互感器及二次回路故障诊断与处理ppt课件.ppt

互感器及二次回路故障 诊断与处理,目录 概述 电压互感器 电流互感器,概述,变电站的一次设备和二次设备,一次设备是直接发、输、供电的电气设备，如发电机、变压器、输电线路、电力电缆、断路器、隔离开关、母线、避雷器、电流互感器、电压互感器、阻波器等二次设备是指对一次设备工作状况进行监视、测量、控制、保护、调节所必须的设备，如监控装置、保护、自动装置等，通常还包括直流、站用电系统的交流、电流互感器、电压互感器的二次绕组引出线。,一次设备与二次设备连接关系,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。,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。,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。,具体见仿真系统,1、变电站电流互感器配置2、电流互感器的类型3、电流互感器的接入方式4、电流互感器实物。,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。,具体见仿真系统,1、变电站电流互感器配置2、电流互感器的类型3、电流互感器的接入方式4、电流互感器实物。,电压互感器,主要内容,1 电压互感器及其二次回路1.1电压互感器二次回路的要求1.2电压互感器的接线方式1.3二次侧接地方式1.4二次回路的短路保护1.5反馈电压的防范1.6电压小母线设置1.7二次回路的断线信号装置1.8交流电网的绝缘监察1.9二次回路的切换,2 故障诊断及处理2.1TV电压回路异常的分析判断2.2误操作TV二次并列事故案例2.3TV内部故障案例,1.1 电压互感器二次回路的基本要求,（5）对于双母线上的电压互感器，应有可靠的二次切换回路。,（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。,（2）应有一个可靠的安全接地点。,（3）应设置短路保护。,（4）应有防止从二次回路向一次回路反馈电压的措施。,2 电压互感器的接线方式,1.3 电压互感器的二次侧接地方式,设置接地的目的：,防止一次绕组与二次绕组间的绝缘损坏后，一次侧高电压串入二次侧，危及人身和设备安全，须设置安全接地点。,1.3 电压互感器的二次侧接地方式,中性点接地位置,1.4 电压互感器二次回路的短路保护,设置短路保护的原因：,电压互感器正常运行中由于二次负荷阻抗很大，二次侧接近开路状态，如果短路产生短路电流，造成熔断器熔断，影响表计指示，还可引起继电保护误动，若熔断器选用不当可能会损坏电压互感器二次绕组，因此电压互感器二次侧严禁短路，且必须在二次侧装设短路保护设备。,保护设备,熔断器,自动开关,1.4 电压互感器二次回路的短路保护,短路保护设备 配置,1.5 反馈电压及防范,反馈电压,在电压互感器停用或检修时，如果运行电压互感器与停电检修电压互感器二次并列，可能造成二次侧向一次侧反送电，在一次侧引起高电压。 因此在电压互感器停用或检修时，其二次侧应采取开断措施。,防范措施,在电压互感器停用或检修时，需要断开电压互感器一次侧的隔离开关QS，同时断开电压互感器二次回路,具体实现见下图,1.5 反馈电压及防范,具体防范措施,将QS1隔离开关的辅助接点串联接入电压互感器二次回路，在拉开QS1时，其二次侧通过QS1的辅助触点将二次断开。,另外在为防止QS1辅助触点粘连，在进行电压互感器或母线检修时，应取下电压互感器二次保险或断开小开关,1.6 电压小母线设置,设置电压小母线的原因：,母线上的电压互感器是同一母线上的所有电气元件的公用设备。为了减少联系电缆，设置了电压小母线。电压互感器二次引出端最终引到电压小母线上 。而这组母线上的各电气元件所需的二次电压均从小母线上取得。,现阶段综合自动化变电站均不再采用小母线形式，而是使用电压分电屏。,1.6 电压小母线设置,1.7 交流电网的绝缘监察,问题,中性点不直接接地系统发生单相接地时，允许持续运行两小时。为使运行人员及时查找和排除故障点，防止事故扩大，电压互感器二次回路需设置绝缘监察装置,分析,正常运行时,单相接地时,KV不动作,KV动作,发信号,电压继电器,信号继电器,光字牌,1.8 电压互感器二次电路的切换,双母线二次电压的切换,原则,随同一次回路进行切换,方式一：利用隔离开关辅助触点和中间继电器实现,当QS1隔离开关合入时，启动K1，K1接点闭合，引入1号母线电压；当QS2隔离开关合入时，启动K2，K2接点闭合，引入2号母线电压；,1.8 电压互感器二次电路的切换,双母线二次电压的切换,方式二：利用隔离开关辅助触点直接实现,1.8 电压互感器二次电路的切换,电压互感器二次电压并列,原则,电压互感器互为备用的二次电压切换回路在操作时必须使母联断路器或分段断路器处于合闸状态,方式,手动切换,自动切换,利用控制开关和中间继电器实现,利用母联或分段断路器、隔离开关的辅助触点实现,2.1TV电压异常的分析判断,电压回路异常的现象,案例一：,2.1TV电压异常的分析判断,电压回路图（绝缘监察回路）,案例一：,2.1TV电压异常的分析判断,电压回路图（高压侧一相保险熔断图）,案例一：,2.1TV电压异常的分析判断,电压回路图（低压侧一相保险熔断图）,案例一：,2.1TV电压异常的分析判断,判断方法,1）高压保险熔断和低压保险熔断的判断 TV高压保险一相熔断 熔断相对地电压接近“0”，其他两相对地电压仍指示相电压。 开口三角绕组有零序电压输出，绝缘监察装置或监控系统就会发出单相接地报警信号。 TV低压侧一相保险熔断（小开关跳闸） 熔断相电压指示接近“0”，其他两相电压不发生变化仍指示相电压。 开口三角绕组没有零序电压输出，绝缘监察装置或监控系统不发“单相接地”报警信号。,案例一：,2.1TV电压异常的分析判断,判断方法,2）母线接地与TV高压保险熔断的判断 母线接地不发PT断线； 母线接地时，接地相降低为零，正常相电压升高为线电压。 TV高压保险熔断发”PT”断线信号； TV高压保险熔断相，电压降低基本为零，其它两相电压不升高。,3）结论线电压是否对称是PT 断线与单相接地的判断标志，零序电压是否有无是一次断线与二次断线的判断标志，接地相电压值的降低程度是系统单相接地与绝缘降低的判断标志。,案例一：,2.1TV二次电压异常的原因,1）二次电压波动：引起的主要原因可能为，二次连接松动；分压器低压端子未接地或未接载波线圈；电容单元可能被间断击穿的；铁磁谐振引起。,2）二次电压低：引起的主要原因可能为，二次连接不良；电磁单元故障或电容单元C2损坏。,3）二次电压高：引起的主要原因可能为，电容单元C1损坏；分压电容接地端未接地。,4）开口三角形电压异常升高：引起的主要原因可能为，某相互感器的电容单元故障。,CVT互感器二次电压异常的原因,案例二：,2.2误操作TV二次并列事故案例,某220kV变电站，llOkV系统双母线并列运行。112、114、116、120、2号主变压器102断路器上西母运行，111、113、115、117、1号主变压器101断路器上东母运行。东、西母电压互感器独立运行。 年月日时分，某变电站预告音响报警。后台机上运行于ll0kV西母的断路器各保护“装置异常”光字点亮；运行于西母断路器的各保护装置报出“装置异常”、“TV断线”。 运行人员现场检查，发现ll0kV西母TV二次保护小空气开关跳开，试送不成功。退出2号主变压器中压侧复合电压连接片，退出112、114、116、2号主变压器保护屏上TV交流电源小空气开关，再次试送ll0kV西母TV二次保护小空气开关不成功。 运行人员急于恢复保护装置正常运行，采取了ll0kV东、西母TV二次并列的操作。导致ll0kV所有的保护装置及1、2号主变压器保护装置均失去交流电源，出现装置异常，使事故扩大。,案例描述,2.2误操作TV二次并列事故案例,案例分析,从TV的二次回路(见下图)中可以看出，运行人员在现场检查发现llOkV西母TV二次保护小空气开关跳开，试送不成功，退出相关保护屏上TV交流电源小空气开关，再次试送llOkV西母TV二次保护小空气开关不成功，说明西母TV二次保护小空气开关至各路TV交流电源小空气开关之间回路有问题。此时应重点检查TV端子箱内二次保护小空气开关与电缆的连接处、TV隔离开关辅助触点和TV小母线。在没有找到故障时，禁止将TV二次并列（事后经检查是西母TV二次保护小空气开关出口电缆短路）。 在处理该异常中，运行人员错误地采用了TV二次并列。使故障点转移到东母TV二次回路中，导致东母TV二次跳闸，使事故扩大。,2.2误操作TV二次并列事故案例,案例分析,2.3TV内部故障案例,案例描述,2.3TV内部故障案例,案例描述,年月日时分，变电站警铃响，后台机“复合电压动作”光字点亮，llOkV母线电压指示正常(AB相114kV、AC相114kV、 CB相114kV)。运行人员检查llOkV东、西母TV二次小空气开关及二次电压均正常，将以上情况报告调度。由于光字牌不熄灭，运行人员再次测量时，发现llOkV东母TV二次小空气开关A相电压、B相电压均为58V，C相电压98V，于是再次报告值班调度。就在运行人员将电压互感器二次电压变化情况报告调度时，警铃喇叭响，ll0kV场地一声巨响伴随着火光，故障录波器启动，ll0kV母差保护动作，ll0kV母联及llOkV东母所有断路器跳闸。 事后检查发现设备顶部引线压于二道密封圈上, 造成设备密封不严浸入潮气, 使全密封设备内部受潮引起主绝缘击穿导致爆炸。,2.3TV内部故障案例,案例分析,故障前期：TV断线光字点亮，但三相电压正常，是因为110 kV 东母C 相电压互感器主绝缘绝缘下降，由于复合电压继电器整定值低(3U0 = Ua + Ub + Uc 8 V） ，三相略有不平衡会动作点亮TV断线光字，但电压测量反应正常。 故障后期：当110 kV 东母C 相电压互感器主绝缘发展到即将击穿时反应在二次电压异常。至于互感器主绝缘击穿引起TV 爆炸，与TV本身质量问题有直接关系。,2.3TV内部故障案例,案例分析,正常运行时，分压电容器C2和油箱电磁单元承受的额定电压为U2/U1=C1 /(C1+C2)U2C1U1/(C1+C2)由于C1绝缘下降，使C1的电容不断被击穿，第二次测量东母TV二次电压的时候，加在C2上的电压发生了明显变化。,2.3TV内部故障案例,案例分析,当ll0kV东母电压互感器即将爆炸前，其二次小空气开关处A、B相电压均为58V，C相为98V，C相中电容C1大部分被击穿，加上电容C2上的电压不断升高，大大地超过了电容C2的额定承受电压，当临近于110/3时，电容C2全部击穿，使ll0kV东母接地短路，短路弧光使东母C相TV发生严重爆炸。 110kV母差保护动作，东母和母联断路器跳闸的原因如图下图所示：东母C相接地后，母差保护大差和东母小差启动，同时复合电压（负序、零序和低电压）闭锁开放，跳东母上连接的断路器。,2.3TV内部故障案例,案例分析,电流互感器,主要内容,1 电流互感器及其二次回路1.1电流互感器二次回路的要求1.2电流互感器的接线方式1.3电流互感器二次回路的接地保护1.4电流互感器二次开路的防范1.5变电站电流互感器配置,2 故障诊断及处理2.1TA极性接反的事故案例2.2TA接地事故案例,1.1 电流互感器二次回路的基本要求,（1）电流互感器的接线方式，应能满足测量仪表、远动装置、继电保护和自动装置检测回路的具体要求。（2）电流互感器二次回路应有一个可靠的接地点，但不允许有多个接地点，否则会使继电保护拒动或仪表测量不准确。（3）应有防止二次回路开路的措施。（4）为保证电流互感器能在要求的准确级下运行，其二次负载不应大于运行负载。（5）应保证电流互感器极性的正确连接。,注释：表示单相TA、TV的一次与二次的绕组引出端子的相位关系叫作极性。它的表达方式为：TA、TV的一次线圈端子标志L1、L2，在二次侧线圈的接线端子标志K1、K2，当一次电流由L1流向L2时，二次侧电流由K2流出经外部回路流向K1为加极性接线。当一次电流由L1流向L2时，二次侧电流由K1流出经外部回路流向K2为减极性接线。测量、继电保护装置一般采用减极性接线（同极性端子）。 保护、测量装置极性接反出现的现象： 母线保护出现差流，保护装置或者报TA断线、或者差动动作，屡见不鲜。 变压器差动保护在投产或者运行中误动或拒动。 检测装置的模拟量出现功率方向反向或者指示误差。 电度表等计量出现功率方向反向或者指示误差。,1.1 电流互感器二次回路的基本要求,1.2 电流互感器接线方式,（1）一个电流互感器的单相式接线,测量三相对称负载的一相电流、变压器中性点和电缆线路的零序电流。,（2）两个电流互感器的不完全星形接线,主要应用在中性点不直接接地系统的保护回路。,（3）三个电流互感器的完全星形接线,这种接线可以测量三相电流、有功功率、无功功率、电能等,1.2 电流互感器接线方式,（4）三个电流互感器的三角形接线,这种接线很少应用于测量回路，主要应用于保护回路。（主变差回路）,（5）两个电流互感器的差式接线,主要应用在中性点不直接接地系统的保护回路，电动机保护，电容器横差保护，现在一般不采用。,（6）两个电流互感器的和式接线,这种接线主要用于一台半断路器接线、角形接线、桥形接线的测量和保护回路。,1.3 电流互感器二次回路的接地保护,原因,电流互感器一、二次绕组间绝缘损坏，高电压将侵入二次回路，危及人身安全和设备安全。,解决方法,二次侧设置可靠的接地点；在配电装置处经端子接地；如果有几组电流互感器与保护装置相连时，一般在保护屏上经端子接地,1.4 电流互感器二次回路开路的防范,问题,二次回路一旦开路，将会在二次绕组两端出现数百伏至数千伏的高电压，危及人身和设备安全。,解决方法,(1) 运行中电流互感器不允许开路(2) 使用数字式电流互感器（光电CT）(3) 开路的防范措施,1.4 电流互感器二次回路开路的防范,(1) 电流互感器二次回路不允许装设熔断器等短路保护设备。(2) 电流互感器二次回路一般不进行切换。当必须切换时，应有可靠的防止开路措施。(3) 继电保护与测量仪表一般不合用电流互感器。当必须合用时，测量仪表要经过中间变流器接入。(4) 对已安装好而不使用的电流互感器必须将其二次绕组的端子短接并接地。(5) 电流互感器二次回路的端子应采用试验端子。(6) 应保证电流互感器二次回路的连接导线有足够的机械强度。,措施,1.5电流互感器在变电站的配置,(1)变压器和电容器属于元件保护，必须在三相都配置电流互感器； (2)110kV线路属于大电流接地系统，配置有零序电流保护，而且发生单相接地故障时保护应动作跳闸，所以必须在三相都配置电流互感器； (3)10kV/35kV线路属于小电流接地系统，允许单相接地运行一段时间，为节省一组电流互感器往往只在A、C两相配置电流互感器。同时，这种配置在同一母线上同时发生两条线路单相接地故障时，有2/3的机会只切断一条线路。,主变保护电流互感器的接线,保护双重化占2组 母线保护占2组，计量占一组，测量占一组。6组接线全部为星性，组别为12点,1.5电流互感器在变电站的配置,35kV线路电流互感器的接线,1.5电流互感器在变电站的配置,2.1 TA极性接反事故案例,案例描述,X年X月X日某220kV变电站114断路器停电操作，操作到拉开114南隔离开关时，114南隔离开关(GW4型)母线侧A相支柱绝缘子根部断裂，引线对架构放电，南、北母线差动保护动作跳开所有断路器。现场检查ll0kV北母母线差动保护范围设备无异常。,2.1 TA极性接反事故案例,案例分析,2.1 TA极性接反事故案例,案例分析,114南隔离开关绝缘子断裂是事故的直接原因，发生故障时，因故障点在南母母线差动保护范围内，所以南母跳闸属正确动作。 北母母线差动误动原因为：母线差动保护对电流互感器极性要求，支路电流互感器同名端在母线侧，母联电流互感器同名端在南母侧。差动回路包括大差回路和各段母线小差回路。母线大差是指除母联断路器外所有支路电流所构成的差动回路，用于判别母线区内和区外故障；某段母线的小差是指该段母线上所连接的所有支路（包括母联断路器）电流所构成的差动回路，小差比率差动用于故障母线的选择。 正常时，母联断路器二次电流接入南母线小差回路的电流互感器同名端指向南母，接入北母线小差回路的电流互感器同名端也指向南母，如图1-7所示为南母故障小差电流示意图。当南母发生故障时，北母差动回路电流为：I1+I3-IM =11+I3- (I1+I3)=0，即流人KD2的电流差为零，KD2不动作。,2.1TA极性接反事故案例,案例分析,南母差动回路电流为：I2+I4IM =I2+I4+I1+I3=故障电流，所以流入 KD1的差电流大于其动作值，KD1动作出口，将南母断路器跳闸。而本站接入北母母差回路电流互感器同名端指向北母（母联CT二次极性接反），如图1-8所示电流互感器极性接反的母线小差电流示意图。南母差动回路电流不变，仍为故障电流，所以南母母差正确动作。而北母差动回路电流为：I1+I3+IM =I1+I3+(I1+I3)KD2动作值，所以北母差动保护动作出口，将北母断路器跳闸，造成llOkV两条母线全部停电。,2.2 TA接地事故案例,案例描述,运行方式 35kV系统单母线分段分列运行；1号主变压器带35kV I段母线运行；2号变压器带35kV段母线运行；325断路器上I段母线运行。,2.2 TA接地事故案例,案例描述,X年X月X日，某220kV变电站报出35kVI段母线C相接地信号，值班人员在对站内设备检查时未发现异常，进行拉路查找也未找到故障线路，准备进行进一步检查时，1号主变压器差动保护动作，三侧开关跳闸，35kV I段母线失电。经检查设备，发现301开关变压器侧C相CT有放电痕迹，325线路B相电缆头爆炸。,2.2 TA接地事故案例,案例分析,301断路器CT质量不合格，绝缘击穿是事故发生的直接原因；325线路电缆头质量不合格发生爆炸，是造成1号主变压器差动保护动作，使事故扩大的原因。 在301断路器C相CT击穿时，故障点仅流过很小的电容电流，但会导致35kV I母电压C相对地电压降低而A、B相对地电压升高（接近线电压），如图2-27所示。,2.2 TA接地事故案例,案例分析,2.2 TA接地事故案例,案例分析,由于B相对地电压升高，加之325电缆头绝缘水平不够，导致在301断路器C相CT击穿持续一段时间后，发生了325电缆头B相击穿（对地放电）的故障。325电缆头B相击穿后，在两个故障点(301断路器C相CT击穿处与325电缆头B相击穿处)之间产生很大的短路电流。因为1号主变压器差动保护使用301断路器母线侧CT，后备保护和测量回路用变压器侧CT，所以A、B相间的短路电流流过1号主变压器差动回路，使1号主变压器差动保护动作。,2022/11/20,62,谢 谢 ！,