电压互感器辅助二次绕组错误接线分析

电压互感器辅助二次绕组错误接线分析
0 引言
电力系统常用的6 kV,10 kV 等配电设备，是由多个独立的成套配电柜构成的单母线及单母分段系统，主要用于工矿企事业配电以及发电厂、电力系统变电站的受电、送电及大型高压电动机起动等，是输变电系统的重要组成部分。

为确保配电设备安全以及对配电设备实施有效的控制、保护和监测，必须保证互感器设备质量合格，并保证其二次接线正确无误。

特别是用于采集零序电压来判断电气一次设备是否有接地故障的电压互感器辅助二次绕组，其三相接成开口三角形。

当一次设备有接地故障时，开口三角形回路输出的零序电压3 U 0超过接地故障告警门槛定值，继电保护装置发出接地告警信号；而在一次设备正常运行时，理论上开口三角形回路无零序电压输出。

但是如果开口三角形回路接线本身发生断线、短路或2点接地情况，则保护装置或测量仪表始终采集不到零序电压，从而使该类二次接线错误变成隐性故障而不易被发现。

在这种情况下，若一次设备真的发生接地故障，保护装置会因电压互感器二次接线错误而采集不到零序电压，将会拒发告警信号，造成故障进一步发展，直至导致重大设备事故的发生。

1 事故概况
某电厂是20世纪90年代初期投产发电的大中型水电站，4台单机容量为200 MW 的发电机分别与4台容量为240 MVA 的主变构成单元接线。

其中，1号发变组将负荷送入110 kV 系统，2—4号发变组将负荷送入330 kV 系统，110 kV 系统与330 kV 系统通过联络变5B 电气连接。

该水电厂6.3 kV 厂用电系统如图1所示。

厂用变压器21B 高压侧取自1号发电机13.8 kV 出口侧，22B—24B 高压侧分别取自2—4号发电机13.8 kV 出口侧，25B 高压侧取自联络变5B 的低压侧10.5 kV 系统。

汛期大发电时，6.3 kV Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段分段运行，Ⅰ段和Ⅱ段之间的备自投装置、Ⅱ段和Ⅲ段之间的备自投装置均投入运行。

在枯水期，1—4号发电机只作为系统调峰、调频机组，大部分时间里都处于停机状态，此时的6.3 kV 厂用电系统由联络变5B 通过厂用变25B 带6.3 kV 的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段联络运行。

在电站投运初期，6.3 kV 系统采用GC2-06-65D 型高压开关柜，并于2014年7月全部更换为KYN1-10系列金属封闭开关柜。

这类开关柜采用落地式KYN1-10型小车开关，各出线间隔的开关柜配置有相应的保护测控装置。

6.3 kV Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段母线均未配置专用的继电保护装置。

当6.3 kV 母线发生接地故障时，可通过6.3 kV 电源进线支路的厂用变保护装置发出零序电压告警信号，以提示相应母线有接地故障发生。

所以，厂用变21B，22B 的继电保护装置分别从6.3 kV Ⅰ段电压互感器61YH 的二次辅助绕组采集6.3 kV Ⅰ段零序电压；25B 继电保护装置从电压互感器62YH 的二次
〔摘 要〕 介绍了一起6.3 kV 系统电压互感器辅助二次绕组开口三角形回路2点接地而导致的3 U 0输出回路被短接的错误接线检查处理过程；指出设备运行单位在新设备投运前的安装、试验过程中，一定要把核查电流、电压互感器二次回路是否存在两点接地作为一个重要的检查项目，以免发生故障。

〔关键词〕 电压互感器；辅助二次绕组；2点接地；继电保护
连 杰，曾齐林，李小明
(国网陕西省电力公司安康水力发电厂，陕西 安康 725000)
辅助绕组采集6.3 kV Ⅱ段零序电压；23B，24B 继电保护装置分别从电压互感器63YH 的二次辅助绕组采集6.3 kV Ⅲ段零序电压。

图1 6.3 kV 厂用电系统电气一次接线
2015-11-24T06:00，该水电厂1—4号发电机作为系统调峰、调频机组，全部处于停机状态;6.3 kV 厂用电系统由联络变5B 通过厂用变25B 带6.3 kV 的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段联络运行。

此时，监控系统发出“公用系统25B 保护装置告警”“3号机组23B 保护装置告警”“4号机组24B 保护装置告警”随机报警信号。

现地检查，发现厂用变23B，24B，25B 继电保护装置均出现“零序电压告警”信号。

运行值班人员立即采取措施并进行故障排查，判断出6.3 kV Ⅲ段的一条馈线开关柜603间隔运行异常。

将603开关分闸后，所有报警信号全部返回。

检查603开关，很快找到了该开关柜内C 相击穿放电点，并进行了处理。

2 检查分析
现场6.3 kV Ⅲ段发生单相接地故障，25B，23B，24B 继电保护装置同时发出零序电压告警信号。

由于6.3 kV 的Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段联络运行，任一处发生接地故障，6.3 kV 系统都会产生零序电压;但连接在6.3 kV Ⅰ段上的厂用变21B，22B 的继电保护装置却同时拒动，且无任何告警信号。

因此，最大的可能是零序电压采样回路(61YH 开口三角形接线回路)有问题。

对6.3 kV 系统的电压互感器零序电压回路进行检查，在6.3 kV Ⅰ，Ⅱ段设备正常运行和6.3 kV Ⅲ段停电检修的工况下，在电压互感器柜端子排上用数字式万用表测量电压互感器开口三角形回路输出的零序电压。

实测数据如表1所示。

表1 6.3 kV 系统零序电压测量值
设备名称设备状态零序电压，V
6.3 kV Ⅰ段正常运行06.3 kV Ⅱ段
正常运行0.1956.3 kV Ⅲ段
停电检修
0.122
(1) 6.3 kV Ⅱ段设备在正常运行状态下，实测电压互感器开口三角形回路输出的零序电压近0.2 V，并且测量数值在0.2 V 附近跳变。

这是因为该零序电压是由三相电压互感器辅助二次绕组电压向量叠加而得的，由于6.3 kV Ⅱ段负荷不可能
是完全对称的线性负载，三相电压不可能会100 %的完全对称；另外，三相电压互感器励磁特性也不可能完全相同。

因零序输出一定会有部分三次谐波或其他高次谐波，加上三相电压互感器的绝对误差，一次设备正常运行状态下实测的零序电压3 U 0约在0.2 V，不可能是0。

(2) 处于停电检修状态的6.3 kV Ⅲ段，电压互感器开口三角形回路输出的零序电压也大于0.1 V。

这是因为，虽然高压设备已经停电，但是电压互感器绕组还有剩余电压(残余电压)，该剩余电压不是稳定电压，用数字万用表测试时，实测数值也会有跳变。

(3) 处于正常运行状态下的6.3 kV Ⅰ段，实测电压互感器开口三角形回路输出的零序电压却十分稳定，数值为0。

也就是说，零序电压输出端L，N 处于同一电位点。

据此分析，6.3 kV Ⅰ段电压互感器开口三角形回路运行不正常，此时未测到感应电压，说明零序电压输出回路很可能发生短路。

从6.3 kV Ⅰ段电压互感器柜端子排上断开所有零序电压负载接线，测量电压互感器61YH 开口三角形回路输出的3 U 0电压值仍为0，说明问题不在零序电压负载回路，而在电压互感器柜内某处，即电压互感器开口三角形回路的输出端L，N 存在短路问题。

由于判断电压互感器开口三角形回路的输出端L，N 存在短路，首先考虑电压互感器开口三角形回路有可能是2点接地造成输出端短接。

如图2所示，6.3 kV Ⅰ段电压互感器柜端子排6号端子上有一个接地点，可以断定互感器二次辅助绕组接线处应该还有一个接地点。

因此，立即向有关部门申请采取措施，将6.3 kV Ⅰ段电压互感器小车61YH 拉出至检修位
6.3 kV Ⅰ段
来自1F 来自3F 来自2F
来自4F
来自联络变5B
61YH 62YH L 12
21B 22B 25B 23B 24B L 23
63YH
6.3 kV Ⅱ段 6.3 kV Ⅲ段621
622
625
623
624
置，并对61YH本体接线进行检查。

图2 61YH二次绕组现场接线示意
检查发现61YH三相互感器的二次绕组接成星型接线，中性点(A相绕组0接线端)有接地线；61YH三相互感器的二次辅助绕组接成开口三角形型接线，其中的一根输出端(A相辅助绕组da接线端)也有接地线。

拆除61YH本体上的这2组接地线，恢复所有临时断开的二次回路其他接线，核查互感器的二次绕组星型接线中性点回路和开口三角形型接线回路都分别在6.3 kVⅠ段61YH柜端子排上接地，并确认各回路都只有此处1点接地。

缺陷处理完毕，61YH投入运行后，有关回路全部正常。

3 结束语
该厂6.3 kV系统电压互感器二次回路错误接线从6.3 kV系统设备改造更换时就存在，直到一年后6.3 kV系统电气一次设备发生单相接地故障时才被发现，暴露出该厂新设备投运时现场检查、验收存在严重问题。

所幸在汛期大发电时期，6.3 kV 系统分段运行时Ⅰ段配电设备从未发生接地故障，否则将造成继电保护装置不能及时告警而延误处理，就可能发展为严重的设备事故。

《国家电网公司电力安全工作规程》明确指出：“所有电流互感器和电压互感器的二次绕组应有一点且仅有一点永久性的、可靠的保护接地。

”按照《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》要求，“独立的、与其他互感器二次回路没有电的
联系的电流或电压互感器二次回路，可以在控制室内也可以在开关场实现一点接地”。

然而设备生产单位在屏柜组装时，各单位、各部门为确保各自所属设备部分在安装、试验时设备安全及相关工作人员的人身安全，都做了必要的安全措施；电压互感器在电压互感器小车开关组装配线时，按基本常识“电压互感器的二次绕组应有可靠的保护接地”进行了接地；所有高压开关柜组屏时均按规定从端子排对所有电流、电压互感器二次回路也进行了接地。

如果作业完成后这些接地未拆除，就非常容易造成电流、电压互感器二次回路2点接地情况的发生。

这就要求设备运行单位，在新设备投运前的安装、试验过程中，一定要把核查电流、电压互感器二次回路是否存在2点接地作为一个重要的检查项目，以避免电气设备短路故障时继电保护装置不能正确采集故障电流或故障电压，造成继电保护装置拒动，而使故障范围进一步扩大，甚至发生影响电力系统安全的大事故。

参考文献：
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5 邹森元．电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施 要点[M]．北京：中国电力出版社，2005.
6 王群明．新型电压互感器二次接地保护器的应用[J]．电 力安全技术，2011，13(9):28-29.
收稿日期：2017-11-09。

作者简介：
连 杰(1969—)，男，工程师，主要从事继电保护检修工作，email：394609751@。

曾齐林(1969—)，男，经济师，主要从事水电厂生产经营管理工作。

李小明(1971—)，男，工程师，主要从事水电厂电气设备运行
管理工作。

电压互感器二次绕组电压互感器柜端子排。