电压互感器二次回路设计
互感器二次回路
互感器二次回路一、电流互感器二次回路电流互感器是将交流一次侧大电流转换成可供测量、保护等二次设备使用的二次侧电流的变流设备，还可以使二次设备与一次高压隔离，保证工作人员的安全。
电流互感器是单相的，一次侧流过电力系统的一次电流，二次侧接负载Z L(表计、继电器线圈等)，一般二次侧额定电流为5A或1A。
1 .电流互感器的极性和相量图电流互感器一次绕组和二次绕组都是两个端子引出，如图8-l所示，绕组L1-L2为一次绕组，绕组K1-K2为二次绕组。
在使用电流互感器时，需要考虑绕组的极性。
电流互感器一次绕组和二次绕组的极性通常采用减极性原则标注，即当一次和二次电流同时从互感器一次绕组和二次绕组的同极性端子流入时，它们在铁芯中产生的磁通方向相同。
在图8-1中，L1与K1是同极性端子，同样L2 与K2也是同极性端子。
同极性端子还可以用“*”、“ •”等符号标注。
电流互感器采用减极性原则标注时，当一次电流从L1(或L2)流人互感器一次绕组时，二次感应电流的规定正方向从K1(或K2)流出互感器二次绕组(这也是二次电流的实际方向)，如图8-2 (a)所示。
如果忽略电流互感器的励磁电流，其铁芯中合成磁通为：■ ■I N—I N = 0 (8-1)1 12 2■■I I则I = 1——=—「(8-2)i N2/ N1n A■ ■式中I. I——电流互感器一次电流、二次电流； 1 2N ]N 2 ——电流互感器一次绕组匝数、二次绕组匝数；名——电流互感器变化。
可见，此时电流互感器一次电流、二次电流相位相同，如图8-2(b)所示。
2.电流互感器的接线方式电流互感器的接线方式指电流互感器二次数绕组与电流元件线圈之间的线 接方式。
常用的接线方式有三相完全星形接线、两相不完全星形接线、两相电流 差接线方式等。
例如用于电流保护的常用接线方式如图8-3所示。
图8-36）三相完全星形接线，三相都装有电流互感器以及相应的电流元件， ■■ ■ ■ . . 能够反应三相的电流，正常情况下中性线电流为I = I +1 +1 = 0 ；图8-3（2n a b c两相不完全星形接线，只有两相（一般是A 、C 相）装有电流互感器以及相应的 电流元件，只能反应两相的电流，正常情况下中性线电流为I = I +1 =-1。
电压互感器二次电压回路b相断线分析
中图分类号： ＴＳ３ 文献标识码： Ｂ
文章编号： １００１－ ０３３５（ ２００８） ０３－ ００３２－ ０３
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｏｐｅｎ Ｃｉｒ ｃｕｉｔ ｏｆ Ｐｈａｓｅ ｂ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄａｒ ｙ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｌｏｏｐ ｏｆ ｔｈｅ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｍｕｔｕａｌ Ｉｎｄｕｃｔｏｒ
本线圈和辅助线圈电压向量， 如图 ２ 所示。由图 １、２ 可见， 基本线圈 ｂ 相出线 ｂ 端与辅助线圈 ａ′端连接 并接地后， 在正常运行下， 因开口三角两端 ａ′与 ｚ′间 电压很小（ 只有几伏＜１０Ｖ） ， ｂ、ａ′、ｚ′三点基本处于同 电位。当 Ｄ１ 断开时， ＹＪ 两端电压 Ｕ１２≈Ｕｂｂｚ。对负 载三角形 ａＺｂＺｃＺ 而言， 若设负载电抗 Ｘ１＝Ｘ２＝Ｘ３， 且
电压互感器二次电压回路 ｂ 相断线分析
孙红兵
（ 中盐东兴盐化股份有限公司， 安徽定远 ２３３２０１）
摘 要： 本文针对 １０ｋＶ 电压互感器二次 ｂ 相接地系统中， 出现的二次回路 ｂ 相引线断线时的故障现
象， 从原理上加以分析论述， 并提出消除故障的方法和注意事项，以指导运行中判断和处理。
关键词： 电压互感器； 二次 ｂ 相接地； ｂ 相断线； 现象； 分析
据对我公司 １０ｋＶ 母线三台 ＪＤＺＪ－ １０ 型电压互 感器组成 Ｙ／Ｙ／ 接线互感器组， 二次 ｂ 相引线于 Ｄ１ 处断开后实测， ＹＪ 及各电压表接线端的电压见表 １ （ 占额定电压百分数是以二次额定线电压 １００ 伏， 相 电压 ５７．７ 伏计算的） 。Ｖａ、Ｖｃ 指示正常， Ｖｂ 指示为 相电压 ＵΦ的一半； Ｖａｃ 指示正常， Ｖａｂ、Ｖｂｃ 指示约 为线电压 Ｕｘ 的一半。ＹＪ 线圈两端的电压 Ｕ１２ 为 ８７ 伏 ， 完 全 能 使 ＹＪ 动 作 （ 起 动 整 定 值 约 为 ３０ 伏 ） ， 发 出接地信号。
220kV及以上电压等级变电站二次回路
④总结：在国网新典设方案中除线路间隔外， 外部各间隔尽量采用操作箱TJR接点启动失灵， 总的目的是简化回路。 （3）失灵保护出口原则 ①失灵保护与母差保护供用出口 ②单套失灵配置时，跳2组线圈，双套失灵配 置后，每套仅跳1组线圈。 ③主变间隔失灵，增设了失灵联跳主变三侧回 路。此回路在主变保护屏内目前通过非电量保护 出口，在新典设中采用通过主变保护出口。 也有其他地区采用，只要母线保护动作跳主 变高压间隔，即同时跳开主变三侧，简化了回路。
4、当线路上装设出线刀闸时，需配置短引 线保护，作为当线路刀闸断开，线路保护 退出运行，串内断路器仍需合环时的保护。 短引线保护需双重化配置。 5、每组母线配置2套单母线差动保护，母线 保护不设复合电压闭锁回路。 6、线路保护远跳开入 （1）相邻断路器失灵保护动作接点 （2）过电压保护动作接点（用于500KV） （3）高抗保护动作接点（用于500KV） 应特别注意不能接入操作箱TJR接点。
（3）与其他重合闸配合接点（单跳、三跳启动 重合闸，闭锁重合闸接点） （4）远传输出接点 （5）带保持中央信号接点，不带保持的录波及 遥信接点 7、保护装置其他回路 （1）GPS对时回路，目前多采用有源220V分 脉冲方式。国网新典设中将采用串口对时方式的 B码对时。 （2）保护信息网络输出接口，目前均采用485 输出接口，以后将过度到以太网方式，接入监控 系统及保护故障信息管理系统。
8、失灵保护出口方式 （1）中间断路器失灵直接跳相邻2个母线 断路器。 （2）母线断路器失灵直接跳相邻本串中间 断路器。 （3）母线断路器失灵跳开本母线其他串母 线断路器，通过母线保护出口。 每套母差 提供2个母线断路器失灵动作接点,形成“与” 关系后启动母差跳闸。 （4）失灵联跳主变中低压侧回路同双母线。 （5）启动线路保护远跳。
电路基础——电压互感器及二次回路
3、手动进行电压切换的，应有专门的运行规程，由运行人员执行。
4、用隔离开关辅助触点控制的切换继电器，应同时控制可能误动作 的保护的正电源；有处理切换继电器同时动作与同时不动作等异常 情况的专用运行规程。
关于PT二次绕组： 主二次绕组：接成星形，反映一次系统线电压、相电压（相对地电压）,一次绕组 接入系统相电压时，绕组电压为100/ 3 辅助二次绕组：接成开口三角形，一次系统为中性点直接接地系统时，绕组电压 为100V，一次系统为中性点非直接接地或经消弧线圈接地时，电压为100/3V
4、来自电压互感器及其二次回路的4根开关场引入线和互感器 三次回路的2（3）根开关场引入线必须分开，不得公用。
保护回路电压切换反措要求
1、用隔离开关辅助触点控制的电压切换继电器，应有一对电压切换 继电器触点作监视用；不得在运行中维护隔离开关辅助触点。
2、检查并保证在电压切换过程中，不会产生电压互感器二次回路反 充电。
U Ua Ub Uc
1 1 (U A U B U C ) 3U 0 n0 n0
3U 0
n0
— 一次系统中的3倍零序电压 — 电压互感器一次绕组对辅助二次绕组的变比
可以看出，开口三角形绕组的输出电压仅反映一次系统的零序电压， 从而可反应系统的接地短路故障。
A相接地后系统零序电压
3U0
3U0 UA
中性点直接接 地系统
UA UB
中性点非直接 接地系统
UB
二次绕组的配置
双线圈：一个主二次绕组 保护、测量、计量公用
一个辅助二次绕组 三线圈： 两个主二次绕组：计量专用一组，保护测量公用一组 一个辅助二次绕组
四线圈：三个主二次绕组，一个辅助二次绕组
计量专用一组，因为220KV设备保护要求双重化，两套保护要求分别用不同 的 PT 二次绕组，因此，两套保护各用一组，测量和保护公用。 各绕组的精度不一样，计量回路绕组精度高，计量回路专用一绕组减少了二次 负载，提高了电能表的计量精度，保护和测量对电压精度要求不高，因此可以公 用精度不太高的二次绕组。
14-电压互感器的二次回路
三、电压互感器的二次回路接线（4）
4）对220kV及以下的电压等级，电压互感器一 般有两个次级，一组接为星形，一组接为开口 三角形。在500kV系统中，为了继电保护的完 全双重化，一般选用三个次级的电压互感器， 其中两组接为星形，一组接为开口三角形。 5）当计量回路有特殊需要时，可增加专供计量 的电压互感器次级或安装计量专用的电压互感 器组。
二、电压互感器的基本参数（11）
电磁式电压互感器的优点是结构简单，有长时 间的制造和运行经验，产品成熟；暂态响应特 性较好。其缺点是因铁芯的非线性特性，容易 产生铁磁谐振，引起测量不准确和造成电压互 感器的损坏。 电容式电压互感器的优点是没有谐振问题，装 在线路上时可以兼作高频通道的结合电容器。 其主要缺点是暂态响应特性较电磁式差。
二、电压互感器的基本参数（6）
电压互感器的误差
电磁式电压互感器由于励磁电流、绕组的电阻 及电抗的存在，当电流流过一次及二次绕组时 要产生电压降和相位偏移。使电压互感器产生 电压比值误差（以下简称比误差）和相位误差 (以下简称相位差) 。 电容式电压互感器，由于电容分压器的分压误 差以及电流流过中间变压器，补偿电抗器产生 电压降等也会使电压互感器产生比误差和相位 差。
二、电压互感器的基本参数（5）
除额定输出外，电压互感器还有一个极限输出 值。其含义是在l.2倍额定一次电压下，互感 器各部位温升不超过规定值，二次绕组能连续 输出的视在功率值(此时互感器的误差通常超 过限值)。
在选择电压互感器的二次输出时，首先要进行 电压互感器所接的二次负荷统计。计算出各台 电压互感器的实际负荷，然后再选出与之相近 并大于实际负荷的标准的输出容量，并留有一 定的裕度。
二、电压互感器的基本参数（9）
4）继电保护用电压互感器的标准准确度级有3P和6P两个 等级。 5）由于使用条件与目的不同，满足继电保护用电压互 感器电压误差和相位误差的条件与测量的有所不同，其 要求除额定频率下，二次负载的功率因数为0.8(滞后)， 二次负载的容量在25％～100％之间外，其保证精度的 一次电压范围为5％额定电压及额定电压因数相对应的 电压下，3P与6P的误差限值相同，在2％额定电压下的 误差限值为5％额定电压下的2倍。
电压互感器二次回路的短路保护及反馈电压的防范措施
电压互感器二次回路的短路保护及反馈电压的防范措施运行中的电压互感器二次回路不允许短路，因此，必须在二次侧装设短路保护设备。
（1）电压互感器二次回路的短路保护设备主要有快速熔断器和自动空气开关两种。
根据二次回路所接的继电保护和自动装置的特性，对于110KV及以上、有可能造成继电保护和自动装置不正确动作的场合，宜采用自动空气开关，66KV以下电压等级没有接距离保护的电压互感器二次回路和测量装置专用的电压回路，宜首选简单方便的快速熔断器。
（2）开口三角形绕组不装设短路保护。
正常情况时三相电压对称，三角形开口处电压为零，因此引出端子上没有电压。
只有在系统发生接地故障时才有3倍的零序电压出现。
如果引出端子上短路保护，即使该绕组发生短路故障，也只有很小的电流产生，不起任何作用。
而且若因该保护本身出现故障造成开路也不易被发现，在发生接地故障时反而影响保护动作的可靠性。
（3）电压互感器二次回路主回路的自动空气开关或熔断器通常安装在电压互感器端子箱内，端子箱内尽可能靠近电压互感器安装，以减小保护死区。
（4）对主回路和分支回路的短路保护设备都应设有监视措施，当这些保护设备动作时能够发出预告信号。
反馈电压的防范措施：
在电压互感器停用或检修时，即需要断开电压互感器一次
侧隔离开关，又要切断电压互感器二次回路，以防二次侧向一次侧反冲电，在一次侧引起高电压，造成人身和设备事故。
因此，在电压互感器二次回路必须采取技术措施防止反馈电压产生。
对于N相接地的电压互感器，除接地的N相外，其他各相引出端都应由该电压互感器隔离开关辅助动合触电控制，当电压互感器停电检修时，在断开一次侧隔离开关的同时，二次侧回路野营自动断开。
变电站电压互感器(PT)二次回路原理及缺陷处理思路
电压互感器作为重要的一次设备在电力系统中发挥着重要的作用。同时，因为电压互感器是一种公用设备， 无论是互感器本身出现问题或是其二次回路出现问题，都将给整个二次系统带来严重影响。保障电压互感器 及其二次回路的稳定运行至关重要。
作用1
作用2
将电力系统的一次电压 按一定的变比缩小为要 求的二次电压，供各种 二次设备使用。
在变电站一次主接线为桥形接线、单母分段或双母等含有分段断 路器的接线方式下，两段母线的电压互感器二次电压可以经过并 列装置，以使微机保护装置在本段母线电压互感器退出运行而分 段断路器投入的情况下，可以从另一段母线的电压互感器二次绕 组获得电压。
囊萤大学
2 PT二次回路的原理及作用 2.2常见的电压二次回路
囊萤大学
2 PT二次回路的原理及作用 2.2常见的电压二次回路
电压切换原理
20561合
20561常开 接点合
1PTJ启动
20562合
20562常开 接点合
2PTJ启动
1PTJ3接点合
2PTJ3接点合
A630切换至 A710
囊萤大学
A640切换至 A710
3
step
PT断线对保护装置的影响
囊萤大学
以自动并列及解列为例，即7QK的 3与 4 接通。
电压并列及解列原理
运行
常开接点合
母联间隔
停运
常闭接点合
BLJ3启动
BLJ3复归
BLJ3接点合
BLJ3接点分
A630与A640 并列
囊萤大学
A630与A640 解列
2 PT二次回路的原理及作用 2.2常见的电压二次回路
电压重动 电压并列 电压切换
（针对双母线上的一回出线而言）通过两条母线上的两把刀闸的 辅助接点进行控制，确保正确反应线路所在母线的电压。
第1章 互感器及二次回路
第1章互感器及其二次回路互感器电压互感器电流互感器是一次回路和二次回路的联络设备。
一次回路的高电压、大电流二次回路的低电压、小电流作用接入方式变换作用电气隔离作用高电压、大电流变换为标准的低电压、小电流。
如100V，5A，1A将二次设备与一次设备相隔离，保证了设备和人身安全电压互感器一次绕组以并联形式接入一次回路；二次负荷以并联形式接在电压互感器的二次绕组回路，阻抗很大。
电流互感器一次绕组以串联形式接入一次回路；二次负荷以串联形式接在电流互感器的二次绕组回路，阻抗很小。
本章内容电压互感器二次回路电压互感器的结构电压互感器二次回路的要求电压互感器的接线方式二次侧接地方式二次回路的短路保护反馈电压的防范电压小母线设置二次回路的断线信号装置交流电网的绝缘监察二次回路的切换电流互感器二次回路电流互感器二次回路的要求电流互感器的接线方式二次侧接地保护二次回路开路的防范电流互感器的二次负载1-1 电压互感器二次回路电压互感器的结构1.单相式电压互感器的结构2.三相式电压互感器的结构3.由电容分压器与单相式电压互感器构成的电容式电压互感器三个单相三绕组电容式互感器构成的接线电压互感器的特点1.二次绕组的领定电压当一次绕组电压等于额定值时主二次绕组（Y 形接线者）：额定线电压为100V ，额定相电压为V 。
辅助二次绕组（Δ形接线者）额定相电压：用于35kV 及以下中性点不直接接地系统，额定相电压为100/3V 用于110kV 及以上中性点直接接地系统为100V 2. 正常运行时近似空载状态3.二次侧不允许短路4.电压互感器的变比(一、二次侧额定相电压之比，近似等于一二次绕组匝比)若电压互感器一次绕组为ω1匝，额定相电压为U IN ；二次绕组为ω2匝，倾定相电压为U 2N ，则变比n Tv 为3/1003/100因此电压互感器的变比1-1 电压互感器二次回路1-1-1 电压互感器二次回路的基本要求（1）电压互感器的接线方式应满足测量仪表、远动装置、继电保护和自动装置的具体要求。
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电压互感器二次回路设计
1. 电压互感器二次回路设计的相关规定
在选择电压互感器时，要满足一次回路额定电压的要求，其容量和准确等级（包括电压互感器剩余绕组）都要符合测量仪表、保护装置和自动装置的要求。
同时，还要确保电压互感器负载端仪表、保护和自动装置在工作时所需要的电压准确等级。
电压互感器二次负载三相宜平衡配置。
若电压回路电压降满足不了电能表的准确度的要求，电能表可就地布置，或者在电压互感器端子箱处另设电能表专用的熔断器或自动开关，并引接电能表电压回路专用的引接电缆，控制室应有该熔断器或自动开关的监视信号。
在电压互感器二次回路中，除接成开口三角形的剩余二次绕组和另有规定者（例如自动调整励磁装置）外，应装设熔断器或自动开关。
电压互感器的一次侧隔离开关断开后，二次回路中要有防止电压反馈的措施。
2. 常见的电压互感器二次回路接线方式
3. 电压互感器二次回路设计
3.1 电压互感器二次回路设计原则
电压互感器应按照母线的数量设置，也就是每一组主母线装设一组电压互感器。
由一组电压互感器二次侧取接在同一母线上所有元件的测量仪表、继电保护和自动装置的电压。
通过采用电压小母线来减少电缆的联系，在电压小母线上引接可以得到各电气设备需要的二次电压。
应可能让电压互感器的负荷分配均匀，符合三相平衡的规定要求，防止出现因一个相负荷过大而降低继电器和仪表准确性的情况发生。
发电厂中电压互感器二次侧是采用B相接地方式，主要是因为发电厂中一般采用ZZQ-1～ZZQ-5型的同期装置，这就需要电压互感器二次侧B 相接地，以简化同期系统的接线，减少同期开关的档数。
不过采用B相接地方式应注意以下几点：
（1）B相接地点应设在熔断器2FU后，这样可以避免中点接地时出现B 相绕组烧毁。
二次绕组的中点经击穿保险器JS接地，中点一般会处于绝缘状态，当B相2FU熔断时，就会使得中点电位升高，把间隙JS击穿。
（2）B相在端子箱接地后，用电缆总线引至电压小母线1VBB。
A、C相和中性线N都经过电压互感器一次侧隔离开关辅助触点QS分别引至电压小母线1VBA、1VBC和
1VBN，以避免电压互感器停电或检修时由二次侧向一次侧反馈。
如果出现中性线上辅助触点接触不良这种很难发现的现象，可以使用2对QS触点并联，通过这样的方式可以提高其接触可靠性。
（3）在正常运行的情况系下，三相电压对称并且其相量和为O，接成开口三角形的第三绕组两端电压为零。
如果出现接地故障，开口三角形的两端就会出现3倍的零序电压，绝缘监察继电器KMS动作，关闭常开接点，接通光字牌IGP回路，显示“35kV第I段母线接地”的字幕，同时发出音响信号。
启动信号继电器KS，KS动作后掉牌，对KMS的动作进行记录，并由其触点发出“掉牌未复归”信号。
4）用3只电压表组成母线绝缘监察装置，来判断出哪一相接地，母线绝缘监察装置的接线图如图3所示。
图3.母线绝缘监察装置接线图
3.2 二次回路原理图
变电所二次回路是为了保障一次回路的安全可靠运行。
二次回路按功能可以分为断路器控制回路、保护回路、信号回路、监测回路和自动化回路这几种。
为了保证二次回路的用电，一般会有相应的操作电源回路。
二次回路原理图主要是用来表示二次回路中各元件间电气联系和工作原理的图形，该图形采用位置画法，也就是以整体形式把接触器、继电器、断路器等的线圈和触点表示出来，把电流和电压回路绘制在一起。
在绘制的时候，不需要画元件的内部接线，只要绘制各元件间的电气连接就行。
3.3 电压互感器二次回路安全性设计
3.3.1 电压互感器根部接线
为了防止因外部二次回路短路而出现电压互感器二次线圈损坏的情况，必须确保电压互感器本体是否安全。
在电压互感器根部装设一定容量的快速熔断器，即在每个电压互感器柜本体处配置熔断器，目的是为了预防因近距离电缆接地短路产生的大电流。
将电压互感器二次绕组根部引出线先接入该熔断器，再经过渡电缆引至就地电压互感器总端子箱。
3.3.2 就地端子箱内部接线
应避免因某一部分二次回路短路而影响其它二次设备正常运行现象。
设计就地端子箱接线时，应按照二次负载的类型、特点和容量选择合适的保险器，即根据保护、监控、励磁等装置每根不同的负载引出电缆，配置出不同型号的熔断器或自动开关。
3.3.3 继电保护二次回路接线
单从继电保护装置原理来分析，这只能反应单相或两相电压互感器断线，而不能检测到三相电压互感器同时断线的问题。
因此，在配置继电保护所用保险器时，一定要使用分离式自动开关或熔断器，以避免出现电压互感器二次电缆回路单相负载故障导致继电保护二次系统的三相电压同时消失，从而引起保护装置误跳闸。
此外，还可以使用自动开关的辅助接点去闭锁保护装置出口或者发出远方报警信号。
3.3.4 二次回路设备盘柜内部接线
在对继电保护、自动同期、发电机励磁、DCS等控制装置盘柜设计接线时，应保证调试、操作以及维护各方面的安全性。
有一些保护装置在盘柜上部装设三相联动式电压互感器自动开关，但实际上这种接线也会存在着安全隐患。
例如若某个内部元件损坏或者盘柜的震动，这都会导致三相电压同时失去。
配置盘柜保险器可以防止内部元件的短路，为调试和操作带来方便和安全。
所以应在盘柜端子排上安装分离式熔断器以作为电压互感器二次回路的入口。
4. 结语
电压互感器的安全与否直接影响着整个电网的安全可靠运行。
所以必须重视电压互感器二次回路安全性设计，提高检修维护的水平和电压互感器二次回路的安全性能，保证电压互感器二次回路接线的正确性。
参考文献
[1]吴立志，王向东.电压互感器二次回路故障对继电保护的影响研究[J].机电信息.2011（15）
[2] 李志兴，许志华.电压互感器二次回路接地点的分析[J].电力自动化设备.2010（10）
[3]关勐.浅析变电站扩建工程中电压互感器并列回路二次接线的改进措施[J].价值工程.2013（36）。