110 kV电压互感器二次回路故障查找与分析.pdf

人民黄河YELLOWRIVER第45卷S12023年6月Vol.45，Sup.1Jun.，2023110 kV电压互感器二次回路故障查找与分析付芳芳，王强（三门峡黄河明珠（集团）有限公司，河南 三门峡 472000）摘要：继电保护的主要任务是对电气设备的运行状态进行判定，判断被保护设备是否出现故障的重要依据是故障出现前后的物理电气量的变化情况。介绍了三门峡水电站内110 kV母线电压三相不平衡故障的查找和处理过程，并对故障现象进行了简单分析。电压互感器将电气设备上的高电压转换成低电压，提供给继电保护装置等二次设备使用，这样继电保护装置就可以通过间接测量高电压实现对电气设备高电压的实时监测，因此一旦电压互感器二次回路出现故障，就直接影响继电保护装置动作的可靠性。电压互感器二次回路经常发生的故障有熔断器的熔丝熔断、隔离开关辅助触点接触不良、二次接线螺丝松动、多点接地等故障，不同的故障现象，故障点的查找也不一样。关键词：电压互感器；二次回路；中性线；三门峡水电站中图分类号：TV734文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1000-1379.2023.S1.061收稿日期：2023-02-24作者简介：付芳芳（1970），女，湖南洪江人，高级工程师，研究方向为继电保护E-mail：继电保护装置作为电网的有机组成部分，能够自动、迅速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，对维护电力系统的稳定运行具有重要意义。其故障量判断的重要依据之一就是电压互感器提供的二次电压。电压互感器可以将电力系统一次电压按比例关系变换成100 V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用；电压互感器还可以将一次系统高电压与继电保护装置等二次设备隔离，二次回路一点接地，可以确保人身与设备的安全1。1故障现象2021 年 5 月 28 日，三门峡水电站监控出现“虢水线保护PCS-943TM装置异常动作”告警信号，现地检查保护装置上“PT断线及报警”故障灯亮，保护装置液晶面板上显示 A 相电压58.89 V、B相电压61.32 V、C相电压63.50 V、零序电压8.08 V、同期电压106.10 V，现场检查设备未发现异常后，初步判断故障由三相电压不平衡引起。将虢水线距离保护、零序保护退出后，检查虢水线保护盘内引入的110 kV母线电压与保护装置显示电压一致，接线无松动，断合110 kV电压互感器二次电压小开关1ZKK1、2ZKK1、3ZKK1后故障复归，保护装置显示A相电压58.60 V、B相电压60.71 V、C相电压62.39 V、零序电压6.81 V、同期电压105.13 V。随后将距离保护、零序保护投入。2故障查找由于上述故障现象在短短几天时间内间歇性、多次出现，使得虢水线继电保护装置多次出现“PT断线”动作，造成纵联距离、纵联零序和后备距离保护均退出，严重影响保护装置的可靠运行，因此需要尽快确定引发故障现象的原因，消除设备隐患2。根据运行人员对现场设备的检查结果，只能初步判断保护装置本身没有问题，但不能排除保护柜以外的回路及设备存在问题，因此继电保护人员扩大检查范围，对现场设备进行系统检查后，发现除了虢水线保护装置上显示的母线电压出现异常之外，在三11旁开关保护装置、2号主变压器保护装置液晶屏上查看110 kV母线电压的采样值，均看到与虢水线保护装置一样的情形，即A、B、C三相电压幅值之间有23 V的偏差3。由于110 kV系统所有元件的保护装置均显示110 kV母线电压异常，因此将检查重点放在了110 kV电压互感器二次绕组的输出回路。110 kV上、下母电压互感器的二次电压通过控制电缆经上、下母电压互感器二次端子箱送到中控保护室的9BP，所有接在110 kV系统的元件保护回路如需要使用110 kV母线电压，都可以从9BP转接。由于故障现象不是持续存在的，因此故障查找工作只能在设备有故障的条件下才能进行。首先对设备运行情况进行严密监视，当故障出现时，先在虢水线保护装置处查看母线电压采样值，确认存在A、B、C三相电压幅值不一致的情况下，再到110 kV电压互感器二次端子箱处测量二次电压，经过测量，110kV 下母电压互感器二次电压为 A 相 62.2 V、B 相 60.6 V、C相58.8 V，上母电压互感器二次电压为A相60.6 V、B相60.5 V、C相59.7 V。由测量数值可以看到，上母电压互感器二次回路电压正常，而下母电压互感器二次回路电压不平衡，这与在电压互感器二次端子箱处测得的电压与保护装置采集到的母线电压一致，再次印证了保护装置采样回路不存在问题，因此将检查重点放在电压互感器二次回路公用部分。公用部分就是上、下母电压互感器二次端子箱和9BP及其中间连接的控制电缆，其中电压互感器二次端子箱接线简单、清晰，方便电压回路带电检查。但9BP作为已运行了40多a的110 kV母线电压中转盘，电缆接线随着外部设备的改造历经多次调整，造成同一个二次电压回路所接的不同电缆线芯上的号头标注的回路号不统一，盘内转接线多且没有套号头，图纸资料与实际设备存在出入，都极大地增加了故障查找的难度。由于故障查找需要在设备运行情况下进行，而查找工作又不能影响设备的正常运行，因此要求继电保护人员在故障查找工作中一定不能误碰、误甩接线。根据原理接线，继电保护人员在9BP盘内对从电压互感器过来的A621、B621、C621、B600回路进行逐个梳理，明确每一个回路的准确接线位置后，分别测量A621、B621、C621、B600回路的对地电压。发现B600回路对地电压为3 V，在下母电压互感器二次端子箱处测量B600回路对地电压也是3 V，检查下母电压互感器二次端子箱内B600回路经箱内短接线与端子箱内接地螺栓相连，但端子箱锈蚀严重，继电保护人员重新回到中控保护室9BP处。检查盘内B600回路无接地点后，另找了一根导线，将110 kV下母电压互感器所属的B600回路在9BP处可靠接地，观察虢水线保护柜处三相电压平衡，故障现象消失。接地线松开后，虢水线保护柜处三相电压出现轻微不平衡，由此确认虢水线保护装置“PT断线”故障系由B600回路接地不良导致。随后在9BP处将110 kV下母电压互感器B600回路永久接地，取消该回路在电压互感器二次端子箱处的接地线。3故障分析由于110 kV系统是接地系统，电压互感器二次侧中性线直接接地，因此中性线引出的B600回路是直接接地的，并且只能是一点接地。现场检查B600回路通过下母电压互感器二次端子箱内螺栓经端子箱与地网连接，B600回路对地有电压，且二次端子箱锈蚀严重，说明中性线接地电阻增大，中性点发生偏移，造成三相电压不平衡，如不处理，则会对继电保护装置的正常运行产生不利影响4。（下转第122页）120人 民 黄 河2023年S1（上接第117页）化规律 J.城市轨道交通研究，2022，25（12）：94-100.6 刘顺青，王旭畅，王文博，等.顶管施工对既有桥梁影响的三维数值分析 J.科学技术与工程，2022，22（26）：11559-11566.7 肖旦强，张仕超，胡智，等.大断面矩形顶管施工对近接斜交既有隧道影响研究 J.现代隧道技术，2022，59（增刊1）：441-447.8 李文江，王用波，阎伟龙，等.软黏土顶管工后沉降数值模拟与模型试验 J.地下空间与工程学报，2021，17（增刊2）：710-716.【责任编辑张华岩】线监控，利用振动轮的加速度信号，经过进一步计算后得到智能碾压指标（CMV值），通过CMV值与压实度的相关关系预测压实度，实现对路基压实度及压路机振动频率的实时监控。2.2碾压效果分析白沟河治理工程（白沟新城段）施工第二标段紧邻雄安新区北部，白沟河左堤、新盖房分洪道左堤、东淀北大堤共同组成了昝岗组团的防洪屏障，有效抵御新区外围洪水，保障新区的建设和发展。白沟河新城段治理起点为高碑店市与白沟新城县界，终点为白沟新桥，治理河段长10.7 km，治理堤防全长3963 m，相应的堤防桩号为Z5+200Z9+163。防洪标准为100 a一遇，白沟河现状防洪标准不足20 a一遇。选择桩号Z6+375Z7+200段作为智能碾压系统施工试验区，试验数据统计时间为1周，其碾压施工工艺参数：铺土方式，进占法或后退法；含水率，最优含水率3%；铺土厚度，40 cm；碾压遍数，12遍（静压2遍，振压10遍）；碾压行走速度，4 km/h；压实度，95%。智能碾压系统自动记录土方填筑碾压数据，通过WLAN将施工数据实时上传至智慧施工管理平台，实时记录碾压遍数、碾压速度、碾压轨迹等施工数据，实现对碾压施工全流程实时监控，可以监控是否存在未碾压到位的情况，如由碾压遍数统计情况（见表1）可知压实遍数10遍的面积为24 965 m2、占施工总面积的64.59%，还有35.41%的施工面积尚未达到碾压遍数要求。碾压情况的记录可存入服务器，需要时可回放追溯施工各个环节，保证施工质量。通过CMV与压实度相关性校验，得到两者的线性关系为y=0.2841x+83.19（相关系数为0.824 5），据此可以较好地预测碾压后的压实度，实时反馈施工质量，从而及时调整施工工序等。3结语堤防智能碾压系统采用B/S架构和GNSS实时差分定位技术以及成熟的振动碾压传感器技术，在白沟河治理工程白沟新城段施工第二标段测试了该系统的可行性和可靠性，结果表明，其可应用于堤防碾压施工质量监控，对于提高堤防碾压施工水平与管理水准具有十分重要的现实意义，应用前景广阔。如何提高压实度的预测准确度是今后的研究方向，后续可通过增加CMV与压实度相关模型的样本量，进一步优化模型，从而提高压实度的预测精度。参考文献：1 谢辉，赵龙同，阮迪望.智能振动碾压机的自抗扰循迹控制方法 J.天津大学学报（自然科学与工程技术版），2020，53（9）：900-909.2 蔡勇.物联网智能管控路面碾压施工工法 J.绿色环保建材，2020（8）：96-97.3 党晓，侯子义.路基智能压实技术探究 J.中国公路，2022（1）：100-101.【责任编辑张智民】图1碾压质量评价模型表1第7 d施工结束时碾压遍数统计压实遍数5678910施工面积/m29 5011 3758381 08688724 965占比/%24.583.562.162.812.3064.59虢水线保护装置只取了A611（A621）、B611（B621）、C611（C621）三相电压，零序电压采用自产3U0，电压互感器二次侧中性线电压产生偏移后，造成自产3U0与实测零序电压之间产生差异，保护装置误发“PT断线”信号并退出与电压量相关的距离、零序保护。4结语电压互感器二次回路的完好和正确是继电保护装置能正确发挥作用的前提，电压互感器二次回路常见的故障一般是二次回路断线或者二次回路多点接地，本文端子箱锈蚀严重导致的电压互感器二次侧中性线接地点出现接触不良的问题则很少见，通过故障查找的介绍和分析，为现场设备维护、检修提供一定的借鉴。参考文献：1 任岩.CCS水电站继电保护设计特点分析 J.人民黄河，2020，42（11）：103-106.2 黄鑫.110 kV线路电压互感器二次电压异常的分析与处理 J.电工技术，2017（10）：76-78，91.3 孔海波.变电站继电保护二次回路的分析与研究 D.济南：山东大学，2013:23-41.4 胡斌.小电流接地系统中电压互感器一次侧中性点未直接接地情况下所测谐波异常分析 J.湖北电力，2008，32（增刊1）：75-76.【责任编辑张华岩】（上接第120页）122