电压互感器及其二次回路

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高压电压互感器及其二次回路,电压互感器及其二次回路的重要性,：,电压互感器作为一重要的一次设备在电力系统中发挥着重要的作用。同时，因为电压互感器是一种公用设备，无论是互感器本身出现问题或是其二次回路出现问题，都将给整个二次系统带来严重影响。保障电压互感器及其二次回路的稳定运行至关重要。,电压互感器的作用,1.将电力系统的一次电压按一定的变比缩小为要求的二次电压，供各种二次设备使用。,2.使二次设备与一次高压隔离，保证人身和设备的安全。,电磁式电压互感器的工作原理,（1）工作原理,电压互感器的主要结构和工作原理类似于变压器。如图所示，电压互感器的一次线圈匝数N1很多，并接于被测高压电网上，二次线圈匝数N2较少，二次负荷比较恒定，接于高阻抗的测量仪表和继电器电压线圈，正常运行时，电压互感器接近于空载状态。,N1,U1,U2,N2,（2）电压互感器的变比,电压互感器一、二次线圈额定电压之比，称为电压互感器的额定变比，即,K,n,=U,1n,/U,2n,其中，一次线圈额定电压U,1n,是电网的额定电压（10、35、110、220、500KV等），二次电压则统一定为100(或100/ )V，所以Kn也标准化。,（3）电压互感器的分类,1.按照结构分类：,三相三柱式,三相五柱式,单相电压互感器,2.按照安装位置不同 3.按照原理分类,母线PT:测量母线电压 电磁式电压互感器,线路PT:测量线路电压 电容式电压互感器,三相式,(4)单相电压互感器的接线方式,1.两个单相电压互感器接成V-V形接线方式,两个电压互感器分别接于线电压UAB和UBC上，一次绕组不能接地，二次绕组为安全，一端接地，这种接线方式适用于中性点非直接接地或经消弧线圈接地系统。,1) 只用两个单相电压互感器可以得到对称的三个线电压；,2）不能测量相电压；,3）一次绕组接入系统线电压，二次绕组电压为100V。当继电保护装置和测量表计,只需用线电压时，可采用这种接线方式。,A B C,a,b,c,100V,2,.三个单相电压互感器接成星形接线方式,i,a,b,c,n,。,。,n,一次绕组接成星形,互感器接于相地之间,因此,测量的是相对地电压,而并非各相与中性点之间电压，一次绕组接地属于工作接地。,电压互感器的一次绕组阻抗极高，即使是在中性点直接接地或经消弧线圈接地的系统中，虽然电压互感器一次绕组中性点接地，但并不表示该系统中性点接地。,电压互感器的保护措施,60KV及以下系统，一次侧一般经过隔离开关和熔断器接入高压电网。,电压互感器一次侧熔断器的作用：,（1）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）防止高压电网受电压互感器本身及其引线的影响。,110KV及以上系统，电压互感器一次侧不装熔断器,（1）主要原因是考虑到系统灭弧问题较大，熔断器的断流容量亦很难满足要求，熔断器,制造困难；,（2）这一类互感器采用单相串级式，绝缘强度高，发生事故的可能性比较小；,（3）110KV及以上系统，中性点一般采用直接接地，接地故障时，瞬时跳闸，不会过电,压运行。,电压互感器的二次侧：,（1）装设熔断器或低压断路器，当电压互感器二次侧及回路发生故障时，能够快速熔,断或切断，保证电压互感器不遭受损坏及不造成保护误动。,（2）计量、测量二次绕组装设熔断器。,（3）保护用二次绕组装设快速低压断路器。,电压互感器高压侧熔丝熔断原因分析,1、互感器内部线圈发生匝间、层间或相间短路及一相接地故障。,2、电压互感器一、二次回路故障，可能造成电压互感器过流。,3、中性点接地系统中发生一相接地时，其他两相电压升高,倍；或者由于间歇性电弧接地，可能产生数倍的过电压,。使互感器铁芯饱和，电流增加造成熔丝熔断。,4、系统发生铁磁谐振。在中性点不接地系统中，由于发生单相接地或用户电压互感器数量的增加，使母线或线路的电容与电压互感器的电感构成振荡回路，引起谐振，造成过压、过流。,电压互感器二次侧熔丝熔断原因,1、因人为原因引起的各种二次回路短路,2、保护及自动装置元件损坏，引起电压二次回路短路。,3、二次回路导线受潮、腐蚀及损伤而发生一相接地，及二相接地短路故障。,4、电压互感器内部存在着金属性短路，也会造成电压互感器二次回路短路。,二次熔丝熔断时，运行人员应及时更换二次熔丝。若再次熔断，则不应再更换，应查明原因后再处理。此时禁止进行两台TV二次侧的并列操作，防止将故障引入另一台TV。,电压互感器操作注意事项,1、电压互感器送电时必须先合一次侧后合二次侧，停电时先停二次侧后停一次侧，防止反送电危及设备安全。,（反充电：运行中的电压互感器由二次向不带电的电压互感器反充电，造成运行中电压互感器二次熔断器熔断，低压开关跳开,引起保护装置及自动装置失压）,2、两段PT二次并列时，一次必须先并列（防止反充电）。,3、在倒换PT前必须先将PT并列运行。,（防止二次设备在PT倒换过程中失压）。,4、双母线各有一组电压互感器，在母线元件倒闸操作时，保护装置用的交流电压应与元件所在母线相一致。,5、二次电压回路使用中间继电器，由隔离开关辅助触点联动实现自动切换方式时：,5.1 当两组电压切换继电器同时动作供给电压时应发出信号，此时不允许操作母联断路器。（双母线运行的保护都有“切换继电器同时动作”这一信号）,5.2 当电压自动切换回路发生不正常现象时，应报告调度，将涉及范围的保护停用或切换到另一组母线电压回路上，然后才能进行处理。,5.3 运行中的隔离开关不允许进行辅助触点维修工作。,6、220KV空载母线停送电操作时（带电压互感器），由于断路器触头间并联电容与母线电压式互感器极易发生串联谐振过电压，造成电压互感器暴炸。因此要求：,6.1 220KV母线电压互感器有隔离开关时，母线充电之后，再合电压互感器隔离开关送电；空载母线停电时，先拉开电压互感器隔离开关，再拉断路器，母线停电。,6.2 220KV母线电压互感器无隔离开关时，系统有条件，可利用线路与母线配合操作，用对侧线路断路器代母线一并充电或停电。,6.3 220KV母线电压互感器无隔离开关时，在用母联断路器停送空载母线操作过程中，如发生串联谐振过电压，应立即合上母联断路器，母线送电；如母联断路器合不上，应检查断路器在开位，拉开谐振母线侧隔离开关。,停用电压互感器时注意事项,1、不使保护及自动装置失去电压。,2、必须进行电压切换。,3、防止反充电，取下二次熔断器（包括电容器）。,4 二次负荷全部断开后，断开互感器一次侧电源。,电压谐振,1、铁磁谐振：电网中大量非线性电感元件（变压器、电磁式电压互感器）在正常状态下，工作在励磁特性的非饱和区，但在暂态过程中（例如由于接地故障或断路器操作），电感工作状态会跃变到饱和区，电感上电压或其中通过电流突然异常上升，这种现象就是铁磁谐振。,2、谐振原因：中性点接地系统的110、220KV变电站母线上，通常连接电磁式电压互感器，因而PT是一种非线性电感元件，当发生断路器或刀闸操作，导致母线通过断路器的均压电容供电时，暂态过程可诱发铁磁谐振，结果引起PT和母线上电压急剧增加，PT中电流大幅上升，导致PT烧毁，外绝缘闪烙或避雷器爆炸等事故。,3、谐振分类：依据谐振电压的频率，铁磁谐振可分为工频、分频、和高频谐振，在中性点接地系统空母线上发生较多的是工频谐振。,电压互感器的巡视检查,电压互感器运行于母线上，互感器故障相当于母线故障，因此，必须加强巡视：,1、互感器瓷瓶是否清洁、完整，有无损坏及裂纹，有无放电现象。,2、电压互感器的油位，油色是否正常，有无漏油现象，,3、互感器内部声音是否正常。,4、高压侧引线是否接触良好，有无过热现象，二次回路电缆及导线有无损伤，高压熔断器限流电阻及断线保护用电容器是否完好。,5、互感器二次侧和外壳接地是否完好。,6、端子箱是否清洁、受潮。,电压互感器在异常情况下必须退出运行,1、高压侧熔断器连续熔断二、三次。,2、引线端子松动过热。,3、内部出现放电异音或噪声。,4、见到放电，有闪络危险。,5、发出臭味或冒烟。,6、溢油。,发现上述情况，立即汇报调度，解除有关保护，取下PT二次保险，并转移PT一、二次负荷将故障PT断开。禁止使用刀闸或打破熔断器法断开故障的PT，应让保险自动熔断。严禁就地用隔离开关或高压熔断器拉开有故障的电压互感器。,双母线倒单母线倒闸操作顺序,1、检查母联开关在合闸位置。,2、取下母联开关操作保险。,3、将停电母线负荷倒至另一母线。,4、送上母联开关操作保险。,5、断开停电母线PT二次联络开关。,6、拉开停电母线电压互感器、避雷器刀闸。,7、断开母联开关并解除备用。,8、验电后将停用的母线接地。,PT二次电压引入主控室,二次电压,低压断路器或熔断器,隔离开关辅助接点,隔离开关重动继电器接点,公用设备屏,各分路保护屏及其它自动装置,公用电压回路失压分析,1、检查隔离开关重动继电器是否失磁,2、检查PT端子箱处低压断路器、熔断器是否断开,3、隔离开关辅助接点接触不好,3.1 电压切换接点接触不好,3.2重动继电器接点接触不好,4、某使用单元出现问题,5、二次回路绝缘等其他问题,电压二次回路反措要求,1、电压二次回路只能有一点接地，经控制室零相小母线（N600)连通的几组电压互感器二次回路，只应在控制室将N600一点接地，,各电压互感器二次中性点在开关场的接地点应断开。,2、为保证可靠接地，各电压互感器的中性线不得接有可能断开的,断路器或接触器。,3、已在控制室一点接地的电压互感器二次绕组，如认为必要，可已在开关场将二次绕组中性点经放电间隙或氧化锌阀片接地。,4、来自电压互感器及其二次回路的4根开关场引入线和互感器三次回路的2（3）根开关场引入线必须分开，不得公用。,1、用隔离开关辅助触点控制的电压切换继电器，应有一对电压切换,继电器触点作监视用；不得在运行中维护隔离开关辅助触点。,2、检查并保证在电压切换过程中，不会产生电压互感器二次回路反,充电。,保护回路电压切换反措要求,3、手动进行电压切换的，应有专门的运行规程，由运行人员执行。,4、用隔离开关辅助触点控制的切换继电器，应同时控制可能误动作,的保护的正电源；有处理切换继电器同时动作与同时不动作等异常,情况的专用运行规程。,关于PT二次绕组：,主二次绕组：接成星形，反映一次系统线电压、相电压（相对地电压）,一次绕组接入系统相电压时，绕组电压为100/,辅助二次绕组：接成开口三角形，一次系统为中性点直接接地系统时，绕组电压为100V，一次系统为中性点非直接接地或经消弧线圈接地时，电压为100/3V,一次系统中的3倍零序电压,电压互感器一次绕组对辅助二次绕组的变比,可以看出，开口三角形绕组的输出电压仅反映一次系统的零序电压，从而可反应系统的接地短路故障。,A相接地后系统零序电压,U,A,U,A,U,B,U,B,3U,0,3U,0,中性点直接接地系统,中性点非直接接地系统,二次绕组的配置,双线圈：一个主二次绕组 保护、测量、计量公用,一个辅助二次绕组,三线圈： 两个主二次绕组：计量专用一组，保护测量公用一组,一个辅助二次绕组,四线圈：三个主二次绕组，一个辅助二次绕组,计量专用一组，因为220KV设备保护要求双重化，两套保护要求分别用不同的 PT 二次绕组，因此，两套保护各用一组，测量和保护公用。,各绕组的精度不一样，计量回路绕组精度高，计量回路专用一绕组减少了二次负载，提高了电能表的计量精度，保护和测量对电压精度要求不高，因此可以公用精度不太高的二次绕组。,二次设备的电压切换,1、电压切换的作用：双母线系统上所连接的电气元件，为了保证其一次系统和二次系统在电压上保持对应，以免发生保护或自动装置误动、拒动，要求保护及自动装置的二次电压回路随同主接线一起进行切换。用隔离开关辅助触点去启动电压切换中间继电器，利用其触点实现电压回路的自动切换。要求保护、测量、计量都有自动切换功能。,2、切换方式：,（1）保护、测量、计量共用一个隔离开关接点。计量有专用的切换继电器屏。测量电压在保护屏切换后输出。,（2）一个隔离开关接点启动保护电压切换箱，测量、计量依靠电压切换箱重动继电器进行电压切换。,（3）计量用独立的隔离开关辅助接点，独立的切换继电器。,要求切换回路相互独立：切换回路独立，切换电源独立,1、有利于减小设备异常时的影响面,2、便于运行人员判断问题，应急处理。,保护装置失压分析,公用外部电压,保护屏端子排,隔离开关重动继电器接点,保护装置低压开关,保护装置交流输入插件进行电压变换,模数变换,采样回路,CPU,1、检查隔离开关辅助接点是否切换到位，观察隔离开关位 置指示灯。,2、检查电压开关是否跳开。,3、用万用表测量电压开关下口交流电压，判断电压是否正常。,4、打印保护装置采样值，检查交流采样。,5、观察直流电源插件输出电压指示灯是否正常。,6、检查装置有无自检报告。,检查措施,电压互感器二次电压异常处理,运行中电压互感器可能会发生二次电压异常，比如电压输出三相不平衡、空开及二次保险熔丝熔断等。,异常原因：,1、互感器本身有问题，通过二次电压切换后，将互感器二次负载转移，在PT端子箱处PT二次回路断开，检查PT二次输出电压。,2、PT二次公共回路及负载有问题，在上述正常情况下，没有发现异常，说明问题有可能在二次回路及二次负载上上，可以通过倒闸操作将有问题的一段PT二次回路腾空。,3、若在操作某一分路的过程中，电压恢复正常，则说明问题在该二次负载上；二次负载全部转移后，电压异常仍然不能消失，说明问题在二次回路上，需要保护人员逐级断开二次回路进行查找回路异常。,电压回路的编号,N600,A601,A603,A630,开关,隔离开关,公用二次回路,电压切换继电器接点,A710,保护装置空开,保护,遥测屏,功率表,线路PT,作用：用于监视线路电压。,1、用于手动检同期、检无压合闸用,2、用于重合闸检同期、检无压用,3、用于备自投及其他自动装置,二次绕组,57V 用于重合闸,100V 用于手动合闸检同期,母线,PT,开口角电压用途,1、用于小电流接地系统接地选线装置、绝缘监察,2、用于保护装置，主变后备、线路保护,3、开口角A相电压用于手动检同期,4、用于小电流接地系统消谐装置,检同期、检无压、不检定,1、手动合闸：就地、远方,2、自动合闸：重合闸、备自投,检同期：检查母线电压和线路侧电压同期,检无压：检查线路无压时合闸,不检定：不检查两侧电压,手动检同期和重合闸自动检同期区别,手动检同期：用母线开口角A（Sa710）相电压和线路PT100V电压比较,新投运的无人值班站合闸检同期：利用测控装置将母线57V星形二次绕组电压和线路PT二次57V电压检同期,重合闸检同期用母线主二次绕组57V电压和线路PT57V（100V）电压比较,电压互感器投运后检验项目,1、测量每一绕组的电压,、测量相间电压,、测量零序电压,、检验相序,、定相,220KV以上高压设备电压回路双重化问题,新的十八项反措要求：两套主保护的电压回路宜分别接入电压互感器的不同二次绕组。,我公司目前状况：两套保护公用一个电压切换箱，公用一个切换后电压，不满足反措要求。,110KV设备：电压切换箱和操作箱公用操作电源。,220KV设备 ：电压切换箱用第一组操作电源。,相关补充规定：对双母线接线按近后备原则配置的两套主保护，当合用电压互感器的同一二次绕组时，至少应配置一套分相电流差动保护。,保护装置主要电压元件及作用,主要电压元件,1、低电压元件：反映相间电压、相电压,2、负序电压元件：反映不对称故障引起的电压不平衡,3、零序电压元件：反应接地故障，一种是母线PT开口角零序电压；另一种是主绕组自产零序电压,4、正序电压元件：反应系统正序电压。,5、复合电压元件：由低电压元件和负序电压元件组成。,6、电压突变量元件：用于微机保护中做启动元件。,电压量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、和电流量元件配合，构成方向元件，用于方向保护。,电压元件在二次设备中的具体运用,1、35KV、10KV线路保护：电压闭锁电流保护，作为相间短路的功率方向元件,2、小电流接地系统接地选线装置、绝缘监察,3、消谐装置,4、低频减载装置,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、重合闸检无压、检同期,6、母线保护中电压闭锁元件,7、主变后备保护中电压闭锁元件、零序方向元件,8、备自投装置,