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三相PT接地故障开口三角电压实测与分析

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发布时间:2023-01-11 14:15:24

目前我公司生产的三相电压互感器主要有3个类型,分别是JSZW12A-10NFR三相五柱式全绝缘接地电压互感器和JSZY16-10R三相半绝缘接地电压互感器及JSZV12(28)-10R三相全绝缘电压互感器。

在客户使用过程中出现了一些问题,主要集中在开口电压的数值上,因此笔者联系了行业上专家共同进行了研究,对PT开口三角的电压进行了分析和实测及防谐振方面的分析。

首先对我们的主要产品JSZW12A-10NFR系列进行了实际测量:首先搭建试验平台,采用市电380V的三相四线,三相一体调压器,容量5kVA,给3台单独的单相电压互感器(10/0.1/0.22)进行升压,模仿故障运行方式进行试验,即:缺相运行,缺相+接地运行,接地运行。

试验产品及试验照片如下:

JSZW12A-10NFR

JSZW12A-10NFR2(可触摸)

JSZW12A-10NFR3(420宽柜用)

JSZW12A-10NFR4(420宽柜用,可触摸)

JSZW12A-20NFR3(可触摸)

产生试验图:

JSZY16-10R(420宽柜用,半绝缘)

JSZY18-10R1(420宽柜用,全绝缘)

通过三种运行方式模拟试验,根据以上数据得出如下结论:

1. 当正常运行时,根据JB/T 10433-2015三相电压互感器中5.8.2.4.1剩余电压绕组开口端电压限制的要求,其开口三角电压均不大于8V;实际测量均满足要求;而采用闭路接线的三相五柱电压互感器更小一些,一般在2~3V之间(见表1、表2);而不带消谐绕组的JSZY16-10R电压互感器开口电压相对于大一些,普遍大于6V(见表3);

2. 当出现单相接地故障时,三种电压互感器的开口三角电压实际均为100V左右,采用闭路接线三相五柱电压互感器更准确一些,在1%的误差范围之内,开路接线的三相五柱电压互感器精度差一些,也基本满足3P的准确级要求;

3. 当出现断线缺相和缺相且PT缺相端接地时,这三种电压互感器的数值接近于100/3V;但究其原因是三只线圈的剩余绕组串在一起,与其内阻及伏安特性的匹配性能影响较大;

4. 关于防谐振的效果,三相五柱PT,不管是闭路接线和开路接线,都有很好的效果,但采用JSY16型的三相接地互感器,其N端必须接一次消谐器,并且将开口三角绕组并入微机消谐效果会更好。

5. 表1互感器采用的ON端接入剩余绕组为10/√3/0.1kV规格,而表2采用的ON端接入剩余绕组为10/√3/0.1/3kV规格;从表1与表2的数值对比分析可以发现,对于ON端接入剩余绕组为10/√3/0.1kV的三相五柱PT不管采用开路三角或者闭路三角,其单相接地时的开口电压均在100V左右,且满足3P级的要求;而采用ON端接入剩余绕组为10/√3/0.1/3kV的三相五柱PT,其单相接地时的开口电压变化较大,采用闭路接法时,其开口电压数值接近100/3V。

三相五柱电压互感器的2种试验方法接线图

JSZY16-10R电压互感器的试验接线方法

理论数值分析:

正常运行

因此正常运行时开口电压理论上为0,在3只电压互感器剩余绕组内阻及铁芯磁性能的影响下,其开口电压一般大于0V,但必须按照JB/T 10433-2015三相电压互感器标准中5.8.2.4.1的要去,必须将其限制在8V以内。

单相断线

由此可以看出,当出现单相断线,也就是熔断器保护的时候,开口电压与该相的二次电压大小相同,方向相反,但实际测量时,其电压小于100/3V,究其原因,当A相断线时,剩余绕组中流过电流,该电流参与了B、C相的反向励磁,产生了电压降,因此就造成了单相断线实际的开口电压小于100/3V;两相熔断器断线烧毁时,其开口电压与正常相的二次电压大小相等,经过反复测试,两相断线时,其开口电压为100/3V左右。

C相单相金属接地故障

由上式推导,当出现单相接地故障时,未发生故障的A、B相电压升高√3倍,即线电压升高了,而A相电压方向变为滞后原来的相电压,B相电压方向变为了超前,此时PT二次侧1a、1b相电压也升高为原来的√3倍,其方向分别与UA’和UB’向量相同,因此开口三角电压为: