周戴明，王志亮，李康毅

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司紹興供電公司，浙江紹興312000）

小電流接地系統(tǒng)4TV接線(xiàn)極性判別方法

周戴明，王志亮，李康毅

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司紹興供電公司，浙江紹興312000）

為了抑制鐵磁諧振，小電流接地系統(tǒng)中電壓互感器通常采用4TV接線(xiàn)方式，但由于此接線(xiàn)方式較為復(fù)雜，極易出現(xiàn)接線(xiàn)錯(cuò)誤，尤其是當(dāng)零序TV二次繞組極性接反時(shí)，會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行檢修人員分析故障帶來(lái)困難，甚至?xí)斐烧`判。調(diào)研了4TV接線(xiàn)方式在紹興地區(qū)的應(yīng)用現(xiàn)狀后，提出了一種“理論分析+實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”的極性判別方法，深入分析了4TV接線(xiàn)在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)各點(diǎn)電壓的變化情況，通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)并模擬故障得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并通過(guò)理論數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比對(duì)驗(yàn)證了該試驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性，為判別4TV接線(xiàn)方式是否正確提供了一種有效的檢驗(yàn)方法。

小電流接地系統(tǒng)；電壓互感器；接線(xiàn)極性判別；故障分析；試驗(yàn)方法

0 引言

在3~35 kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，4TV接線(xiàn)既可以增加零序阻抗，又可使系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)產(chǎn)生的零序電壓主要加在零序電壓互感器，消諧效果明顯。4TV接線(xiàn)方式在紹興地區(qū)的變電站運(yùn)用的越來(lái)越多，用常規(guī)的電壓互感器檢測(cè)方法無(wú)法檢驗(yàn)零序電壓互感器T0二次接線(xiàn)是否正確，設(shè)計(jì)部門(mén)設(shè)計(jì)的圖紙也經(jīng)常漏標(biāo)4TV二次接線(xiàn)的極性端，導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生4TV極性接錯(cuò)情況。另外，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓平衡，即便T0的二次繞組接反，T0上也沒(méi)有電壓，導(dǎo)致接線(xiàn)錯(cuò)誤不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

目前檢驗(yàn)4TV接線(xiàn)是否正確大都采用比對(duì)圖紙、核對(duì)極性的方法，圖紙一旦錯(cuò)誤，安裝人員就容易接錯(cuò)線(xiàn)，使得在發(fā)生單相接地故障時(shí)，值班員無(wú)法正確判斷故障情況，因此急需找出一個(gè)驗(yàn)證4TV接線(xiàn)正確性的方法，讓安裝人員和驗(yàn)收人員可以借鑒。

為此，從理論上深入分析了系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)4TV接線(xiàn)繞組的電壓變化情況，接著進(jìn)行了試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并利用紹興南湖變電站中實(shí)際4TV極性接反這一實(shí)際情況模擬單相接地故障，根據(jù)理論分析結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比對(duì)驗(yàn)證了該4TV接線(xiàn)極性判別方法的正確性。

1 4TV典型接線(xiàn)方式

在紹興地區(qū)運(yùn)用較多的4TV接線(xiàn)方式由主電壓互感器T1與零序電壓互感器T0構(gòu)成，原理接線(xiàn)圖如圖1所示，其中T1由3臺(tái)單相電壓互感器組成，高壓繞組中性點(diǎn)經(jīng)T0接地。

圖1 4TV接線(xiàn)方式

組成T1的3臺(tái)單相電壓互感器為全絕緣型，其技術(shù)參數(shù)與普通單相接地互感器相同，T0為半絕緣型，它有2個(gè)二次補(bǔ)償繞組，一個(gè)是電壓補(bǔ)償繞組，其額定電壓為（即額定相電壓），另一個(gè)是零序電壓補(bǔ)償繞組，額定電壓為100 V。

4TV接線(xiàn)方式下的繞組電壓具有以下特點(diǎn)：

（1）系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，繞組中僅有正序、零序電壓，負(fù)序電壓幾乎為零。

（2）TV一次側(cè)發(fā)生單相或兩相斷線(xiàn)時(shí)，在電網(wǎng)對(duì)地電容較大的情況下，在TV+4TV側(cè)有一定的正、負(fù)、零序電壓。

（3）電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，若電網(wǎng)三相完全對(duì)稱(chēng)，4TV一次側(cè)上電壓很小，則可以認(rèn)為4TV的接入對(duì)相間電壓、相電壓的測(cè)量不發(fā)生影響。

4TV接線(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)一是增加零序阻抗；二是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，產(chǎn)生的零序電壓主要加在零序電壓互感器上，原TV只反應(yīng)正序電壓。無(wú)論是原星形接線(xiàn)TV，還是新加裝的零序電壓互感器，TV鐵芯都將很難進(jìn)入飽和區(qū)而產(chǎn)生諧振過(guò)電壓。

2 4TV極性接線(xiàn)正確時(shí)電壓分析

2.1 序分量法

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱(chēng)故障時(shí)，常常將其分解為自身對(duì)稱(chēng)的序分量，進(jìn)而可以轉(zhuǎn)化為熟悉的對(duì)稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法。序分量計(jì)算公式如下所示：

式中：U+，U-，U0分別為正序、負(fù)序、零序電壓；UA，UB，UC分別為A，B，C相電壓，

10 kV系統(tǒng)4TV接線(xiàn)采用常規(guī)TV串接零相TV的方法，其中，A，B，C相壓變的變比分別為，零序TV的變比為，對(duì)系統(tǒng)發(fā)生A相接地時(shí)的電壓進(jìn)行分析計(jì)算。

2.2 一次各點(diǎn)電壓

一次繞組接線(xiàn)如圖2，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生A相接地后，如圖3所示，A相電壓降為0 V，B與C兩相電壓升高為線(xiàn)電壓，分別為10∠-150°kV，10∠150°kV。

圖2 一次繞組接線(xiàn)

根據(jù)序分量法，計(jì)算故障點(diǎn)處正序、負(fù)序及零序電壓。

正序電壓為：

負(fù)序電壓為：

零序電壓為：

圖3 一次側(cè)A相故障向量

進(jìn)而可以計(jì)算出4TV在O點(diǎn)電壓UON。假設(shè)A，B，C，零相壓變的正序、負(fù)序、零序阻抗分別相等，則求得O點(diǎn)的一次電壓為

最終求得：

2.3 二次電壓

在圖4中，O點(diǎn)的電壓為：

A點(diǎn)電壓為：

B點(diǎn)電壓為：

C點(diǎn)電壓為：

圖4 保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量繞組接線(xiàn)

由此可見(jiàn)，4TV接線(xiàn)正確的情況下，發(fā)生單相接地故障時(shí)，二次側(cè)A，B，C相電壓和3TV接線(xiàn)方式下二次側(cè)各相電壓值相同。

2.4 三次電壓

在圖5中，S點(diǎn)（C點(diǎn)）的電壓為：

B點(diǎn)電壓為：

A點(diǎn)電壓為：

L點(diǎn)的電壓為：

圖5 開(kāi)口三角繞組接線(xiàn)

從計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，4TV接線(xiàn)與3TV接線(xiàn)在一次發(fā)生單相接地故障時(shí)，開(kāi)口三角繞組電壓也是相同的。

3 4TV極性接線(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)電壓分析

當(dāng)零組TV二次繞組極性接反時(shí)，二次側(cè)電壓為：

在圖4中，O點(diǎn)的電壓為：

A點(diǎn)電壓為：

B點(diǎn)電壓為：

C點(diǎn)電壓為：

同理可分析出當(dāng)零組TV三次繞組極性接反時(shí)，三次側(cè)各點(diǎn)電壓值分別為-75 V，57.7∠30°V，25 V，50 V。

4 極性判別試驗(yàn)

紹興110 kV南湖變4TV壓變?cè)诎l(fā)生10 kV單相接地故障后，二次電壓均為60 V左右（極性接反），開(kāi)口三角電壓為100V（極性正確），與上述理論分析結(jié)果大致一致，存在偏差是由于實(shí)際一次三相繞組阻抗不完全相等并且接地點(diǎn)存在過(guò)渡電阻所致。二次電壓在額定值附近并且開(kāi)口三角出現(xiàn)電壓，導(dǎo)致運(yùn)行人員誤以為開(kāi)口三角繞組出現(xiàn)故障，而沒(méi)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)發(fā)生的單相接地故障，造成系統(tǒng)長(zhǎng)期單相接地運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)再有一點(diǎn)發(fā)生接地故障將會(huì)使系統(tǒng)形成短路故障，危及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

造成運(yùn)行人員誤判的原因是4TV中性點(diǎn)二次繞組極性接反了，因加正常三相平衡電壓時(shí)，中性點(diǎn)零序壓變T0上是沒(méi)有電壓的，當(dāng)T0的二次繞組接反時(shí)，用常規(guī)的電壓互感器檢測(cè)方法無(wú)法驗(yàn)證零序壓變二次接線(xiàn)的正確性。

采用模擬單相故障的試驗(yàn)方法，首先斷開(kāi)4TV所有二次負(fù)荷，用繼電保護(hù)測(cè)試儀在電壓互感器高壓一次繞組加電壓模擬系統(tǒng)發(fā)生A相接地故障。其中A相不加電壓，B，C相加電壓，測(cè)量各點(diǎn)二次電壓，所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 單相接地模擬故障試驗(yàn)數(shù)據(jù)V

將表1數(shù)據(jù)與理論分析數(shù)據(jù)（因?yàn)槔碚摲治鰰r(shí)一次額定電壓為10 kV，而進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)所加電壓為100 V，因此需將理論分析數(shù)據(jù)除以100）進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論分析數(shù)據(jù)誤差在5%以?xún)?nèi)，驗(yàn)證了該極性判別方法的正確性。

5 結(jié)語(yǔ)

模擬了典型的4TV接線(xiàn)方式在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，各側(cè)電壓變化情況，理論分析結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的一致驗(yàn)證了該數(shù)值的正確性，為現(xiàn)場(chǎng)檢修人員分析故障現(xiàn)象并判別4TV接線(xiàn)方式提供了有力支撐。但同時(shí)也應(yīng)看到，在此僅僅分析了單相接地故障情況下的電壓變化情況，如要更加深入理解4TV接線(xiàn)方式帶來(lái)的變化，應(yīng)該分析多種不對(duì)稱(chēng)故障下的電壓變化情況并總結(jié)出彼此現(xiàn)象間的不同，進(jìn)而積累更多的試驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)，有助于4TV接線(xiàn)極性的正確判別。

[1]代雙寅，李瓊林，單瑞卿，等.電壓互感器4TV接線(xiàn)對(duì)諧波測(cè)量結(jié)果的影響[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2014，26（4）∶71-75.

[2]李雷，羅容波，王巖，等.基于10 kV配電網(wǎng)TV頻繁故障的仿真與改進(jìn)措施研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，42（14）∶132-137.

[3]朱峻永.改進(jìn)型4TV接線(xiàn)方式電壓互感器電壓畸變現(xiàn)象及分析[J].變壓器，2013，50（1）∶62-65.

[4]黃虎，劉佳.4TV接線(xiàn)方式二次電壓不平衡現(xiàn)象探討[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2011（8）∶63-64.

[5]代雙寅，李瓊林，吳健.10 kV系統(tǒng)4TV接線(xiàn)方式下諧波測(cè)量結(jié)果異常的分析[J].河南電力，2011（3）∶45-48.

[6]汪佳新.電壓互感器二次回路接線(xiàn)錯(cuò)誤引發(fā)故障的分析[J].科技信息，2010（28）∶393-394.

[7]王世旭，王坤，連經(jīng)斌.小電流接地系統(tǒng)4TV消諧問(wèn)題的探討[J].華中電力，2010，23（5）∶43-46.

[8]王鵬，郭潔，齊興順，等.35 kV中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)幾種鐵磁諧振消諧措施有效性分析[J].電瓷避雷器，2010（6）∶34-37.

[9]韓芳，陳紹英，魯鐵成，等.10 kV系統(tǒng)電壓互感器燒損事故解析[J].電工技術(shù)，2003（8）∶43-44.

Polarity Determ ination M ethod for 4TV Connection M ode of Small Current Grounding System

ZHOU Daiming，WANG Zhiliang，LIKangyi
（State Grid Shaoxing Power Supply Company，Shaoxing Zhejiang 312000，China）

In order to suppress ferromagnetic resonance，4TV connection mode is usually adopted in voltage transformer of small currentgrounding system.However，the connectionmode is complex and is prone towrong wiring；especially when secondary winding polarities of zero-sequence TV are reversely connected，itmay bring difficulties to filed operation and maintenance personnel in fault analysis or even wrong judgment.After investigating present application of 4TV wiringmode in Shaoxing,the paper puts forward a polarity determination method of"theoretical analysis+experimental design"and deeply analyzes the voltage changes of 4TV wiring when single-phase grounding fault occurs in the system.Through the experimental design and fault simulation，test data is obtained；through comparison between theoretical data and test data，rationality of the experiment design is validated，which provides an effectivemethod to determine correctness of 4TV wiringmode.

small current grounding system；voltage transformer；wiring polarity determination；fault analysis；testmethod

TM451

B

1007-1881（2016）01-0027-04

2015-05-20

周戴明（1982)，男，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作。