配网电压互感器的接线方式

技术与应用　配网电压互感器的接线方式　付振宇　（广东电网公司湛江供电局，广东湛江５２４００５）　摘要本文介绍了一起配网１０ｋＶ出线发生单相接地时，相电压显示正　常均为６．ＯｋＶ，只有零　序电压告警的事件，通过对事件的分析，找出该配网母线电压互感器４ＰＴ接线的缺陷，并针对该　缺陷提出了改进方法。　关键词：配网；电压互感器；改进　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　Ｍｏｄｅ　ｏｆ　Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　Ｆｕ　Ｚｈｅｎｙｕ　（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｐｏｗｗｅｒ　Ｇｒｉｄ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　Ｚｈａｎｊｉａｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｚｈａｎｊｉａｎｇ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　５２４００５）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　１　０ｋＶ　ｌｉｎｅ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｒｉｓｅｄ　ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ　ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ，　ｂｕｔ　ｐｈａｓｅ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｈｏｗｅｄ　ｎｏｒｍａｌ　ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　６．０ｋＶ，ｏｎｌｙ　ｚｅｒｏ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｇｉｖｅ　ａｎ　ａｌａｒｍ，ｂｙ　ｔｈｅ　ｅｖｅｎｔ’Ｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ　ｗｒｉｔｅｒ　ｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄ　ｔｈｉｓ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ’Ｓ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　４ＰＴ　ｍｏｄｅ　ｏｆ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｈａｓ　ｆａｕｌｔ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗｒｉｔｅｒ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｔｏ　ｔｈｉｓ　ｆａｕｌｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ；ｖｏｌｔａｇｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｉｍｐｒｏｖｅ　在我国大多数配电网均采用中性点不直接接地　系统，即小电流接地系统，它包括中性点不接地系　统（ＮＵＳ）、中性点经消弧线圈接地系统（ＮＥｓ，又　称谐振接地系统）、中性点经电阻接地系统（ＮＲＳ）。　当中性点不接地或经消弧线圈接地的小电流接地的　电力系统发生单相接地故障时，接地相电压接近于　０，其余两相相电压升高为线电压，开口三角电压　Ａ　Ｂ　Ｃ　冬图１　４ＰＴ接线方式　３Ｕｏ＝ＩＯＯＶ，并发出母线接地信号。　某日，在ＥＭＳ系统中，某站１０ｋＶ母线３　为１００Ｖ　发告警信号，但观察该站各相相电压显示平衡均为　６．０ｋＶ，站内后台检查各相相电压显示也均为６．０ｋＶ，　到高压室ＰＴ端子处相测量各相相电压为６０Ｖ、３　为１００Ｖ。对１０ｋＶ出线进行泄漏后，发现有一条１０ｋＶ　出线单相接地。　１单相接地相电压显示平衡的分析　对该母线１０ｋＶＰＴ进行了检查，发现该母线ＰＴ　为４ＰＴ接法，ＰＴ的接线方式如图ｌ所示。　图２　ＰＴ一次绕组电压向量图　√３　ｖ，中性点串接的单相互感器因为在系统与地之　间没有构成回路，所以对系统的正常运行没有影响，　图１中三相所接电压互感器变比为（１０／４３）ｋＶ／　（１００／√３）Ｖ，中性点串接电压互感器变比为　（１０／√３）ｋＶ／１００Ｖ。从图２可见，系统正常时，ＰＴ　二次绕组的电压有效值　ｌ－ｎｌ、　１－ｎｌ、　１＿ｎｌ为１００／　串接在中性点的单相互感器的二次绕组输出电压　２＿ｎ２为Ｏｖ。当Ａ相发生单相接地时，系统相当于在　ＰＴ中性点和Ａ相间并接了第四个互感器，虽然系统Ａ　３８　Ｉ电　莪寨２０１３年第３期　相对地电压为零，但是Ａ、Ｂ、Ｃ三相绕组对中性点　的电压没有变化，反映在二次绕组上的三相测量电　压也没有变化，但是作为接地监视、保护用的第四　互感器的二次绕组就有电压输出。即在Ａ相单相接　地时，ＰＴ－－次绕组的电压有效值　１．ｎｌ、　１＿ｎｌ、　１＿ｎｌ　为１００／√３　Ｖ，串接在中性点的单相互感器的二次绕　组输出电压为　，，１ｎ　、　３Ｕｏ＝Ｕ．２．ｎ２＝ＵＮｄ÷ｌ　ｊ　／１００　／Ｉ　＝　√÷３　ｆ　／√３　１００　１Ｖ：１００Ｖ　这种接线方式正常情况下能指示各相对地电压，　单相接地时所接的ＰＴ三相电压没有变化，ＰＴ不会出现　磁饱和，所以从根本上消除了产生ＰＴ铁磁谐振的条　件，是一种有效的消除ＰＴ铁磁谐振的技术。但是这种　接线在系统发生单相接地时，ＰＴ－－￣次三相绕组的电压　维持不变，没办法反映出系统单相接地时各相的对地　电压变化，给调度员及运行人员带来误判的风险。　２　３Ｐ接线方式分析　在配网不接地的系统中，常见的３ＰＴ接线方式　如图３所示。图３中电压互感器变比为（１０／√３）　ｋＶ／（１００／√３）Ｖ／（１００／３）Ｖ，正常运行时，它的　Ａ、Ｂ、Ｃ三相分别为５７．７Ｖ，开口三角绕组输出电　压，即：３Ｕｏ＝Ｕａ２＋Ｕｂ２＋Ｕｏ２，三相电压平衡，开口三　角绕组输出电压既为０Ｖ。　Ａ　Ｂ　Ｃ　图３常见的３ＰＴ接线方式　Ｕａ２一ｎａ２　ＵＢ　图４　Ａ相接地向量图　技术与应用　当发生单相接地故障时，假如Ａ相接地，此时，　Ａ相电压为０，非接地相（Ｂ、Ｃ相）分别向下旋转　了３０。，电压比正常相电压升高√　倍，３Ｕｏ为３倍　的相电压，如图４所示。此时二次显示电压为　。＝０　１０×　÷　１　００　］Ｖ＿１０。Ｖ　１０×　÷（　，　ｏｏｖ　３Ｕ０　＝　１０　ｍ（　，　］Ｖ－１ｏｏｖ　这种接线方式正常情况下能指示各相对地电　压，单相接地性况下又能反映出各相对地电压的变　化。但是由于这种接线方式未采取有效的消除谐振　措施，在系统电压扰动时容易发生ＰＴ与线路电容　的铁磁谐振。　３　４ＰＴ接线方式的改进接线的方法　针对上述４ＰＴ接线方式在系统发生单相接地　时，ＰＴ二次三相绕组的电压维持不变，没办法反映　出系统单相接地时各相的对地电压变化的缺陷，提　出了下面的改进接线方式。　１）４ＰＴ改进接线方式１如图５所示　Ｎ　Ａ　Ｂ　Ｃ　图５　４ＰＴ改进接线方式１　Ｕａ１．ｎ１　Ｕ　图６　Ａ相接地向量图　２０１３年第３期嘲ｑｔｔ！ｌｔ　Ｊ　３９　全ｌ　娃　技术与应用　图５中ＰＴ接法与图１中不同之处在于第四互　感器二次侧有两个线圈，线圈ａ２－ｎ２变比为（１０／４－３）　ｋＶ／１００Ｖ，同样用于单相接地时监视、保护的零序　电压。线圈ｉｖ／厂Ｆ／２变比与相绕组变比相同为（１０／４３）　ｋＶ／（１００／√３）Ｖ。三相二次绕组接法与一次绕组接　法相同，中性点串接第四个互感器的补偿线圈Ｆ／ｌ－Ｆ／：　后再接地。　从图６可见，系统正常时，中性点串接的单相　互感器因为在系统与地之间没有构成回路，所以对　系统的正常运行没有影响。当Ａ相发生单相接地时，　系统相当于在ＰＴ中性点和Ａ相间并接了第四个互　感器，虽然系统Ａ相对地电压为零，但是Ａ、Ｂ、Ｃ　三相绕组对中性点Ｎ的电压没有变化，第四个互感　器一次绕组两端对地电压为　＝一ＯＡ。二次绕组每　一相对地的电压，都是每相二次绕组输出电压和第　四互感器补偿线圈输出电压的叠加。因为补偿线圈　的变比与每相上互感器的变比一样，所以输出电压　的辐值相同，而相位上和接地相的输出电压刚好反　相。所以接地相二次绕组的对地电压（比如Ａ相接　地）则为　１＿ｎ２＝　ｌ－ｎ１＋Ｏｎ１－ｎ２＝０；其余两相二次绕　组对地输出电压为　．ｎ２＝　＋Ｏｏ２　＝４３　１＿ｎｌ，　。＿ｎ２＝Ｏｃ　刊＋Ｏｎ。　一√３　。可见这种接法正好　反映出系统在单相接地故障下三相对地电压的变　化。而第四互感器的ａ　．ｎ：线圈的则作为接地监视、　保护用，输出电压　２＿ｎ２为１００Ｖ。　２）如果只有４只变比相同的ＰＴ，变比均为　（１０／４３）ｋＶ／（１００／４３）Ｖ／（１００／３）Ｖ，那么采　用图５接线方式就不行了，就需要采用图７的接线　方式。　图７　４ＰＴ改进接线方式２　４０　Ｉ电囊｜ｌ芨贰２０１３年第３期　图８　Ａ相接地向量图　图７中ＰＴ接法与图５中不同之处在于３　所　接线为线圈ｄ２一ｎ２与ｎ１．ｎ２的串联，用于单相接地　时监视、保护的零序电压，其中线圈ｄ２．ｎ２变比为　（１０／４３）ｋＶ／（１００／３）Ｖ、线圈ｎｌ＿ｎ２变比与相绕　组变比相同为（１０／４３）ｋＶ／（１００／４３）Ｖ。三相二　次绕组接法与一次绕组接法相同，中性点串接第四　个互感器的补偿线圈ｎｌ＿ｎ２后再接地。　从图８可见，系统正常时，中性点串接的单相　互感器因为在系统与地之间没有构成回路，所以对　系统的正常运行没有影响。当Ａ相发生单相接地时，　Ａ、Ｂ、ｃ相均能反映接地时各相电压，分析同方式　１。这时开口三角反映３　为第四个ＰＴ辅助二次绕　组与二次绕组的串联，即３Ｕｏ＝（１００／４３）Ｖ＋（１００／　３）Ｖ＝９１Ｖ。在实际设备报接地故障的整定值为　１５Ｖ一４０Ｖ，因此这种接线也完成能满足实际设备运　行要求。　４结论　在１０ｋＶ配网中，长期使用３ＰＴ接线方式，接　线原理也比较固定。而早期的４ＰＴ接线方式中单相　接地时不能反映出系统单相接地时各相的对地电压　变化，给调度员及运行人员带来误判的风险。本文　通过对各类ＰＴ接线的分析，并针对早期的４ＰＴ接　线方式的缺陷，提出了改进方法，希望对同行在实　际工作中有所帮助。