220kV变电站二次设备PT断线事故分析与处理

220kV变电站二次设备 PT断线事故分析与处理

邓光伟 李宗岳

国网新疆电力有限公司检修公司 新疆乌鲁木齐 830000

摘要：目前，在双母线接线形式下的系统运行方式中，继电保护装置、计量表计设备的二次电压都要随着运行方式的改变进行改变，在电压切换箱中通常采用了自保持继电器，用来避免母线刀闸辅助触点接触不良或者装置故障导致保护失去电压。但是，由于现阶段技术条件的影响，刀闸辅助触点的正确开入不能得到保证，进而会引发二次电压的强制并列，甚至可能会出现全站二次失压的严重性事故。本文基于220kV变电站二次设备PT断线事故分析与处理展开论述。

关键词：220kV变电站；二次设备；PT断线事故分析与处理

引言

变电站内发生PT断线故障，会影响保护装置对电压量的采集，而电压量直接与距离保护、低电压启动保护以及带方向的闭锁条件密切相关。线路发生接地故障时接地相电压降为零，这时怎样区分PT断线以及接地故障，需要使用PT断线判据。PT断线有两种状态，一是对称断线，即三相全部断线;二是非对称断线，即没有全部断线，而是一相断线或两相断线。对于这两种情况，采取不同的判据，各个厂家主要的不同点就在于非对称PT断线的判据，本文对此展开了分析，并结合现场情况，指出了各判据在实际应用中可能存在的问题，并给出了一种实用的PT断线判据。

1PT断线故障的同步发电机励磁控制

励磁控制器的电压传感器(potentialtransformer，PT)断线故障会导致发电机无法正常工作，严重影响孤岛发电机组可靠性。本文提出发电机电压容错测量技术，正常情况下采用三相四线制测量模式，当发生PT断线故障时自动切换至单相容错测量模式。许多学者通过构造直角坐标系来实现单相电压测量，如积分延时T/4构造直角坐标系、基于反Park构造直角坐标系、采用微分构造直角坐标系以及采用广义二阶积分器(second-ordergeneralizedintegrator，SOGI)构造直角坐标系等，以上构造直角坐标系的方法需要稳定的频率信号，对于并网发电系统，电网频率基本恒定，可以采用以上方法。而对于孤岛发电系统，发电机频率波动较大，电压畸变严重，不易采用以上单相电压测量方法。以上控制策略以并网发电机为研究对象，没有考虑孤岛发电系统运行时负载扰动问题。滑模控制器具有较强的鲁棒性，被广泛应用于电动机转速控制。将滑模控制器应用在励磁系统，提出了一种非奇异终端滑模控制的调压控制策略，使发电机系统具有良好的稳态性能与优越的动态性能，不过该方法需要发电机参数较多，为工程应用带来一定的困难。提出一种不需要发电机精确模型的滑模控制器，该控制器对发电机绕组稳态压降进行估计，简化了负载压降模型，提高了负载条件下发电机稳态性能，将负载扰动以及三相测量切换至单相测量带来的采样延时归为扰动项，提高了励磁控制器动态性能与对发电机参数的鲁棒性能。

2处理过程

在全站220kV设备报PT断线信号后，运行人员立即停止了操作并检查了设备状态。结果发现，监控后台只有220kV母联2012断路器分闸的信号和所有220kV间隔保护装置二次电压消失的告警信号，在对应的220kV间隔保护装置上也仅仅有PT断线的告警信号，除此之外再无其他异常信号。空开处于分闸的位置，而2201PT的二次电压空开处于闭合的位置，同时一次设备也无异样。由此，可以初步判断造成220kV间隔全部失压的直接原因为2202PT的二次空开跳闸，而造成空开跳闸的原因主要有二次电压反充电和空开的损坏。通过对2202PT二次空开的测量发现，空开的上端各相电压均正常，保持在57.74V左右，而空开下端电压均为零。为了验证是否是二次空开的损坏引起的跳闸，待运行人员停电后对空开的上下端进行了通断的测试，结果表明空开处于正常运行的状态。由此可排除电压二次空开的故障，确认了二次电压回路短路为该事件的根本原因。

3PT二次电压回路故障

近年来，经常会出现电压互感器二次回路在运行过程中出现故障而导致继电保护装置不正确动作情况的出现，对电网的安全和可靠运行产生了严重的影响。因而必须加强继电保护工作中的电压互感器二次电压回路故障的分析，提出有效的对策，对电网的安全稳定运行进行保证。根据以往有关事故调查的情况分析看，造成PT二次回路故障的原因主要有以下三个方面：（1）同一电压互感器二次回路多点接地因绝缘破坏、设计或接线错误、放电间隙或氧化锌片被击穿等原因会导致电压互感器二次回路多点接地。当系统发生接地故障或者其他原因，地网中有电流流过时，接地网网格中各点间将不再完全等电位。此时保护感受到的各相电压、保护自产3U0不再与真实电压保持一致，而保护得不到系统电压的真实信息，无法保证正确动作。（2）电压互感器二次回路断线当运行中的PT二次回路断线时，可能原因是：高压熔断器熔断或接触不良；并列、切换装置失电；隔离开关的辅助节点接触不良；切换重动继电器触点也串接在二次侧，触点接触不良使电压二次回路断开；因二次短路而使二次侧熔断器熔断；二次回路接头松动或断线；PT本体故障等。（3）二次回路阻抗过大回路阻抗过大会导致继电保护装置处的电压降低，回路阻抗与保护阻抗的大小与电压降低的水平有着直接的关系。三相电压的平衡状况会受到电压水平下降的影响。

4异常情况处理

第一，对于断路器的操作电源的投退时间的控制工作要给予一定的重视，在正常的运行方式下，为避免在操作刀闸过程中，可能出现故障，为确保断路器能可靠动作，应操作完隔离开关后，方可将断路器的操作电源退出，因此在该项内容应在操作票上有明确的顺序体现，以确保倒闸操作的正确性和规范性。第二，220kV变电站为双母线倒母操作，对于冷倒母和热倒母不同方式，需要考虑变电站线路重要性和运行方式的调整。多数情况下，采用热倒母的方式，然而一般热备用的设备间隔、旁路间隔及双回供电的单一线路，可以采用冷倒母的方式完成，操作简单，减少母线互联的时间，降低电网风险，当设备出现异常时，需要全面评估倒母的风险和方式，优先确保电网和设备的安全。因此有必要结合操作规律制定更加科学且完整的倒母操作应用机制，保证能结合不同情况和要求落实有效的应用机制，提升变电站实际管理水平。第三，对于电压互感器投入顺序问题，首先考虑电压互感器的设备类型和是否安装消谐装置，对于电磁式电压互感器，在没有安装消谐装置的情况下，不允许直接带电压互感器送电，否则可能产生谐振情况，严重威胁设备和电网的安全运行，对于其他满足条件的电压互感器，在满足隔离开关开断容量的前提下，可采用两种方式的停送电。

5实用PT断线判据分析

PT对称和非对称故障特点以及常用PT断线判据，本文提出一种实用的PT断线判据:当任意线电压小于70V，同时任一相电流大于0．04额定电流值，判断PT断线;或负序电压大于8V，判断PT断线。判据的原理为:当发生PT单相断线时，故障相二次电压为零，故负序电压肯定大于8V，即使条件一不满足，条件二也会满足，装置正确发出PT断线告警。当发生PT两相断线时，有一相电压正常，另外两相电压不确定，故条件二不一定满足，但是肯定会有一线电压小于70V，此时线路有流，则满足条件一，所以装置正确发出PT断线告警。当发生PT三相断线时，线电压为零，条件一肯定满足，装置能够正确告警。

结束语

PT监测的电压量是保护装置动作的重要依据之一，若发生PT断线将对保护是否正确动作具有直接影响，准确判断出PT断线故障并发出告警信号是保护装置必备的功能。本文结合不同的PT断线情况，详细说明了一种实用PT断线判据及其原理，通过分析证明这种判据具有实用价值。母线失压判据则首先要判断是否为PT断线。

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