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摘要：对电压互感器在各种故障和断线情况的二次回路进行了分析，结合特定情况给出了对应的二次电压特征。根据电压互感器的这些特征可以方便的判断其运行状态，便于维护和检修。
关键词：电压互感器；PT断线；二次电压
中图分类号：TM726 文献标示码：B 文章编号：
1 引言
电压互感器是电力系统中重要的电量采集设备，其二次输出电压是否正常关系到二次保护、测量等设备能否正确工作[1-4]。本文对电压互感器的各种断线情况进行了讨论，并分析了其二次电压的特征。通过电压互感器二次电压的这些特征，能够快速的判断电压互感器的故障，以便及时消除问题，保证电网安全可靠运行。
2接地系统故障时的母线电压
在接地系统中，当有线路或母线故障时，由于相与相之间存在互感，故障电流会在非故障相上感应出电压，造成非故障相电压变化。以线路单相接地、两相短路、两相短路接地及三相短路情况为例，通过序网分析可以分析出母线电压的变化情况。假设线路的正序阻抗、负序阻抗和零序阻抗分别为Z1、Z2、Z0。为简化计算忽略相与相之间的互感，则Z1=Z2=Z0，此时非故障相母线电压幅值、相位保持故障前的状态不变。
实际上线路三相之间是相互影响的，且为了方便分析母线电压变化情况，假设3Z1=3Z2=Z0，由复合序网分析可以得到在各种横向短路情况下的三相电压矢量关系，如图1所示。
1）在相位方面：不对称故障时，两个故障相或非故障相的电压向量夹角会减小，且关于另一相电压向量所在直线对称，同时另一相电压的相位相对故障前不变；对称故障时，三相电压相位均不变。
2）在幅值方面：无论何种横向故障情况，故障相的电压幅值均减小。
3不接地系统故障时的母线电压
在不接地系统中，当线路单相接地时，如A相接地，其复合序网如图2所示。由于是不接地系统，Z0Σ=∞，由复合序网可知UkA1=-EA1， UkA2=0， UkA0=EA1，
由母线电压矢量图分析可知，A相电压为0，B、C对地电压幅值增大为故障前的 倍。在不考虑分布电容的情况下，故障点没有电流，从而得到O′O′′之间的电压差
（1）
因此，不接地系统在其馈线单相接地时，仍能保证负荷侧电流的对称性，即系统仍然可以正常运行。
不接地系统两相接地短路时，由它的复合序网结构可知，由于其零序阻抗可以看作无穷大，因此不接地系统两相接地短路和两相短路都与接地系统两相短路情况相同，其母线电压变化也如图1（b）所示。
4 PT高压断线电压特征
电压互感器在其一次侧和二次侧都装有保护用的熔断器，如图4所示，图中RD为熔断器。
图4电压互感器示意图
Fig.4 Schematic diagram of PT
设电压互感器二次侧存在Y和Δ两种接线方式的负载，如图5（a）所示，其阻抗分别为Z11、Z22，且Z11=Z22。圖5（b）中，Z为电压互感器二次侧绕组的等值阻抗，Ea、Eb、Ec分别为电压互感器正常运行时A、B、C三相二次电压。当高压侧三相断线时其二次负载三相电压均为0，因此本文只对高压侧一相和两相断线情况进行分析。
图5高压侧A相断线后二次侧电路图
Fig.5 Secondary circuit of PT after phase A breaking
1）高压侧一相断线
若高压侧某一相断线，如A相熔断器熔断时，由于PT 高压侧A相励磁电流为零，因此对应二次侧a相电压也为零，A相二次绕组在PT二次回路中仅相当于一个阻抗Z。根据等效电路图5（b），可以得到a、b、c三点对地电压：
2）高压侧两相断线，
若高压侧两相断线，如A、B相断线时，其等效电路图可参考图5（b），只需将电压Eb替换成阻抗Z即可。可以得到a、b、c三点对地电压
（4）
当Z>>Z11=Z22，则A、B相负载上的电压为Ec/2， 此时各相电压的矢量图如图7（a）所示；若Z< 5 PT二次断线电压特征
1）二次侧单相断线
由对电压互感器高压侧单相断线的分析可知，其二次单相断线相当于高压侧单相断线时Z>>Z11=Z22的情况，此时负载各相电压矢量关系如图6（a）所示。
2）二次侧两相断线
同理，电压互感器二次两相断线相当于高压侧两相断线时Z>>Z11=Z22的情况，此时负载各相电压矢量关系如图7（a）所示。
3）二次侧三相断线
电压互感器二次侧三相断线时，三相负载电压均为0。
6结论
电压互感器是电力系统中最重要的电力设备之一，是二次系统正常工作的基础。通过分析电压互感器在不同系统中的各种故障情况，可以得到其二次电压变化的特点。根据电压互感器断线时的二次电压特征可以方便地判断故障的类型，为故障处理提供坚实的依据和参考。
参考文献
[1] 吴红斌，丁明，宋金川.线路保护中PT断线判断的分析和改进[J].
继电器，2004，32（3）：63-65.
Wu Hong-bin，Ding Ming，Song Jin-chuan. Analysis and improvement of PT breaking criterion in line protection[J].Relay，2004，32（3）：63-65.
[2] 杨先义，王华.电压互感器异常的快速检查处理方法[J].电力系统保护与控制，2009，37（9）：103-105，108.
Yang Xian-yi，Wang Hua. A Method for quick locating defects in voltage circuit[J].Power System Protection and Control，2009，37（9）：103-105，108.
[3] 杜景远，崔艳.浅议PT断线、系统接地、母线失压的判据[J].继电器，2002，30（1）：60-61.
Du Jing-yuan，Cui Yan. Criterion of PT breaking，，system grounding and busbar voltage losing[J].Relay，2002，30（1）：60-61.
[4] 马力，宋庭会，库永恒.防止母线PT断线引起备自投不正确动作的研究与改进，2008，36（2）：79-81.
Ma Li，Song Ting-hui，Ku Yong-heng. Research and improvement measures to prevent automatic back-up power supply device incorrect operation induced by busbar PT-breaking[J].Relay，2008，36（2）：79-81.
关键词：电压互感器；PT断线；二次电压
中图分类号：TM726 文献标示码：B 文章编号：
1 引言
电压互感器是电力系统中重要的电量采集设备，其二次输出电压是否正常关系到二次保护、测量等设备能否正确工作[1-4]。本文对电压互感器的各种断线情况进行了讨论，并分析了其二次电压的特征。通过电压互感器二次电压的这些特征，能够快速的判断电压互感器的故障，以便及时消除问题，保证电网安全可靠运行。
2接地系统故障时的母线电压
在接地系统中，当有线路或母线故障时，由于相与相之间存在互感，故障电流会在非故障相上感应出电压，造成非故障相电压变化。以线路单相接地、两相短路、两相短路接地及三相短路情况为例，通过序网分析可以分析出母线电压的变化情况。假设线路的正序阻抗、负序阻抗和零序阻抗分别为Z1、Z2、Z0。为简化计算忽略相与相之间的互感，则Z1=Z2=Z0，此时非故障相母线电压幅值、相位保持故障前的状态不变。
实际上线路三相之间是相互影响的，且为了方便分析母线电压变化情况，假设3Z1=3Z2=Z0，由复合序网分析可以得到在各种横向短路情况下的三相电压矢量关系，如图1所示。
1）在相位方面：不对称故障时，两个故障相或非故障相的电压向量夹角会减小，且关于另一相电压向量所在直线对称，同时另一相电压的相位相对故障前不变；对称故障时，三相电压相位均不变。
2）在幅值方面：无论何种横向故障情况，故障相的电压幅值均减小。
3不接地系统故障时的母线电压
在不接地系统中，当线路单相接地时，如A相接地，其复合序网如图2所示。由于是不接地系统，Z0Σ=∞，由复合序网可知UkA1=-EA1， UkA2=0， UkA0=EA1，
由母线电压矢量图分析可知，A相电压为0，B、C对地电压幅值增大为故障前的 倍。在不考虑分布电容的情况下，故障点没有电流，从而得到O′O′′之间的电压差
（1）
因此，不接地系统在其馈线单相接地时，仍能保证负荷侧电流的对称性，即系统仍然可以正常运行。
不接地系统两相接地短路时，由它的复合序网结构可知，由于其零序阻抗可以看作无穷大，因此不接地系统两相接地短路和两相短路都与接地系统两相短路情况相同，其母线电压变化也如图1（b）所示。
4 PT高压断线电压特征
电压互感器在其一次侧和二次侧都装有保护用的熔断器，如图4所示，图中RD为熔断器。
图4电压互感器示意图
Fig.4 Schematic diagram of PT
设电压互感器二次侧存在Y和Δ两种接线方式的负载，如图5（a）所示，其阻抗分别为Z11、Z22，且Z11=Z22。圖5（b）中，Z为电压互感器二次侧绕组的等值阻抗，Ea、Eb、Ec分别为电压互感器正常运行时A、B、C三相二次电压。当高压侧三相断线时其二次负载三相电压均为0，因此本文只对高压侧一相和两相断线情况进行分析。
图5高压侧A相断线后二次侧电路图
Fig.5 Secondary circuit of PT after phase A breaking
1）高压侧一相断线
若高压侧某一相断线，如A相熔断器熔断时，由于PT 高压侧A相励磁电流为零，因此对应二次侧a相电压也为零，A相二次绕组在PT二次回路中仅相当于一个阻抗Z。根据等效电路图5（b），可以得到a、b、c三点对地电压：
2）高压侧两相断线，
若高压侧两相断线，如A、B相断线时，其等效电路图可参考图5（b），只需将电压Eb替换成阻抗Z即可。可以得到a、b、c三点对地电压
（4）
当Z>>Z11=Z22，则A、B相负载上的电压为Ec/2， 此时各相电压的矢量图如图7（a）所示；若Z<
1）二次侧单相断线
由对电压互感器高压侧单相断线的分析可知，其二次单相断线相当于高压侧单相断线时Z>>Z11=Z22的情况，此时负载各相电压矢量关系如图6（a）所示。
2）二次侧两相断线
同理，电压互感器二次两相断线相当于高压侧两相断线时Z>>Z11=Z22的情况，此时负载各相电压矢量关系如图7（a）所示。
3）二次侧三相断线
电压互感器二次侧三相断线时，三相负载电压均为0。
6结论
电压互感器是电力系统中最重要的电力设备之一，是二次系统正常工作的基础。通过分析电压互感器在不同系统中的各种故障情况，可以得到其二次电压变化的特点。根据电压互感器断线时的二次电压特征可以方便地判断故障的类型，为故障处理提供坚实的依据和参考。
参考文献
[1] 吴红斌，丁明，宋金川.线路保护中PT断线判断的分析和改进[J].
继电器，2004，32（3）：63-65.
Wu Hong-bin，Ding Ming，Song Jin-chuan. Analysis and improvement of PT breaking criterion in line protection[J].Relay，2004，32（3）：63-65.
[2] 杨先义，王华.电压互感器异常的快速检查处理方法[J].电力系统保护与控制，2009，37（9）：103-105，108.
Yang Xian-yi，Wang Hua. A Method for quick locating defects in voltage circuit[J].Power System Protection and Control，2009，37（9）：103-105，108.
[3] 杜景远，崔艳.浅议PT断线、系统接地、母线失压的判据[J].继电器，2002，30（1）：60-61.
Du Jing-yuan，Cui Yan. Criterion of PT breaking，，system grounding and busbar voltage losing[J].Relay，2002，30（1）：60-61.
[4] 马力，宋庭会，库永恒.防止母线PT断线引起备自投不正确动作的研究与改进，2008，36（2）：79-81.
Ma Li，Song Ting-hui，Ku Yong-heng. Research and improvement measures to prevent automatic back-up power supply device incorrect operation induced by busbar PT-breaking[J].Relay，2008，36（2）：79-81.