一文搞懂变电站PT异常故障判断和常规站PT二次并列、切换回路分析
第一部分
变电站PT异常故障判断讲解
第二部分
常规站PT二次并列、切换回路分析
电压互感器是一种小容量、大电压比的降压变压器，基本原理与变压器相同，在一次侧无电源、二次侧反充电的情况下，由于其阻抗从二次侧看进去非常小，很容易因为电流过大而导致互感器烧毁。因此，熟悉其二次并列、切换回路，并在操作中有效杜绝二次反充电，是非常重要的。
常规变电站(即非智能站)的PT二次并列、切换回路由两大部分组成，一个是电压并列屏内的电压并列装置；一个是各需要用到母线电压的各个装置(如线路保护装置、电度表等)内部的切换回路。
本文拟先阐述电压并列回路、再阐述电压切换回路，最后阐述总图并结合之阐述PT什么时候会反充电。
一
电压并列回路
下图为PT并列装置(如RCS9663D等，各装置按统一规范设计，大同小异)的二次接线图。
电压并列回路主要由以下两个图组成，左图相当于“控制”回路，右图相当于“执行”回路。即左图中有三组继电器，分别控制了右图中的三组对应接点，以此来实现两条电压母线的并列。
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假设某站110kV系统是110kV双母线并列接线，Ⅰ、Ⅱ母PT的二次绕组出线一般各有三组，即Ⅰ母保护测量用电压、Ⅰ母计量用电压、Ⅰ母开口三角电压；Ⅱ母保护测量用电压、Ⅱ母计量用电压、Ⅱ母开口三角电压。
并列回路简要逻辑如下：
110kV Ⅰ母PT的二次绕组出线，先经过本体端子箱内的空开，接进电压并列装置，再经Ⅰ母PT的位置辅助接点，从电压并列装置接到Ⅰ电压小母线(分别有Ⅰ开口三角电压小母线，Ⅰ保护电压小母线，Ⅰ计量电压小母线，为分析及论述方便，统称为Ⅰ电压小母线)，从母线上分出各个馈线供给每个需要母线电压的装置。Ⅱ母PT相同。
110kV Ⅰ母PT运行，其刀闸15M5在合位，则110kV Ⅰ母电压进到Ⅰ电压小母线；
110kVⅡ母PT运行，其刀闸15M4在合位，则110kV Ⅱ母电压进到Ⅱ电压小母线；
110kV电压并列装置上的电压并列开关打在允许并列位置，且110kVⅠ/Ⅱ母联断路器及其两侧刀闸15M、15M1、15M2均在合闸位置，则Ⅰ、Ⅱ电压小母线之间的“母联开关”接通，两段小母线电压并列。
电压并列回路的“执行部分”如下图：
该图可分为三个部分：编号为二的方框里，是控制Ⅰ、Ⅱ电压小母线之间的“母联开关”即并列接点的继电器回路；编号一的方框里，是控制Ⅰ母PT刀闸位置辅助接点重动的继电器回路；编号三的方框里，是控制Ⅱ母PT刀闸位置辅助接点重动的继电器回路。
三个部分里面均有J1~J6继电器，这些继电器为双位置继电器，即：对其施加动作电压，则其动作，对应接点闭合；对其施加返回电压，则其返回，对应接点断开。双位置继电器相比单位置继电器的优点在于，需要两个不同的电压来控制其动作和返回，动作返回时线圈均得电，接点受到电磁力而可靠动作。图中如J1~J3所在的回路，通过串接不同阻值的电阻R1和R3来实现对其施加电压的不同。
先看框一，Ⅰ母PT有两个位置辅助接点：PⅠG常开接点和PⅠG常闭接点。当Ⅰ母PT15M5刀闸在合位，则PⅠG常开接点闭合，PⅠG常闭接点断开，J1~J6继电器受到动作电压而动作，使“执行”回路图中的编号为Ⅱ的方框里的接点闭合。如Ⅰ母PT在运行，其二次空开均在合位，则Ⅰ母电压进到Ⅰ电压小母线。当Ⅰ母PT15M5刀闸断开，则PⅠG常开接点断开，PⅠG常闭接点闭合，J1~J6继电器受到返回电压而返回，使“执行”回路图中的编号为Ⅱ的方框里的接点断开。
框三原理相同。
再看框二，3QK为电压并列装置的“允许/禁止并列切换开关”，该并列开关有三个位置：“允许并列”、“禁止并列”、“远方控制”。根据右侧的接点位置图可知，当切换开关打在“禁止并列”位置，则其3-4接点导通；在“允许并列”位置，则1-2接点导通；在“远方控制”位置，则5-6、7-8两对接点均导通。
当切换开关在“允许并列”位置，且母联开关、刀闸15M、15M1、15M2均在合位时，图中1G (15M1的辅助接点)、2G (15M2的辅助接点)、DL (15M的辅助接点)也均闭合，则J1~J6继电器得到动作电压，“执行”回路图中的编号为Ⅰ的方框里的接点全部闭合，两段电压小母线互联。
当切换开关在“禁止并列”位置，或15M、15M1、15M2只要其中有一个断开时，则J1~J6得到返回电压，“执行”回路图中的编号为Ⅰ的方框里的接点全部断开，两段电压小母线解列。
当切换开关在“远方控制”位置时，原理大概相同，不再赘述。
下面结合PT转检修操作票进行分析。
假设调令为：XX站110kVⅡ母PT由运行转检修，则操作票应如下：
其中，
原来Ⅰ、Ⅱ母PT均在运行，则执行”回路图中框Ⅱ、Ⅲ中的接点均闭合；
1-3步确认了一次在并列；
操作4后，如前文所述，“执行”回路图中框Ⅰ的接点闭合，两段电压小母线电压并列；
操作5-7后，框Ⅲ前面所示的PT二次空开全部断开，Ⅱ母PT二次回路与并列装置断开连接。
操作9后，框Ⅲ中的接点全部断开。
此后Ⅰ、Ⅱ电压小母线完全由Ⅰ母PT供电。示意图如下：
Ⅰ、Ⅱ电压小母线完全由Ⅰ母PT供电示意图
二
电压切换回路
假设某110kV 151线路接线如下图所示：(220kV的线路，切换回路在操作箱里，大同小异)
151线路一次接线图
以其采用的深瑞的ISA-311G线路保护装置为例，其保护装置内部电压切换接线如下：
其装置内部有八个电压切换用继电器，分别为1511刀闸辅助接点控制的切换继电器ZJ1~ZJ4，1512刀闸辅助接点控制的切换继电器ZJ6~ZJ9，另外取ZJ5和ZJ10的常闭接点作为“切换继电器同时不动作”信号继电器。
ZJ1~ZJ4与ZJ6~ZJ9均为双位置继电器，原理上文已有阐述。假如此时1511刀闸合上，则图中其对应位置辅助接点1G常开接点闭合，1G常闭接点断开，ZJ1~ZJ4得电，控制其下面的图中红色圆形框标注的八对接点闭合，使I母保护/测量、计量电压进入保护装置；如1511刀闸断开，则这八对接点断开，同时继电器回路中ZJ5继电器不得电，则其对应常闭接点闭合，报出“切换继电器不动作信号”。
如1512刀闸也合上，则原理同上，且两段母线的电压在装置内部发生并列！
如1511、1512刀闸同时断开，则由ZJ5、ZJ10的常闭接点串联报出“切换继电器同时不动作”信号。
另外，取ZJ4和ZJ9的常开接点串联来报“切换继电器同时动作”信号。原理如上，不再赘述。
告警回路图如下：
完整的保护、测量电压回路图如下：
即如上文所述，Ⅰ母保护、测量电压；Ⅱ母保护测量电压经线路刀闸位置重动接点后，合成一路，进入保护屏后的保护电压空开，再接回本装置，作为保护程序需要的电压信号量使用。这就是为什么每个保护装置都取两个母线的电压，但是屏后只有一个电压空开。
其意义在于：如110kV 151线路接I母运行，则1511刀闸在合位、1512刀闸在分位，其线路保护(如距离保护)通过以上回路，实现自动判别，采Ⅰ母电压及本线路开关CT作为保护动作判据。如151线路倒至Ⅱ母运行，则保护改采Ⅱ母电压作为保护动作判据。假如没有这个切换回路，如110kV双母线分列运行，那么151线路可能接在Ⅰ母上却去采集Ⅱ母电压，结合本线路电流进行阻抗运算，显然无法正确动作。
小结：电压切换回路意义：主要用于解决双母线接线形式下，保护不能自行选择母线电压的问题。①如实反映一次刀闸位置。②当电压切换回路失电时，仍能按失电前的工作状态为保护装置提供母线电压。③当电压切换回路失电时，应发出告警信号，提示运行人员处理。④为防止两组母线电压在二次侧异常并列，当两条母线的电压切换继电器同时动作时，也应发出告警信号。
三
总回路
电压并列回路、电压切换回路合起来的简图如下图所示。
上图中，两个粗大黑色箭头往下的部分均为二次部分，其余为一次设备部分。二次部分中所描述的均为对应断路器、刀闸的辅助接点。
从该图可以看出，Ⅰ、Ⅱ母电压小母线从并列装置接出，供给各个线路保护、测控装置等。
该图也解释了为什么“切换继电器同时动作”信号可能会导致PT反充电。
如下图所示：假设该站只有两条110kV线路，151线路接I母运行，152线路接Ⅱ母运行，现在操作两条指令：1、151线路由接I段母线运行倒至Ⅱ段母线运行；2、110kV I段母线由运行转检修。在151倒母过程中，1511、1512刀闸同时合上时，151线路保护装置会报“切换继电器同时动作”信号。假设倒母完毕后，1511刀闸接点粘死，虽然1511刀闸已断开，但其辅助接点还在闭合状态，则“切换继电器同时动作”信号未消失。当操作至15M开关由运行转热备用时，Ⅱ母PT一次侧失电，I母PT经过151线路保护的电压切换接点往Ⅱ母PT反充电，将导致Ⅱ母PT二次侧空开跳开，甚至PT烧毁。该情况跟并列装置是否在并列位置无关。
总结：
1. PT运行要求：⑴电压互感器送电时必须先合一次侧后合二次侧，停电时先停二次侧后停一次侧，防止反送电危及设备安全。⑵两段PT二次并列时，一次必须先并列（防止反充电）⑶倒换PT前必须先将电压并列运行，防止二次设备在倒换过程中失压。
2. 电压并列必须满足两个条件：⑴I母、II母的母联(或分段)开关及其两侧刀闸必须处于合闸状态；⑵操作把手必须打在“允许并列”位置。若操作把手打在“禁止并列”位置，不论分段开关运行状态如何，二次电压解列。
3. 倒母后，母联开关由运行转热备用前，必须查电压并列装置无并列信号，各线路、主变间隔无“切换继电器同时动作”信号。
来源：电网智囊团