500 kV电压互感器二次接线与过电压保护研究与应用

游德华，陈正雍，黄琪训，付 东

（1.南方电网电力科技股份有限公司，广东 广州 510000；2.广东电网有限责任公司汕尾供电局，广东 汕尾 516600）

0 引 言

电压互感器是隔离电力系统一次高电压，用来将一次高电压转化为二次低电压供继电保护、安全自动装置和测量仪表获取电力系统一次电压信息的传感器。目前电力系统中高电压等级使用较多的是电容式电压互感器，是一种特殊形式的变换器。电压互感器的二次负载阻抗一般较大，在二次电压一定的情况下，阻抗越小，则电流约大。当电压互感器二次回路短路时，二次回路的阻抗接近为0，二次电流将变得非常大，如果没有保护措施将会烧坏电压互感器[1-3]。

对于3/2主接线形式，通常在线路或变压器侧A、B、C三相分别安装电压互感器。对于500 kV线路保护，其二次电压作为保护装置过电压保护的采样值。500 kV远距离传输线路很长，线路对地分布电容很大，在电容效应影响下，线路的电压会升高，严重危害电气设备的安全。为此，需要配置过电压保护，在发生线路过电压时跳本端断路器，同时通过保护通道向对侧发送远方跳闸信号，对侧保护装置结合就地判据判断是否跳闸[4]。

1 跳闸案例分析

在对某500 kV变电站的线路进行充电操作时，该线路主一保护装置过电压保护动作跳开三相开关，跳闸后运行人员现场检查现场一次设备未见异常。线路主一保护装置过电压保护动作，过电压远跳发信，主二保护装置未动作。线路保护装置动作情况如表1所示。

表1 线路主一保护装置动作情况

结合故障录波装置波形记录分析判断，在线路出线开关合闸后，B相电压明显高于正常运行电压，电压瞬时值最大幅值达138 V，有效值达97 V，超过保护动作设置定值（82.6 V）。跳闸后检修人员检查站内其他500 kV线路电压互感器的第一绕组电压，1号、2号、3号以及4号主变高压侧电压互感器第一绕组电压采样值均正常[5]。因其他500 kV线路及主变500 kV保护装置电压采样值正常，说明一次系统运行正常，未发生过电压故障。

2 跳闸原因查找与分析

现场在端子箱断开至电压互感器侧的连接片，从端子箱二次回路通压测试电压互感器第三绕组3RYH至保护装置二次回路，各装置采样均正常，试验结果无异常，说明端子箱至保护装置二次接线正确[6]。在端子箱断开连接片，使用万用表测量靠电压互感器侧3RYH、4RYH二次绕组直流电阻，发现3RYH B相直流电阻明显偏高。具体测量结果如表2所示。

表2 电压互感器第三组绕组3RYH B相直流电阻测试值

打开3RYH本体二次接线盒，拆除外部接线，再次使用万用表测量靠电压互感器本体侧各相绕组，电阻均为0.3 Ω，排除PT本体绕组故障。

电压互感器外部接线如图1所示。

图1 电压互感器外部接线

现场对A、B、C三相电压互感器二次回路接线核对时，发现A相1a-1n与da-dn接线接反，B相1b-1n、2b-2n及db-dn接线均接反。按照设计图纸修改接线后，测量三相绕组负载侧电阻值均在0.5 Ω左右，重新送电后保护装置采样正确，未发生跳闸，同时电压互感器各绕组电压采样均正确。由此可以判断本次跳闸的直接原因是500 kV线路进线电压互感器3RYH绕组本体端子盒内将计量、保护绕组n级错接，特别是开口三角电压B相dn接入保护用PT，导致主一保护装置采样值大于设置定值，保护装置动作跳开相应开关[7]。

在进行关键性的验收试验过程中采用万用表对线的方式，在对线作业时因N线未断开且一直接地，通过该方法无法发现N相接反缺陷[8]。同时在开展线路保护二次回路通流通压过程中，试验人员仅从线路PT端子箱内测试加入试验电压，未按照试验验收要从源头试验的原则，未验证电压互感器本体至端子箱接线的正确性，导致未发现从本体端子盒到端子箱之间电缆接线错误，最终导致设备带缺陷运行，送电后过电压保护装置动作跳闸。

3 验收试验方法

因高压电压互感器绕组较多且存在开口绕组，在对线过程中很容易出现错误。特别是对已经投入运行的变电站进行电压互感器改造，受限于停电时间较短，拆除所有接线再进行对线会花费大量时间。基于此，可以通过以下方法综合判断电压二次回路接线正确性。

（1）二次对线作业。在现场条件允许的前提下拆除电压回路，将端子箱处开口绕组首尾相连的短接线全部拆除，在电压互感器底座处解开电压二次接线，从电压互感器底座二次电缆处逐条进行对线，保证每条二次电缆的正确性。对线的同时要核对图纸电缆线号的正确性，为日后运行维护提供有效保证[9]。

（2）端子箱处二次通压。通过该方法，验证端子箱到各二次装置之间的回路完整性和各装置采样的正确性。在二次通压时要在端子箱处断开连接接片，防止二次电压返送一次侧，同时保证各装置不分压，确保采样的正确性。在二次通压时，需查看每个装置的采样值，确保满足规范要求[10]。

（3）带负荷测试。在一次主设备送电后，根据带负荷测试表单逐个绕组核对电压互感器各绕组采样值和相位的正确性。

4 结 论

通过深入分析一起500 kV电压互感器二次接线错误导致的跳闸案例，综合得出了一种高电压等级电压互感器二次回路接线正确性判断的验收方法，通过二次对线、二次通压以及带负荷测试可以有效判断电压互感器二次接线的正确性，值得参考。