJ 2 1GQM和2GQM是电压切换小母线 1GQM和2GQM分别是运行于I母和II母的切换电源 由图可知 在该母线PT运行时 IG或IIG合上 电压切换小母线才能带电 2GWJ与4GWJ合上 要么是在电压并列时 1QJ合上勾通1GQM和2GQM 3 BK是电压并列把手开关 二次电压要并列 必须要求两条母线的一次电压是同期电压 因此引入母联的刀闸和开关的辅助接点 5 电压互感器二次绕组的配置1 双线圈 一个主绕组 保护 测量 计量公用一个辅助绕组 开口三角 2 三线圈 两个主绕组 计量专用一组 保护 测量公用一组一个辅助绕组 开口三角 3 四绕组 三个主绕组 计量专用一组 220kV两套保护各用一组 保护 测量公用 6 电压互感器在保护中的主要作用1 提高电流量保护的灵敏度 增加保护动作可靠性2 和电流元件配合 构成方向元件 用于方向保护 二 电压元件在二次设备中的具体应用 1 备自投装置2 低频低压减载装置3 主变后备保护中的电压闭锁元件4 高压线路保护中距离元件 纵联保护方向元件5 母线保护中电压闭锁元件6 同期装置7 电能表 电压表等仪表 电压量 保护装置 自动装置 计量测量 阻抗元件 方向元件 复压元件 备投装置 低周减载 电度表 距离保护RCS 941 纵联距离RCS 902 纵联方向RCS 901 主变复压过流 母差保护复压闭锁 电压量在二次设备中的具体应用 概括起来主要包括以下7个方面1 备自投装置2 低频低压减载装置3 主变后备保护中的电压闭锁元件4 高压线路保护中零序方向元件 距离保护元件 纵联保护方向元件5 母线保护中电压闭锁元件6 重合闸检无压 检同期 同期装置7 电能表 电压表等仪表 下面我们将对上述7个方面的应用分别说明 重点内容是 1 装置工作原理 电压量是如何接进二次装置的 2 电压量在二次装置中的作用是什么 3 交流电压消失对各类二次装置有何影响 4 处理的原则是什么 特别说明 由于现管辖变电站装置种类繁多 我们只能从理论上予以概述 对于具体的变电站的具体装置 处理方法也会有所不同 具体原则请根据现场运行规程执行 工作原理 装置充电 逻辑与 QF1 QF2合位 QF3分位 I母有压 II母有压装置放电 逻辑或 有闭锁信号开入 QF3合位 I母 II母同时无压 I母失压备自投动作过程 当充电完成 I母线失压 进线1无流 II母线有压起动 经跳闸延时跳开QF1 确认QF1跳开后 经合闸延时合上QF3 QF1 QF2 QF3 I母 II母 1 备自投装置 以桥备投为例 交流电压失电 PT断线 对备自投装置的影响 由以上分析可知 备自投装置当满足I母无压 进线1无流条件后 将正确动作 跳开进线1 合上桥开关 因此 若一段母线交流失压 PT断线 此时进线1无流条件满足后 备投装置将误动作 跳开进线1开关 延时合上桥开关 1 备自投装置 以桥备投为例 处理原则 1 正常操作 应在备投装置所用PT停电前 先停用备投装置 2 异常情况 PT断线 当发生PT异常断线时 在异常处理过程中 应先停用备投装置 防止备投误动 1 备自投装置 以桥备投为例 工作原理 RCS 994 低压启动 U U1 0 03Un t 0 05SU为正序电压 U1为第一轮定值 78V Un 100 3闭锁条件 1 低电压闭锁 U 0 15Un2 电压突变闭锁 du dt Du33 TV断线闭锁 U 0 15Un 或负序电压 0 15Un 延时5s发TV断线信号 2 低频低压减载装置 交流电压失电 PT断线 对低周装置的影响 由上述工作原理可知 低压减载是在母线电压值下降至满足U U1 0 03Un U1 78V Un 100 3 条件时第一轮动作 但当PT异常断线时 装置正常应能够可靠闭锁 但根据 继电保护规程 及 现场运行规程 等相关规定 为了避免TV断线闭锁失灵 应在PT停电前停用低频低压减载装置 2 低频低压减载装置 处理原则 1 正常操作 应在低周装置所用PT停电前 先停用低周装置 2 异常情况 PT断线 当发生PT异常断线时 在异常处理过程中 应停用低周装置 防止误动 2 低频低压减载装置 工作原理 RCS 978 复合电压指相间电压低或负序电压高 主变各侧过流保护均有 过流经复压闭锁 控制字 当 过流经复压闭锁 控制字为 1 时 表示本段过流保护经复合电压闭锁 对于变压器某侧复合电压元件可通过整定控制字选择是否引入其它侧的电压作为闭锁电压 3 主变后备保护中的复合电压元件 3 主变后备保护中的复合电压元件 以三绕组变压器为例进行说明 主变复压过流保护简单逻辑图如下 1 3 主变后备保护中的复合电压元件 3 主变后备保护中的复合电压元件 PT断线对复合电压元件影响 主变高压侧复压过流保护受主变三侧PT复压闭锁 装置设有整定控制字 TV断线保护投退原则 来控制TV断线时复合电压元件的动作行为 1 若 TV断线保护投退原则 控制字为 1 当判断出本侧TV异常时 本侧复合电压元件不满足条件 但本侧过流保护可经其它侧复合电压闭锁 过流保护经过其他侧复合电压闭锁投入情况 2 若 TV断线保护投退原则 控制字为 0 当判断出本侧TV异常时 复合电元件都满足条件 这样复合电压闭锁方向过流保护就变为纯过流保护 中压侧或低压侧复压过流受本侧PT复压闭锁 重要 处理原则 当本侧TV检修时 为保证本侧复合电压闭锁方向过流的正确动作 需投入 本侧电压退出 压板或整定控制字 此时它对复合电压元件 方向元件有如下影响 1 本侧复合电压元件不启动 但可由其它侧复合电压元件起动 过流保护经过其它侧复合电压闭锁投入情况 2 不会使本侧复合电压元件起动其它侧过流元件 其它侧过流保护经过本侧复合电压闭锁投入情况 3 主变后备保护中的复合电压元件 工作原理 以南瑞继保的线路保护为例 高压线路 220kV 110kV 保护中的方向元件 距离元件 阻抗元件 都是基于电压量动作的保护装置 若采集不到电压量 将影响保护的正确动作 详细原理在此不再说明 电压量接入保护的方式可参考前面的电压PT切换部分 以下针对保护的不同型号分别说明 4 高压线路保护中距离元件 纵联保护方向元件 LFP系列 LFP 901A为高频方向保护LFP 902A为高频距离保护当220kV线路交流电压断线时 高频方向保护 高频距离保护将退出 应立即停用LFP 901A LFP 902A高频保护主保护压板 然后进行处理 4 高压线路保护中距离元件 纵联保护方向元件 RCS 931 主保护为纵联差动 后备保护为相间距离和接地距离 零序方向过流 因纵联差动保护只需判断各侧电流量 故TV断线对线路纵差保护没有影响 不能停用主保护压板 当TV断线时 距离保护自动退出 自动投入TV断线相过流和TV断线零序过流保护 且自动投入部分受投距离保护压板及投零序保护压板控制 因此当TV断线时 RCS 931A不能停用投距离保护压板及投零序保护压板 4 高压线路保护中距离元件 纵联保护方向元件 RCS 901 主保护为纵联方向 后备保护为相间距离和接地距离 零序方向过流 当RCS 901发 TV断线 时 会将纵联方向退出 故应停用主保护压板 TV断线时 将退出距离保护 自动投入TV断线相过流和TV断线零序过流保护 故不能停用投距离保护压板及投零序保护压板 4 高压线路保护中距离元件 纵联保护方向元件 RCS 902 主保护包括纵联距离和纵联零序 后备保护为零序方向电流 相间距离和接地距离 当RCS 902发 TV断线 时 会将纵联距离和纵联零序退出 故应停用主保护 退出距离保护 自动投入TV断线相过流和TV断线零序过流保护 不能停用投距离保护压板及投零序保护压板 4 高压线路保护中距离元件 纵联保护方向元件 RCS 941 110kV线路保护 由三段式相间距离和接地距离 四段式零序方向过流组成 TV断线信号动作的同时 退出距离保护 自动投入两段TV断线相过流保护 TV断线相过流保护受距离保护压板控制 因