电压互感器二次回路故障对继电保护的影响

发表时间:2020/11/30   来源:《基层建设》2020年第23期   作者:万健恒
[导读] 摘要:电压互感器(Potentialtransformer)是一种与变压器性能类似的电力设备,同样可以实现变换电路位置上的电压,与变压器不同之处主要是其转换电压的目的不同,变压器进行转变电压的活动的主要目的是进行电能输送,互感器的容量比较小,主要是向继电保护体系以及测量仪表提供电能,在一些线路故障发生时,还能对电力贵重设备进行保护。
        广东电网有限责任公司湛江供电局  524000
        摘要:电压互感器(Potentialtransformer)是一种与变压器性能类似的电力设备,同样可以实现变换电路位置上的电压,与变压器不同之处主要是其转换电压的目的不同,变压器进行转变电压的活动的主要目的是进行电能输送,互感器的容量比较小,主要是向继电保护体系以及测量仪表提供电能,在一些线路故障发生时,还能对电力贵重设备进行保护。但是其存在的二次回路问题属于常见故障,本文根据笔者对电压互感器的使用经验,对二次回路这种常见的故障给继电保护工作造成的影响进行分析。
        关键词:电压互感器;二次回路;继电保护;影响
        1继电保护装置的运行原理
        继电保护装置是在电力系统运行出现问题时启动的,可以自动对电力系统运行的故障原因进行排查。一方面,继电保护装置是一种实时保护,可以在第一时间对故障进行响应,避免电力系统的故障造成更加严重的影响,保护电力装置,使其不会受到电压不稳定、电流不稳定等问题的影响,保障电力供应系统与电力转换系统的运行稳定,保障电力系统的安全性,减少设备与系统故障造成的电力系统人员伤亡事故。另一方面,继电保护装置是一种具有跟踪性质的保护装置,可以对故障的位置进行锁定,方便电力系统运行与维护人员,在第一时间对故障原因进行分析,对故障点进行排查,从而更加快捷、高效、准确的对故障进行检修。电力系统的继电保护装置,正在向信息化的方向发展。大数据技术的运用,提高了继电保护装置位置锁定的准确性,远程控制技术的运用,提高了继电保护装置的灵活程度。同时,继电保护装置与智能传感设备的结合,大大提高了电力系统运行控制的智能化程度,有助于电力系统运维人员,对继电保护装置的运行效果进行技术升级。
        2二次回路故障概述
        根据关于电压互感器的规范可以了解到,在二次回路中一般只有一个接地点,因此,在这个位置上的各种电路任务都必须要保证极高的可靠性,只有通过严格的管控,才能保证二次回路的运行效果。反事故措施中规定对电压互感器二次回路应有且只有一个接地点,所以要有效的提高其可靠性,就要对电压互感器二次回路进行严格的控制,如果要想有效的提高其可靠性,就要在实际的运行和回路验收时保证N(N600)线不接熔断器,在电压互感器二次接线的过程中是有一些比较典型的接线方式的,在使用的继电保护装置方面也存在着一定的共同特征,采用不将其接入的方式也可以展现出非常好的效果,在数字变电站当中,其二次回路使用的都是光缆,数字化变电站也存在着2次回路断线等故障问题,但是其存在的问题和本文所要讨论的问题不在一个范围之内,所以本文不讨论这一问题。
        3电压互感器二次回路常见故障
        3.1电压互感器二次回路断线
        电压互感器二次回路在发生断线的时候,就是电压互感器在继电保护连接的回路中出现了断开的现象,这种现象如果进行详细的划分实际上也可以分成两种情况,一种情况是对称断线,一种情况是不对称断线,对称断线属于是三相断线的范畴,产生这种现象的原因也有很多。例如电缆自身质量不符合要求或者是电缆在运行中遭受到了外力的破坏;二次回路接线状况不佳;电压互感器二次保险熔断等现象。
        3.2电压互感器二次回路多点接地
        电压互感器二次回路如果在运行的过程中发生了和其他接地点相连接的情况,此时我们就称这种情况是二次回路多点接地情况。两相接地的过程中,中性点会发生非常严重的偏移现象,会使得三相的电压也产生相应的变化,这样就会产生零序电流,中性线阻抗的具体表现是其阻性,所以零序电流的流动方向和中性点的偏移方向正好是相反的,电压偏移的具体情况和接地点两相间电阻的大小对零序电流的数值起到了决定性的作用。
        3.3电压互感器二次短路阻抗过大
        二次短路是电压互感器二次回路运转时产生次数较多的问题,该问题会致使二次回路装设的熔断器无法正常工作,亦或产生二次回路装设的开关跳闸问题,其保护设备会针对该问题自行发出线路中断的警示。在各项回路的电缆芯线接触不到位亦或线路中断的情况下,保护设备也会自行发出故障警示。在电压回路中中性线不能完整的连在一起的情形下,不会发出断线信息,因此便需要采用检查的方式来有效防范。另外,量测保护屏的接地铜排和UN点间的阻力数值,可以以万用表的电阻档,当阻值在0Ω左右时,则表示中性线回路正常。
        4电压互感器二次回路故障的影响
        4.1电压互感器二次回路断线的影响
        二次断线后,继电保护无法正常获得所需的电压信息,或获得电压信息有误,导致与电压相关的保护无法正确动作。以距离保护为例,由于距离保护是通过电压与电流的关系作为依据,当发生二次回路断线时,断开相电压为零,从保护侧看,与单相接地故障情况相似,极易导致保护的误动作。为了解决这一问题,在微机保护中,普遍采用了电压互感器断线(PT断线)检测,一旦判定发生断线,保护则自动闭锁或退出,以大大降低可能发生误动作的可能性。对于互感器二次三相断线,此时保护侧则表现为三相无压,因此微机保护可以采用三相无压而有流进行判别。对于单相和两相断线,不同保护装置采用了不同的判据。如采用负序电压大于8V,这是考虑不对称断线时存在负序电压而单相接地故障时负序电压为零作为依据,也有如三相电压的相量和、某线电压的模值差等作为依据。
        以CSC163A线路保护装置为例,采用了两个判据进行短线判别:
        判据一为利用自产零序电压大于7V进行判别,主要是判别单相或两相断线;判据二为三相电压的任一相小于8V,当电压互感器位于线路时,考虑到断路器合闸前可能误告警,附加了任一相电流大于0.04*In,或者断路器在合位作为辅助。当判据满足时,经延时报“TV断线告警”,并退出所有距离保护、负序方向元件和突变量方向元件,从而保证保护不会发生误动作。


        4.2电压互感器二次回路多点接地的影响
        对于电压二次回路多点接地,中性线电压偏移的存在,可能导致相电压的升高或变低,并产生相位变化,由于三相电压平衡时影响很难发现,故需要结合系统的故障来考虑。
        4.2.1多点接地导致故障相电压升高的状况。
        对于发生正方向故障的线路,保护的相关继电器仍然能够可靠动作,这是由于电压偏移导致了方向元件更易判别。而对于反向故障,接地距离继电器、工频变化量继电器则可能发生误动作,这主要是取决于其整定值和电压偏移值的大小。
        4.2.2多点接地导致故障相电压降低的状况。
        对于发生正方向故障的线路,当偏移电压不大时(一般情况下偏移电压不会太大,这是由接地点间的阻抗决定的),保护的相关继电器仍然能够可靠动作。而对于反向故障,接地距离继电器、工频变化量继电器不发生误动作,但零序功率方向继电器却可能发生误动作。
        4.3电压互感器二次回路插件烧毁的影响
        电压互感器二次回路插件烧毁,通常是由于线路的整体运行电阻过大造成,这种现象会导致电力系统的继电保护装置,发生较小的电压偏移现象,从而使电力系统设备的运行电压,超过安全电压规定的范围,设备中的三相电压会出现严重的不均衡现象。除此之外,电压互感器二次回路插件烧毁,还会造成电力系统继电保护装置PT断线,从而影响系统中设备运行的稳定性。高压熔断器多次熔断,会导致继电保护装置的内部绝缘系统严重损坏。系统运行的绕组层间或匝间出现断路故障,导致相电压升高并以低频摆动,继电保护装置绝缘支架的有效性受到明显的影响。
        5电压互感器二次回路故障影响的对策分析
        5.1电压互感器二次回路短路故障影响的解决对策
        为了应对电压互感器二次回路短路的影响,技术人员可以采用以下措施:(1)对电压互感器二次回路短路的原因进行分析,确定电压互感器二次回路短路的位置。(2)将不同的断线情况进行分类,保障电压互感器的运行处于一种有序控制的状态下。
        5.2电压互感器二次回路多点接地故障影响的解决对策
        为了应对电压互感器二次回路多点接地的影响,技术人员可以采取以下措施:(1)技术人员要根据继电保护装置的运行特点,科学设计整体设定值,提高电压互感器二次回路多点接地的情况下,保证继电保护装置电压的稳定性。(2)退出有关保护,根据国家电力系统继电保护装置的有关使用规定,对电压互感器的运行进行保护,防止误动作。(3)检查电压互感装置的高压熔断器和低压熔断器,查看器件运行的声音、温度等,检查电压互感装置的自动空气开关,是否与继电保护装置连接良好。
        5.3电压互感器二次回路插件烧毁故障影响的对策
        为了应对电压互感器二次回路插件烧毁,对继电保护装置造成的影响,技术人员可以采用以下措施:(1)对电压互感器,进行回路断线处理,减少互感器插件烧毁对继电保护装置电压的影响。(2)设置与中性点有效接地系统的连接模块,提高继电保护装置的自调节性能。(3)加强对电压表运行系数的控制,保障高压绕组端接地问题处置良好,避免串联谐振现象的出现。(4)对继电保护装置的线电压进行检测,检测内容包含继电保护装置中的声、光信号,减少三相电压的不平衡现象。(5)在电压互感器上加装智能感应元件,电压互感器运行之前,检验互感器有无松动现象,保障电压互感器与继电保护装置的连接线没有断点,检查电压互感器切断回路的接触状况,对于接触不良的部位,进行及时的加固处理,减少磁铁谐振现象的产生。
        6结束语
        在继电保护发展过程中,微机保护因为有健全的自我检查效能和完善的闭锁举措,让继电保护更稳定。可是另外,和继电保护相连的二次回路因为其接线繁杂、故障隐蔽性突出的特征,会导致危害进一步增大。对于电力系统而言,电力变压器继电保护设施是特别关键的电气设施和转换中枢。科学设置变压器继电保护设施可以确保电力系统可靠运行。
        因此,本文先分析了继电保护装置的运行原理,然后概述了二次回路故障,接下来剖析了电压互感器二次回路故障措施的原因,最后提出了电压互感器二次回路故障的影响与相应对策。从本文的分析中可以看出短路问题、接地问题、插件烧毁是电压互感器二次回路故障的几种主要故障类型,技术人员要根据不同的故障类型,进行解决方式的选择。研究电压互感器二次回路故障对继电保护的影响,有助于技术人员从问题的角度出发,看待目前继电保护装置运行中的不足。因而,要加强对电压互感器二次回路故障的理论学习,并在维修实践当中,降低故障对继电保护装置造成的影响。
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