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电压互感器二次回路断线电气特点及对保护的影响 电压互感器二次回路断线电气特点及对


第 29 卷   1 期 第 2008 年 2 月

Vol. 29   . 1 No Feb. 2008

电压互感器二次回路断线电气特点及对保护的影响
张铁锋
( 东北电网有限公司丰满培训中心 , 吉林省吉林市 132108)

摘要 : 介绍了电力系统中电压互感器在不同断线情况下的电气特点 ,

着重分析了电压互感器二次 回路断线对常规距离保护 、 过电流保护 、 微机保护的影响 。 关键词 : 电压互感器 ; 断线 ; 影响 数据库分类号 : DZ01

0  引言
电压互感器在电力系统中作为电压转换设备 , 为继电保护等二次设备提供所需电压 , 而这些二次 设备能否正常工作直接影响到机组及系统的安全稳 定运行 ,以下就电压互感器二次回路断线时的电气 特点及对继电保护的影响进行分析 。
?

1 (α ? α ? ) 1 ? 2 Ua + U b = EC 3 3
U C0 =
? ? 1 ( ? U C + Ua + U b ) = 3 ? 1 ( ? 1 ? Ua + U b ) = EC 3 3

     考虑到 EC =

1  电压互感器二次回路断线时电气特点
若引入到保护装置的电压互感器二次回路单相 断线 ( 如 C 相 , 见图 1 所示 ) 在不带负载的情况下 , 则有
11 1   引入到保护装置的电压互感器二次回路断线
图 1   相断线 C
? ? ? ? ? ?

100 100 V , 有零序 、 负序电压为 V= 3 3 3 2× 100 V = 381 4 V 3 3
? ?

( 如 a 、 相 ) , 在不带负载的情况下 , 则有 U b = U a = b 0 ,U c = E c ,有二次侧负序 、 零序电压为
? ?

U c = 0 、 b = E b 、 c = Ec , 正序 、 U U 负序及零序电

压为 :

U C1 =

1 ( ? α? α ? ) 2 UC + Ua + U b = 3

1 (α ? α ? ) 2 ? 2 Ua + U b = EC 3 3

? U C2

1 ( ? α ? α? ) 2 = UC + Ua + Ub = 3

问题方便 ,设 Z1 = Z2 = Z3 = Z12 = Z13 = Z23 a. 采用基尔霍夫电流定律方法
? U ca U cb Uc + + = I∑ = 0 Z13 Z23 Z3 ? ?

收稿日期 : 2007211201 ; 修回日期 : 2007211226 。

作者简介 : 张铁锋 ,男 , 高级工程师 、 高级技师 、 讲师 , 现在东 北电网有限公司丰满培训中心从事职工培训工作 。

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191 2 V

11 2   电压互感器引出线回路断线

11 21 1   单相断线 ( C 相断线 , 如图 3 所示 ) , 为分析

- 191 2 V ,正序电压为
? ? ?

如果引入到保护装置电压互感器发生两相断线
? ?

图 2   、 两相断线 a b

U c0 = U c2 = U c1 =

1 ? E C 正序 、 负序 、 零序电压为 3

   U ca + U cb + U c = 0 有
? ? ?

其中 U a = Ea ,U b = E b ,则有

? 设备保护 ?  张铁锋   电压互感器二次回路断线电气特点及对保护的影
? ? ? 1 ( ? 1 ( ? 1 ? Ua + Ub) = Ea + E b ) = Ec , 相 3 3 3

Uc =

   A 相单独作用下 , C 点电压 U C1 = 在 在 B 相单独作用下 , C 点电压 U C2 = 所以可以得到 : U C =

1 Ea 3 1 Eb 3

量图如图 4 所示 。

1 1 ( Ea + Eb ) = Ec 3 3

相量图如图 6 所示 。

图3  电压互感器 C 相断线

图 6   相断相后各相量图 C

图 4   相断线时各电压相量 C

其中 U c 为 C 相断线后电压 , 相量图如图四所 示 ,假设 Ea = Eb = Ec = 1 ,由图 4 可以看出 ,其中
3 2 tgφ = = 3 3 ,φ = 79 . 1° 1 6

其中 :
U ac U bc
j10 . 9° 3 = Ua e 2sin φ - j10 . 9° 3 = Ub e 2sin φ

U ab = 3 U a e

j30°

   采用叠加原理方法 b. 分别由 B 相和 A 相作用 ,即如图 5 所示叠加 。

图 5   相与 A 相单独作用 B

从图 6 可以看出 , 断线相在断相后与断相前相 位相反 ,大小为断相前 1/ 3 ; 非断线相在断线前后无 变化 。U ab 在断线前后没有发生变化 ,而 U ac 与 U bc 则 在断线前后发生了明显的变化 。 11 21 2   两相断线 ( b 、 相断线 ,如图 7 所示) C
图 7   、 两相断线 B C

UC = Ub =

1 Ea ,相量图如图 9 所示 。 2

图 8   、 两相时相量图 B C

根据相量图可以看出 , 在电压互感器二次回路 发生两相断线时 ,断线的两相与非断线相同相位 ,大 小为原来正常值的一半 。

2  断线后对继电保护的影响
21 1   对常规距离保护的影响

任何距离元件都包括两个输入回路 , 一是做距
65

  2008 ,29 ( 1)

水 电 厂 自 动 化

 

离测量的工作回路 , 另一是极化回路 。对阻抗特性 包括坐标原点在内的非方向阻抗继电器 , 当元件失 去输入时 , 必然要动作 ; 对于方向阻抗继电器 ( 如 图 9) ,当输入电压被断开后 , 由于负荷电流通过电 抗变压器 TL 在二次侧产生电压 , 此电压加在工作 回路使整定变压器 TS 二次有电压 ,同时感应到 TS 的一次侧 ,而 TS 一次侧的负荷就是极化回路 ,等于 给极化回路输入一个对继电器为动作方向的电压 。 如果负荷电流有一定的数值 , 使继电器获得的力矩 大于启动值 ,即发生误动 。

|ΔEK| | Z m + ZS |   若 P T 没有出现断线 , 有 Δ = | U OP | | Zset + Zs | > 1 ,不满足动作条件 ,距离元件不动 。 | Δ EK| | Z m + ZS | 若 PT 断 线 , 则 Δ = = | U OP | | Zset + Zs | | ZS | < 1 , ( 因 P T 断线失压使之测得的电压 | Zset + Zs | Δ I Zm 为零 ) 满足动作条件 , 距离元件会出现误动

图9  距离元件电压回路

当失去电压时 ,只要装置不启动 ,不进入故障程 序保护就不会误动 。若失压不及时处理 , 遇到保护 区外故障或系统操作使其启动 ,保护仍将误动 。 电压回路断线对工频变化量距离元件及方向元 件的正确工作也有影响 。工频变化量距离元件动作 方程为| ΔU op | > U z
U op = Uφ - Iφ Z set

件的整定阻抗 ,U z 为整定的门槛电压 。 假设整定的门槛电压 U z 等于故障前电压 , 则 有| Δ E K | = U Z , 并且假设故障发生在保护区外 ( Zm
> Zset ,如图 10 所示) 。

21 2   对微机保护的影响

   其中 U op 为距离元件的工作电压 , Zse t 为距离元

图 10   区外短路时计算用图

从图 10 中可以看出 Δ E K = - Δ I ( Z m + ZS ) ΔU OP = ΔU - Δ I Z set = - Δ I ( ZS + Zset )

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作。 为此需要装设断线闭锁装置 ,以南瑞 RCS2900 系列为例 ,有以下 3 种情况 , 各情况条件满足后均 延时 11 25 s 发出断线报警信号 , 同时闭锁距离保 护。

a. 自产 3U 。大于 8 Ⅴ, 且启动元件不启动 , 延 时 11 25 s 告警信号 , 同时闭锁距离保护 , 用以判断 一相 、 两相断线 ; b. 自产 3U 。小于 8 V , 且正序电压 U 1 小 于 01 5 U n , 启动元件不启动 , 用线路 TV , 同时断路器

处于合闸状态 ,延时 11 255 s 后发断线告警信号 ,同 时闭锁距离保护 ,用以判断三相断线 ; c. 自产 3 U 0 小于 8 V , 正序电压 U 1 小于 01 5 U n ,起动元件不起动 ,用母线 TV , 延时 11 25 s 后发 断线告警信号 ,同时闭锁距离保护 ,用以判断三相断 线。 21 3   对过电流保护的影响 对于低压启动复合电压启动过流保护而言 , 由 于电压互感器二次回路断线 , 造成低压启动元件和 负荷电压启动元件因失压而动作 , 此时若发生保护 区外故障或负荷电流很大 ( 电流元件动作值按额定 负荷整定) ,保护就将发生误动 。

3  结语

电压互感器二次回路断线对继电保护的影响很

大 ,而二次回路断线主要的原因是由于二次熔断器 熔断或接触不良而引起 , 所以在日常设备检修及维 护中 ,对电压互感器二次侧熔断器的检查要认真 、 细 致 ,以免造成不必要的影响 。

参考文献

[1]   电力系统继电保护实用技术问答 . 中国电力出版社

[2]   贺家李 ,宋从矩 . 电力系统继电保护原理 . 中国电力出

版社 ,2007.


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