二次回路异常造成电压互感器烧毁故障的分析

二次回路异常造成电压互感器烧毁故障的分析

李文翔阎杰郭成

（国网江西赣西供电公司江西新余338000）

摘要：电压互感器是电力系统中的重要设备，关系到保护、测量、计量系统的正常运行。而开口三角电压回路由于正常运行时没有工作电压且回路不允许装设空气开关，若回路中存在问题不容易被发现，极易造成电压互感器损坏。本文针对一起两段母线电压互感器同时烧毁的故障，分析在操作过程中电压并列回路中存在的问题，并提出改进方案。

关键词：电压互感器二次回路电压并列

引言：电压互感器正常工作时接近于一个理想电压源，如果意外让其二次回路短路，很容量造成电压互感器损坏。而电压二次并列回路相对复杂，回路设计时考虑不周或因为运行人员操作不当造成二次电压意外并列，极容易在某些情况下造成电压互感器损坏。

故障经过：某日，监控中心发现某110KV变电站10kVI、II母电压Ua为0V，B相为5.98VC相为9.92V，3U0为0V。

同时监控系统中该站还存在如下报文：

15时36分29秒某某变10kV924线路接地

15时36分43秒某某变10kVII段PT保护电压空开断开

15时36分50秒某某变10kVI段PT保护电压空开断开

通知运维操作队到变电站现场检查发现10kVI、II母电压互感器柜冒烟，两台电压互感器均已烧坏。紧急停电后将两段母线电压互感器转检修。故障前运行方式：110kVI、II母并列运行，35kV及10kVI、II母分列运行。#1主变带35kVI段、10kVI段负荷运行，#2主变带35kVII段、10kVII段负荷运行，10kV两段母线电互感器均在运行。故障造成10kV母线所有线路保护复压开放，同时无法监测母线电压，损失电量若干，并且短期内还无法恢复，需紧急调拨合适的电压互感器进行抢修。

抢修小组到现场后检查10kV母联开关确在分位，10kV电压并列装置上QK把手打在“本地”位置，BK把手打在“并列”位置，装置上的“电源”灯和“并列”灯均亮。对电压回路电缆进行检查均没有发现问题。

故障原因分析：根据现场情况进行初步分析，由于最开始时10kV924线路存在接地，即使因为接地产生的相电压升高，也应该在10kV电压互感器的绝缘设计范围之内，由于一次的过电压造成互感器损坏的可能性不大。再结合分段开关在分位的情况下，两段母线电压空开先后跳闸，两台互感器均烧毁的现象，重点怀疑二次回路当中有不正常的短路现像。

抢修班组检查到电压并列装置上的“并列”灯是亮的，表明电压二次回路实际是在并列位置，因此当10kVⅡ母出线接地后，电压发生位移，而I母电压正常（如图1所示，Ua、Ub、Uc为正常母线电压即此时的Ⅰ母电压；Ub＇、Uc＇为发生A相接地后的母线电压即此时的Ⅱ母电压，Ubb＇、Ucc＇为Ⅰ、Ⅱ母母线B相、C相之间电压差，3U0为Ⅱ母开口三角电压。）此时两段母线之间二次相

电压及开口三角电压回路之间均存在压差，而回路之中电阻很小，两个电位并不相等的电压源通过电压并列回路短接在一起，产生很大的环流，造成两段母线电压空开相继跳闸。由于开口三角回路不允许装设空开，Ⅱ母有100V开口三角电压而Ⅰ母并没有，因此开口三角回路的环流无法切除，持续一段时间后，两段电压互感器终因热绝缘击穿而相继烧坏。

剩下的问题就是寻找为什么母联开关在分位、电压互感器二次还在并列位置了。根据厂家图纸分析及说明书描述，该装置的QK打在远动位置时，L1-L2断开，L3－L4闭合；打在本地位置时，M1－M2闭合，M3－M4断开，打在自动位置时，U3－U4闭合，L1－L2闭合，M3－M4闭合，L3－L4及M1－M2断开。

我们根据操作人员现场操作顺序来还原二次设备的动作行为。假设需要进行二次并列操作，操作前两段母线电压互感器均运行，依次合上母联刀闸和开关后，由于1YQJ4-2和2YQJ4-2均在断开位置，此时无论QK打在什么位置，均无法操作电压并列装置解列或并列。并且由于该并列装置为磁保持的继电器，原来该继电器在什么位置仍然会保持在什么位置。只有在拉开其中一段电压互感器刀闸后，10n02这个点上才会带正电。此时若QK在“自动”位置，则装置会自动置“并列”位置。QK在“远方”或“就地”位置，均会造成拉开的这一段母线二次失去交流电压，需要人为在远方或本地置“并列”位置后才可恢复。

假设需要进行二次分列操作。一般运行人员会先将两段母线电压互感器均转为运行后，再将BK手动置“分列”二次电压就分列运行了，这样操作二次不会失去交流电压。但如图所示，此时实际上QK无论在什么位置时，若两段母线电压互感器均转运行后，10n2这里将无法通正电源，也就无法真正将二次电压解列。除非操作完毕后会将QK置在“自动”位置，经由10N08-L1-L2-M3-M4这个自动解列回路，才能真正将二次电压解列。但这种方法与操作人员的想法并不相符。

本次故障造成的主要原因，正是因为运行人员进行分列操作时，将两段母线电压互感器转运行后，将电压并列装置置在“本地”位置，将BK把手进行分列操作后，未认真观察指示灯仍在“并列”位置。之后继续进行断开母联开关的操作，操作完毕后也未将QK置回运行位置，造成10kV母线一次在分列位置而二次在并列位置的情况。由于正常运行时两段母线电压差别并不大，开口三角回路也基本没有电压，因此环流并不大。直到924线路发生接地故障后，造成二次电压回路出现很大的环流，而由于10kV线路发生接地故障只告警并不跳闸，因此造成两段母线电压互感器同时烧毁。

进一步思考设计人员之所以将回路设计成这样，目的就是为了防止两段母线电压互感器的二次电压发生并列，可事实上运行经验表明，只要两段母线在一次上是并列的，二次对应的相序正确，二次电压差是非常小的，短时并列并不会产生很大的环流，而且可以避免操作时二次失去电压，避免电量的损失以及可能的保护误动风险。在母联开关断开后，已经造成两段母线电气上的不连接，电压并不能确保一致，应优先自动将二次置分列位置，避免造成二次设备的状态与一次设备不对应，发生一些难以预知的风险。

解决方案：短接10n09和10n02、QKL1和QKM4。这样电压并列装置平常可置“远方”或“就地”位置，运行人员在并列操作时，将两段电压互感器转运行后，依次合上两把母联刀闸和开关，手动将二次电压并列之后再操作需要停运的电压互感器，即可避免二次失压。分列操作时先将两段母线电压互感器刀闸合上后，再手动置分列位置。若运行人员忘记置分列位置，则在母联开关断开后，将自动置分列位置，确保二次与一次系统的对应，从而彻底避免了类似事件的发生。

结束语：由于各地区供电企业要求不一，设计人员的想法与现场实际情况存在差异，造成回路设计与现场运行存在一定的脱节。且许多运维操作人员并不完全了解二次装置上各种指标灯的作用，只凭经验和习惯进行操作，不能很好的把握设备实际所处的状况，造成了故障的发生。解决该问题仍需各级人员的共同努力，除了设计人员需要考虑操作中各种可能发生的状况、各级专业人员进行图纸审查时需结合实际情况充分考虑回路中的隐患外，运维操作人员迫切需要加强技术培训，充分了解二次设备的状态指示及其含义，这样才能进行正确的倒闸操作，确保不会出现安全隐患。

参考文献

[1]许震.电压互感器二次并列回路常见故障分析及对策[J].企业家天地,2012,（08）

[2]周建军、樊高瑞、樊庆玲、魏丽君.二次电压回路检查方法的探讨[J].电力系统保护与控制,2010,(03)

[3]王磊明、陈鼎、金山红.电压互感器二次回路的补充检测方法[J].浙江电力，2012,(04）

[4]丰晓波.关于35-10kV电压互感器停电设备运转情况分析[J].北京电力高等专科学校学报,2012,(12）

[5]胡航帆、李玉杰.变电站二次电压回路存在的问题及解决措施[J].黑龙江电力,2012，（3)

作者简介

李文翔，男，江西新余人，大学本科，

阎杰，男，江西遂川人，硕士学位

郭成，男，江西新余人，大学本科