一種電流互感器二次回路多點(diǎn)接地在線監(jiān)測(cè)裝置及其監(jiān)測(cè)方法的研究

張瑞明

（浙江浙能嘉華發(fā)電有限公司，浙江 嘉興314201）

0 引言

根據(jù)《繼電保護(hù)和電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)規(guī)程》以及《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求及編制釋意》規(guī)定：電流互感器的二次回路必須有且只能有一點(diǎn)接地，一般在端子箱經(jīng)端子排接地。但對(duì)于有幾組電流互感器連接在一起的保護(hù)裝置，則應(yīng)在保護(hù)屏上經(jīng)端子排接地[1-2]。

電流互感器二次側(cè)必須有且只能有一個(gè)接地點(diǎn)，如果電流互感器二次回路沒有接地點(diǎn)，則將使得電流互感器一次側(cè)的高電壓通過(guò)電流互感器一、二次線圈間對(duì)地分布電容傳遞到二次側(cè)，給人身及設(shè)備造成危險(xiǎn)，一旦二次回路接地，則相當(dāng)于將二次側(cè)對(duì)地電容“固定”為零電位。如果二次回路存在多點(diǎn)接地，一方面會(huì)因火電廠接地網(wǎng)并非理想的等電位，將會(huì)在多點(diǎn)之間存在電位差，造成保護(hù)裝置或儀表采樣不精確；另一方面，一旦發(fā)生接地故障，接地電流還會(huì)在多點(diǎn)之間形成分流，使保護(hù)裝置采樣波形畸變和采樣值偏移，造成保護(hù)裝置的不正確動(dòng)作。這樣一來(lái)，就會(huì)引起電力生產(chǎn)事故。

實(shí)際運(yùn)行中，繼電保護(hù)運(yùn)行維護(hù)人員多數(shù)情況下都是在保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作后或者出現(xiàn)電流互感器CT（current transformer）斷線等嚴(yán)重情況時(shí)，才能通過(guò)分析判斷得出是CT二次回路發(fā)生多點(diǎn)接地，并沒有相關(guān)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)二次回路接地情況的方式方法，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患。同時(shí)，繼電保護(hù)運(yùn)行維護(hù)人員還需花費(fèi)大量時(shí)間去逐個(gè)排查端子，不僅工作量極大，巡檢效率低下，而且檢查時(shí)若未發(fā)現(xiàn)多點(diǎn)接地缺陷，在雷雨期間或雷電流影響下就會(huì)形成多點(diǎn)接地，將極大地延誤處理缺陷的時(shí)機(jī)[3-12]。針對(duì)此情況，我們研制了CT二次回路多點(diǎn)接地在線監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，此裝置能及時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)警，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)電流互感器二次回路發(fā)生兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，造成差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)或拒動(dòng)的現(xiàn)象，很好地解決了火力發(fā)電廠因繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置誤動(dòng)或拒動(dòng)造成的電力生產(chǎn)事故。

1 CT二次回路多點(diǎn)接地報(bào)警裝置設(shè)計(jì)

利用高精度鉗形電流互感器采集中性點(diǎn)N接地線電流，輸入高精度交流變送器進(jìn)行模擬量轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換過(guò)程如圖1所示），再將高精度交流變送器4～20 mA輸出量輸入可編程邏輯控制器PLC（programmable logic controller）采集模塊，與PLC設(shè)定定值（50 mA）進(jìn)行相與，由于CT二次回路發(fā)生多點(diǎn)接地導(dǎo)致交流變送器輸出量大于定值則觸發(fā)啟動(dòng)繼電器K0，繼電器K0動(dòng)作，繼電器K0常開接點(diǎn)K0-1閉合，觸發(fā)延時(shí)時(shí)間繼電器KT1、KT2，一旦KT1或KT2任意一個(gè)繼電器動(dòng)作，則KT1或KT2常開接點(diǎn)閉合觸發(fā)繼電器K2，同時(shí)繼電器K2的常開接點(diǎn)K2-1串聯(lián)構(gòu)成自保持回路并且與復(fù)歸繼電器K3的常閉接點(diǎn)K3-1串聯(lián)構(gòu)成回路（如圖2所示）。

圖1 電流采集示意圖

圖2 CT二次回路多點(diǎn)接地報(bào)警裝置PLC程序控制示意圖

繼電器K2動(dòng)作后，PLC輸出接點(diǎn)D0.1閉合去啟動(dòng)就地閃光報(bào)警繼電器K4，繼電器K4動(dòng)作，繼電器K4常開接點(diǎn)閉合去觸發(fā)就地閃光燈；繼電器K2動(dòng)作，PLC輸出接點(diǎn)D0.2閉合去觸發(fā)報(bào)警繼電器K5，繼電器K5動(dòng)作，繼電器K5常開接點(diǎn)K5-1閉合去啟動(dòng)NCS大屏CT二次回路多點(diǎn)接地報(bào)警；運(yùn)行維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)報(bào)警信號(hào)后，可以復(fù)歸報(bào)警信號(hào)，按下復(fù)歸按鈕后，復(fù)歸繼電器K3常閉接點(diǎn)打開，斷開繼電器K2，報(bào)警返回；同時(shí)設(shè)置有直流電源監(jiān)視回路，直流電源消失時(shí)，繼電器Z1失電，繼電器Z1常閉接點(diǎn)閉合，發(fā)出NCS大屏直流電源消失告警信號(hào)（如圖3所示）。

圖3 CT二次回路多點(diǎn)接地裝置告警控制回路示意圖

2 CT二次回路多點(diǎn)接地報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)思路

圖1 中，1為一點(diǎn)接地連接線接在CT二次回路接地點(diǎn)N與二次等電位地網(wǎng)M之間。滿足《繼電保護(hù)和電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)規(guī)程》中要求的電流互感器的二次回路必須有且只能有一點(diǎn)接地的要求。2為高精度鉗形電流互感器。采用開口CT鉗，采集電流互感器二次回路中性點(diǎn)N與接地網(wǎng)M之間接地線的電流，不會(huì)影響、改變?cè)蠧T二次回路接地線狀況，實(shí)時(shí)采集流過(guò)此接地線的電流，并將高精度鉗形電流互感器輸出電流數(shù)據(jù)輸入高精度交流變送器。3為高精度交流變送器，將交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的DC4～20 mA直流電流（通過(guò)250 Ω電阻轉(zhuǎn)換成DC1～5 V直流電壓供PLC使用），精度高，性價(jià)比高，穩(wěn)定性高，體積小，功耗小，抗干擾，防感應(yīng)雷電能力強(qiáng)，具有雷擊波飽和功能。

圖2 中，4為中間繼電器K0，用于連接PLC與門輸出接點(diǎn)，當(dāng)采集到接地線電流大于設(shè)定電流定值時(shí)，與門輸出值為1，觸發(fā)繼電器K0，繼電器K0動(dòng)作，常開接點(diǎn)K0-1閉合。5為延時(shí)時(shí)間繼電器KT1。繼電器K0動(dòng)作后，經(jīng)過(guò)設(shè)定延時(shí)，躲過(guò)擾動(dòng)后，常開接點(diǎn)KT1-1、KT1-2閉合，觸發(fā)出口繼電器K2。6為延時(shí)時(shí)間繼電器KT2。設(shè)置2個(gè)時(shí)間繼電器，用于防止環(huán)境因素造成的不穩(wěn)定因素干擾，只有2個(gè)時(shí)間繼電器同時(shí)動(dòng)作才能觸發(fā)出口繼電器K2。同時(shí)，延時(shí)時(shí)間繼電器常開接點(diǎn)KT1-1、KT1-2先并聯(lián)再與延時(shí)時(shí)間繼電器常開接點(diǎn)KT2-1、KT2-2并聯(lián)之后進(jìn)行串聯(lián)，再與出口繼電器K2、復(fù)歸繼電器K3常閉接點(diǎn)K3-1串聯(lián)。利用兩副常開接點(diǎn)先并聯(lián)再串聯(lián)，可有效避免誤動(dòng)或拒動(dòng)的可能性。7為出口繼電器K2。出口繼電器動(dòng)作之后，為了防止接地線電流返回導(dǎo)致信號(hào)消失，設(shè)置有K2繼電器常開接點(diǎn)K2-1進(jìn)行串聯(lián)，構(gòu)成自保持回路，以便提醒運(yùn)行維護(hù)人員曾發(fā)生過(guò)多點(diǎn)接地，只不過(guò)由于負(fù)荷電流變動(dòng)等原因?qū)е滦盘?hào)返回。8、9、10共同構(gòu)成復(fù)位模塊，其中10為復(fù)歸按鈕。運(yùn)行檢修人員確認(rèn)信號(hào)后，按下復(fù)位鍵，復(fù)位相關(guān)回路的告警信號(hào)、聲光信號(hào)，所述復(fù)位回路閉合后，復(fù)歸繼電器K3動(dòng)作，其常閉接點(diǎn)K3-1打開以斷開繼電器K2回路，告警信號(hào)消失。

圖3 中，11為聲光報(bào)警繼電器K4，安裝于就地，接收到PLC的開出接點(diǎn)后，K4繼電器線圈得電，K4繼電器常開接點(diǎn)閉合去觸發(fā)聲光報(bào)警裝置。12為聲光報(bào)警裝置。當(dāng)K4繼電器常開接點(diǎn)閉合觸發(fā)聲光報(bào)警裝置時(shí)，聲光報(bào)警裝置同時(shí)發(fā)出聲音和光進(jìn)行報(bào)警。13為電阻元件。電阻器是一個(gè)限流元件，它可限制通過(guò)它所連支路的電流大小。14為NCS告警信號(hào)繼電器K5。安裝于就地，接收到PLC的開出接點(diǎn)后，K5繼電器線圈得電，K5繼電器常開接點(diǎn)閉合去觸發(fā)NCS多點(diǎn)接地報(bào)警，NCS大屏彈出“**CT二次回路多點(diǎn)接地”告警信息。15為中間監(jiān)視繼電器Z1。16為多點(diǎn)接地和直流失點(diǎn)報(bào)警信號(hào)裝置。中間監(jiān)視繼電器Z1用于監(jiān)視直流110 V電源，當(dāng)直流電源消失時(shí)，繼電器Z1失電，繼電器Z1常閉接點(diǎn)閉合去觸發(fā)CT二次回路多點(diǎn)接地告警裝置直流電源消失報(bào)警，NCS大屏彈出“CT二次回路多點(diǎn)接地告警裝置直流電源消失”告警信息。

3 CT二次回路多點(diǎn)接地報(bào)警裝置的邏輯功能

CT二次回路多點(diǎn)接地在線監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)高精度鉗形電流互感器、高精度變送器、PLC邏輯模塊、出口繼電器、監(jiān)視繼電器的合理配合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)火力發(fā)電廠繼電保護(hù)CT接地線電流的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)功能。PLC模塊具有邏輯判斷功能，將CT二次接地線電流進(jìn)行比較分析，并對(duì)超過(guò)整定限值動(dòng)作電流50 mA的經(jīng)過(guò)邏輯判斷發(fā)出告警信息，顯示CT二次回路發(fā)生多點(diǎn)接地。通過(guò)告警回路及時(shí)通知運(yùn)維人員處理，消除安全隱患，降低區(qū)外故障保護(hù)誤動(dòng)或區(qū)內(nèi)故障保護(hù)拒動(dòng)的可能，提高運(yùn)行效率。

CT二次回路多點(diǎn)接地在線監(jiān)測(cè)裝置體積小，功能擴(kuò)展性強(qiáng)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電保護(hù)室多組CT二次回路的監(jiān)視功能，并且安裝方便，不影響繼電保護(hù)裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文研發(fā)設(shè)計(jì)的CT二次回路多點(diǎn)接地實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)火電廠電流互感器二次接地點(diǎn)的接地狀況。電流互感器二次回路一旦發(fā)生多點(diǎn)接地，能及時(shí)觸發(fā)相關(guān)報(bào)警，發(fā)現(xiàn)安全隱患，避免區(qū)外故障保護(hù)誤動(dòng)或區(qū)內(nèi)故障保護(hù)拒動(dòng)，保障機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。