摘要：电压互感器（以下简写为 TV）通过电压变换，将电力设备的高电压转变为继电保护、计量、测量等二次设备可以承受的低电压，对二次设备起到标准化的作用，并能有效地对一次和二次回路进行隔离。TV 二次回路发生故障会导致测量失误和计量误差，从而影响运行以及计量的准确性；对于继电保护而言可能导致保护的误动和拒动，影响到电力系统的安全稳定运行。因此，相比其对计量和测量的影响，TV 二次回路故障对于继电保护的影响更加具有研究价值。
关键词：电压互感器；二次回路；继电保护
一、TV二次回路及其等效电路
对于TV二次回路，按照反事故措施规定，只允许在控制室内有一点接地。为了保证接地的可靠性，要求各TV的中性线不得接入可断开的开关或者熔断器等。在N线中还会布置放电间隙或者氧化锌阀片接地，其目的是为了保护二次绕组免受雷电波、过电压的冲击。典型的TV二次接线如图1所示。
图1展示了典型的TV二次接线方式。对于采用自产3U0的保护装置，如南瑞继保的RCS900系列保护，可不接入L630，或根据需要接入。对于数字化变电站，二次回路不再采用电缆进行连接，而是采用光缆，因此不在本文的研究范围。需要指出的是，数字化变电站同样存在二次回路断线（实际为光缆断开，故无法传递信号）的问题，但与本文研究的内容并不相同。TV二次回路等效电路如图2所示。
图2中UA处为TV二次绕组，等效为受一次电压控制的电压源；Z1为二次回路等效阻抗，ZL为TV的负荷等效阻抗，在本文中即为继电保护的等效阻抗；ΔUAB即回路电压降，UB为继电保护上的压降。由图2可知，继电保护获得的实际电压UB并非TV传变出的电压UA，为了使二者尽量接近，就需要尽可能降低Z1，然而由于多种原因，事实上Z1可能较大甚至趋近于无穷大，这就会导致继电保护获得的电压严重偏离UA。此外，由于TV特性的要求，ZL+Z1应保证具有较高的阻抗，否则将导致UA无法正确反映一次侧电压值。
二、电压互感器二次回路常见故障
2.1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也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，一中情况是对称断线，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。
2.2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。
2.3电压互感器二次回路阻抗过大
继电保护中所承受的电压会伴随着回路中阻抗的增大而大大降低，具体降低的数值和保护阻抗之间是存在着一定的对应关系的。产生这种现象的主要原因是不同的回路当中会产生不同的阻抗，这样就会使得三相电压出现严重的失衡现象，而当回路的阻抗也逐渐增大的时候，中性线电压就会产生位移现象，这对整个回路和保护装置的正常运行都会产生不利的影响。
三、二次回路故障对继电保护的影响及对策
以上分析了电压互感器二次回路常见故障及其特点，二次回路故障对于继电保护可能造成的影响有以下几方面。
3.1二次回路断线对继电保护的影响
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CSC101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。
3.2二次回路多点接地对继电保护的影响
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。
（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。
（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。
参考文献：
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作者简介：
王进（1983.1.16），男，湖北天门，汉族，本科，电力工程师，二次运检副班长，研究方向：二次运检（继电保护）。
论文作者:王进
论文发表刊物:《河南电力》2018年13期
论文发表时间:2018/12/25
标签：回路论文; 电压论文; 电压互感器论文; 断线论文; 相电压论文; 继电保护论文; 阻抗论文; 《河南电力》2018年13期论文;