电压互感器与PT断线查找方法和技巧

在电力系统中，继电保护是保护电网安全、可靠运行的重要屏障，继电保护装置能否正确动作，它主要依赖于外部开入的电气量、开关量和装置自身逻辑。其中重要的电气量之一就是电压。继电保护装置通过采样对其分析与判断，检测出电压断线，就会发出PT断线告警信号并闭锁由距离元件或功率方向元件等组成的保护，如果不及时处理，就会严重影响继电保护装置的可靠运行。

1、电压互感器的分类

一般电压互感器的种类比较多，按照绕组数来划分可分为：双绕组与三绕组，三绕组类的电压互感器除了一、二次绕组外，还有一组辅助组，其功能是辅助二次绕组提供绝缘监测以及零序回路。按照相数来划分可分为：单相式与三相式，一般的单相式的电压互感器额定电压都控制在35kV及以上。按照安装地点来划分可分为：户内式与户外式，户内式的电压互感器都控制在35kV及以下。按照其绝缘和冷却方式来划分可分为：干式、浇注式、油浸式以及充气式。干式（也称浸绝缘胶）电压互感器有结构简单、无着火爆炸危险的优点，但是其绝缘强度比较低，一般只用于6kV及以下的室内装置。浇注式电压互感器的优点是结构紧凑并且维护方便，一般适用于3-35kV的室内配电装置。油浸式电压互感器的优点是绝缘性能好，可在10kV及以上的户内外配电装置上进行使用。充气式的电压互感器多用于SF6全封闭组合电器中。

2、电压互感器的作用

电压互感器的作用就是将高电压按照一定比例关系，转换成100V或者是等级更低的标准二次电压，来为保护、计量以及仪表装置的安全运行提供电能。同时，电压互感器的另一个作用是将高电压与工作人员隔离开来。虽然电压互感器的工作原理也是按照电磁感应原理进行的，但是其电磁结构的关系与电流互感器相比正好是相反状态。电压互感器的二次回路是一种高阻抗回路，回路的阻抗大小决定二次电流的大小。一旦二次负载阻抗发生减小时，将增大其二次电流，一次电流则会自动增大一个分量，以此来保持一、二次侧之间电磁的平衡关系。换句话来说，电压互感器就是一个限定结构及其使用形式的特殊变压器。

3、电压互感器的变比

电压互感器的变比，等于其一次额定电压与二次额定电压的比值，也等于一次绕组匝数同二次绕组匝数或三次绕组匝数之比。

由电压互感器高压绕组并联在系统的一次电路中，二次电压U2和一次电压行成比例，就可以反映出一次电压的数值。一次的额定电压UIN，一般都和电网的额定电压值相同，二次的额定电压U2N，一般为100V、100/V、100/3V。

电压互感器的一、二次绕组额定电压的比，就是电压互感器的额定变比KN，则有

K_N= ≈≈ （2-1-1)

式中N1、N2为电压互感器原、副绕组的匝数。

由式（2-1-1）可得出，如果已知二次电压U2的数值，就可以计算出一次电压U1的近似值，就是U1=kNU2

4、常用电压互感器二次及三次回路的接线方式：

除发电厂之外，b相接地方式已基本不用，因此以电力系统中常见的三相五柱式（中性点接地）为例，如图1：

图1 电压互感器连接图

由于微机保护制造厂家不同，各类型的微机保护PT断线判据也略有不同，在此以南京南瑞LFP-902保护为例：

（1）三相电压向量之和大于8V，即Ua Ub Uc>8V，起动元件不起动。（不对称断线）

（2）三相电压绝对值之和小于0.5Un，任一相有电流且大于0.08 In。（对称断线）

（3）三相电压绝对值之和小于0.5Un，KK 把手在合后位置且跳闸位置继电器TWJ 不动作。（对称断线）

发生PT断线总的来说有三大类：一是保护装置内部故障；二是二次回路故障；三是电压互感器故障。装置内部和电压互感器故障出现的几率较小，而且电压互感器出现故障现象比较明显，容易判断。二次回路出现的问题最多。

1、由中性点接地不牢引起的断线分析

我局220kV施家坪变电站一条110kV线路发生过一次PT断线，保护装置采样的零序电压达到8V左右，测量出三相电压有低微的不平衡，初步怀疑是由于装置原因引起，厂家经过分析和计算认为保护装置判为PT断线是正确的。检查电压互感器端子箱处，二次输出电压无异常，同母线上其余回路电压也正常，百思不得其解，最后检查发现保护装置端子排上N线压接不紧，N线接牢后恢复正常。

我局110kV老熊井变电站在综自改造过程中也发生过一次类似的PT断线，一台电压互感器正在检修，另一台运行，两段母线二次电压并列运行。经检查发现一相电压与其它两相电压相差近10V，三相电压明显不平衡。根据经验，在中央信号继电器屏检查一侧N线接地 良好，检查电压互感器端子箱处却发现三相输出电压存在明显不平衡，并且N相接地不牢，再到中央信号继电器屏检查发现另一侧端子排N线接地不牢，分析认为可能原因是拆除电缆过程中把两侧N线短接线碰松，造成PT断线。两侧N线重新短接后恢复正常。切忌不能在N线接地不好侧直接接地造成中性点两点接地。

2、由中性点经保险接地引起的断线分析

我局500kV石板箐变电站220kV电压回路发生过一次PT断线，从屏顶小母线拆除至500kV主变220kV侧电压回路后恢复正常。逐相拆除时发现拆除相仍有10V左右的感应电压，进一步检查N线接地情况，发现N线经保险接入电压并列装置而且保险已经熔断。

3、由小线压接不牢引起的断线分析

我局220kV施家坪变电站一条110kV线路发生过一次PT断线，经过处理后装置采样零序电压仍有4~6V。检查电压互感器端子箱处输出电压正常，该母线其余回路电压正常，三相电压从保护屏端子排测量没有明显异常，三相电压分别是59V、60V、60V，检查N相接地良好。更换交流采样插件后存在同样问题，用校验仪通入正常电压后装置零序采样电压降为0.1 V。进一步检查交流采样插件上的开入电压，发现A相电压在58 V、59 V之间缓慢变化。把问题锁定在保护屏端子排与交流采样插件之间的回路上，最后检查发现保护屏端子排内部配线A相压接不牢，压接牢固后恢复正常。

4、由PT二次低压空开故障引起的断线分析

这一类问题比较简单，保护装置采样具有明显的断相特征，比较容易发现故障点，在此就不再举例说明了。

5、由电压互感器的引伸问题引起的断线分析

电压互感器二次及三次回路必须有一个接地点，目的是防止一次高电压串至二次或三次回路中，保护设备与人身安全。还考虑一、二次分布电容对人和设备的影响。

电压互感器二次回路只允许有一个接地点。若有多个接地点，当电力系统发生接地故障时，各个接地点之间的地电位相差很大，该电位差将叠加在电压互感器二次或三次回路上，从而使电压互感器二次或三次电压的幅值及相位发生变化，进而造成阻抗保护或方向保护误动或拒动。

二次回路与三次回路分开，不能将由互感器端子箱引出二次回路的四根线中的N线与三次回路的零线N’合用一根线。否则，三次回路中的电流将在公用N线上产生压降，有可能导致零序方向保护不正确动作。

N线不能经保险接地，正常运行时N线不带电，如果保险熔断，很难发现，致使电压互感器二次及三次回路失去接地点。

PT断线的原因很多，其中N线接地不好造成三相电压的不平衡是一个很重要的因素，不过大家只要掌握了电压互感器的原理及二次回路接线要求，找出一些共性问题，再采用分段排查的方式，处理起来应该是很有效的。