PT二次回路多點接地引起保護誤動的原因分析

董萬光，時殿軍，劉福濤

(國網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司，山東 聊城 252000)

PT二次回路多點接地引起保護誤動的原因分析

董萬光，時殿軍，劉福濤

(國網(wǎng)山東省電力公司聊城供電公司，山東 聊城 252000)

介紹了因PT(電壓互感器)二次回路故障引起的繼電保護裝置誤動或拒動事件，分析了PT二次回路多點接地引發(fā)的繼電保護裝置誤跳閘事故原因，提出了相應的防范措施，對保障電網(wǎng)及繼電保護裝置安全運行具有一定的參考價值。

PT二次回路；保護誤動；多點接地

PT(電壓互感器)二次電壓是反映電力設備運行工況的最主要參數(shù)之一，也是電力系統(tǒng)繼電保護裝置及各種安全自動裝置正常運行的必備條件。準確輸入電壓量是繼電保護裝置在電網(wǎng)異常時正確動作的關鍵。然而，在電壓互感器運行過程中PT二次回路異常，尤其是多點接地，可能會導致保護裝置的閉鎖、誤動或拒動，造成二次系統(tǒng)向一次系統(tǒng)反充電，嚴重危害電網(wǎng)的安全運行和檢修人員的人身安全。

1 引起保護誤動的原因

1.1 PT二次回路2點接地

某站220 kV線路采用雙重化保護配置，第1套裝置主保護為縱聯(lián)差動保護，第2套裝置主保護為縱聯(lián)距離保護。當線路遠端發(fā)生區(qū)內(nèi)單相接地故障時，第1套裝置縱聯(lián)差動保護正確動作，故障切除，第2套裝置縱聯(lián)距離保護、縱聯(lián)零序保護均未動作。由該保護裝置的故障波形圖可知，零序電壓波形發(fā)生了畸變，三次諧波含量較大，約占75 %。保護裝置方向元件判斷發(fā)生區(qū)外故障，閉鎖保護。

現(xiàn)場檢查保護用PT回路接地點，發(fā)現(xiàn)第2套保護PT二次回路存在2個接地點，分別為發(fā)電機電子間同期屏和網(wǎng)控室計量屏，由此可以判斷PT二次回路2點接地是引起保護拒動的根本原因。

1.2 PT二次回路中性點多點接地

某站220 kV線路保護配置為：第1套主保護為縱聯(lián)差動保護，第2套主保護為縱聯(lián)距離保護。線路發(fā)生區(qū)外故障時，線路第2套保護誤動跳閘。

由該保護裝置故障波形圖可知，保護裝置采集到零序電壓發(fā)生畸變，三次諧波含量明顯。B相接地故障期間，B相電壓異常升高，遠超額定值，自產(chǎn)零序電壓滯后零序電流約165°，保護方向元件處于正向動作區(qū)，判為線路區(qū)內(nèi)故障，誤發(fā)跳閘令。

現(xiàn)場檢查PT二次回路接地點，發(fā)現(xiàn)PT中性線電流為1.15 A，站內(nèi)PT二次回路中性線N存在多點接地。線路故障時，PT二次中性線的多個接地點間流經(jīng)故障電流，在接地點間的中性線上產(chǎn)生偏移電壓，該偏移電壓與B相電壓疊加后引起B(yǎng)相電壓異常升高，最終導致保護誤動。

2 保護誤動原因分析

正常情況下，PT二次回路只允許1點接地?！秶译娋W(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》及GB/T 14285—2006《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》中均已作出明確規(guī)定：PT二次回路只允許1點接地，接地點宜設在控制室內(nèi)；獨立的、與其他互感器無電聯(lián)系的PT，也可在開關場實現(xiàn)1點接地；為保證接地可靠，各電壓互感器的中性線不得接有可能斷開的開關或熔斷器等。二次回路在控制室一點接地后，保護裝置采集到的電壓能夠正確反映線路二次電壓，如圖1所示。

圖1中Ua為保護裝置采到的電壓，為PT二次側電壓。PT二次中性線兩點接地后，近變電站處發(fā)生接地故障，一次電流通過PT二次回路分流，在PT兩接地點中產(chǎn)生壓降。該壓降與PT二次側電壓Ua'疊加，造成保護裝置處電壓中性點電位發(fā)生偏移，如圖2所示。

圖1 PT二次回路一點接示意

圖2 PT二次回路兩點接示意

正常情況下，當保護裝置采集到的零序電壓3U0與零序電流3I0相角滿足-192°≤∠3U0-3I0≤-12°時，保護裝置判為正方向故障，向對側保護發(fā)出允許跳閘指令。當PT中性線有2個接地點時，保護裝置采到的電壓Ua=Ua'+ΔU，其中：ΔU為PT兩點接地時(系統(tǒng)發(fā)生故障)二次回路中性線上產(chǎn)生的偏移電壓。這個偏移電壓將對保護裝置方向元件產(chǎn)生干擾，嚴重情況下將導致保護裝置不正確動作。

總之，在變電站內(nèi)或出口發(fā)生接地故障時，PT二次各接地點會流過零序電流從而產(chǎn)生電位差，同相位的電位差疊加到相電壓上，會導致各相電壓產(chǎn)生幅值和相位變化，進而引起阻抗元件和方向元件拒動或誤動。

3 判別多點接地的方法

PT二次回路多點接地試驗接線如圖3所示。

PT二次回路多點接地的試驗方法如下：

(1) 未打開N600前，在N600(A)與地(B)點可靠接入刀閘K，并處于合位；

(2) 未打開N600前，完成電路接線，確?；€電阻處于最小位置(0)處；

(3) 確認接線準確無誤后，解開N600接地點，打開刀閘K，慢慢增大電阻，觀察并記錄電壓表、電流表讀數(shù)，操作刀閘和滑線電阻時必須佩戴絕緣手套，并站在絕緣墊上。

各組中性點對地電流隨滑線電阻阻值的增大而減小，這說明對地回路中有附加電壓源的存在。試驗時系統(tǒng)無故障，表明附加電壓源很小，電流雖有變化但不明顯。發(fā)生接地故障時，ΔU會增大，N600小母線上也不是等電位，各保護屏接在N600不同點，附加到各保護屏N線上的附加電勢不同，因而只有2回零序縱聯(lián)保護誤動。

4 防范措施

一般情況下，導致繼電保護裝置不正確動作的根本原因是：接地故障造成PT接地點間產(chǎn)生偏移電壓，當PT二次回路存在多個接地點時，保護方向元件極有可能誤判，導致保護裝置的閉鎖、誤動或拒動。DL400—1991《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)定》中規(guī)定：“PT二次側中性點或繞組引出端之一，應接地”，“PT二次回路只允許有一處接地”。因此，為防止多點接地，PT二次回路應嚴格按照反措及相關規(guī)定執(zhí)行。

(1) 加強對新建、改造工程的設計審核，認真檢查PT二次回路的一點接地情況，確保設計圖紙與對應二次回路接線一致。

(2) 提高施工質(zhì)量，強化現(xiàn)場復查工作，避免改造、擴建廠站的PT在投運、驗收期間因施工質(zhì)量等因素造成二次回路多點接地。

(3) 對老舊變電站開展全站PT二次回路接地方式檢查工作，確保其二次回路有且只有1點接地，避免出現(xiàn)多點接地。

(4) 定期對PT進行N600接地線電流值測試、PT中性點電壓檢測等工作，確保PT二次回路有且只有1點接地。

(5) 對有中性點放電間隙的PT，可選用動作或失效時有明顯標志的避雷器，以便對其運行狀態(tài)進行監(jiān)控。定期檢查并加強巡視力度，發(fā)現(xiàn)異常應立即處理。

(6) 加強對運行維護人員進行PT二次回路接地知識的培訓，結合實際案例，提高安全認識，增強防范意識。

5 結束語

PT二次回路對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行起著重要作用，其發(fā)生接地故障時易被忽視且不易檢查，會帶來嚴重后果，故應確保PT二次回路有且僅有1個可靠的接地點。在變電站基建、改造、運行維護等各環(huán)節(jié)，應采取相應的防范措施，消除多點接地隱患，避免因二次回路多點接地問題引起繼電保護裝置發(fā)生事故，從而確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行，提高供電系統(tǒng)的可靠性。

1 國家電力調(diào)度通信中心．電力系統(tǒng)繼電保護實用技術問答[M]．北京:中國電力出版社，2000．

2 國家電力調(diào)度通信中心．電力系統(tǒng)繼電保護典型故障分析[M]．北京:中國電力出版社，2001．

3 鄒森元．電力系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點[M]．北京:中國電力出版社，2005.

4 樊 利，朱海民．PT二次回路防止誤接線方法研究[J].機電工程，2009(8).

5 韓 瀟，張道乾．PT二次電壓回路薄弱環(huán)節(jié)及改進措施[J]．電力系統(tǒng)保護與控制，2009(5).

6 黃建英，史 煜．PT二次電壓回路故障對繼電保護的影響及對策[J]．繼電器，2007(5).

7 石文章，田俊杰．TV二次回路多點接地造成保護拒動的實例分析[J]．電力學報，2004(2).

8 張 帆，李一泉．電壓互感器二次回路接地研究[J]．廣東電力，2008(4).

9 劉 永，陳 昊．CVT二次側兩點接地的事故分析[J]．高壓電器，2012(4).

10 趙武智，高昌培．電壓互感器二次回路一點接地檢查及查找多個接地點方法[J]．電力自動化設備，2010(6).

11 施寧寧，代會來．互感器二次回路兩點接地引發(fā)的事故分析及防范措施[J]．河北電力技術，2010(2).

12 邱 濤，王攀峰．一起二次回路兩點接地引起母線保護誤動的事故分析[J]．電力系統(tǒng)保護與控制，2008(12).

13 梁初按．電壓互感器二次側兩點接地引發(fā)的事故教訓[J].江西電力，2004(4).

2014-06-25。

董萬光(1983-)，男，工程師，主要從事電力設備高壓試驗研究工作，email：mangniu521@163.com。

時殿軍(1972-)，男，高級技師，主要從事電力系統(tǒng)繼電保護系統(tǒng)研究工作。

劉福濤(1973-)，男，工程師，主要從事變電設備運行維護與管理工作。