電壓互感器二次中性線兩點(diǎn)接地故障點(diǎn)排查

李社勇，申 洲，張志明

（晉中供電分公司繼電保護(hù)自動化所，山西 晉中 030600）

電壓互感器二次中性線兩點(diǎn)接地故障點(diǎn)排查

李社勇，申 洲，張志明

（晉中供電分公司繼電保護(hù)自動化所，山西 晉中 030600）

提出了變電站電壓互感器（TV）二次中性線（N600）如有兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地時，將會造成保護(hù)裝置的不正確動作，從理論上分析了這種情況下系統(tǒng)發(fā)生接地故障時保護(hù)裝置測量到的電壓與正常接線下電壓的差異，以及對保護(hù)動作行為的影響，并結(jié)合實(shí)際工作中檢查接地情況的一些經(jīng)驗(yàn)，通過檢查TV二次公共接地點(diǎn)接地線的電流大小和故障后錄波圖電壓的變化情況，判斷是否有多點(diǎn)接地的情況，并采用“分段查找，逐個排查”的方法，查處多余接地點(diǎn)。

兩點(diǎn)接地；判斷；排查；變電站

電力大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，高級工程師，從事繼電保護(hù)工作；

申 洲（1976-），男，山西晉中人，1994年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，工程師，從事繼電保護(hù)及自動裝置的運(yùn)行維護(hù)工作。

張志明（1977-），男，山西晉中人，1994年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，工程師，從事繼電保護(hù)及自動裝置的運(yùn)行維護(hù)工作。

0 引言

當(dāng)變電站TV二次中性線（N600）有兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地時，只有在大接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，才會在TV二次回路兩點(diǎn)接地間出現(xiàn)電位差，造成保護(hù)的不正確動作行為。因此，《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動裝置反事故措施》規(guī)定：“經(jīng)控制室零相小母線（N600）連通的多組電壓互感器二次回路，只應(yīng)在控制室將N600一點(diǎn)接地，各電壓互感器二次中性點(diǎn)在開關(guān)場的接地點(diǎn)應(yīng)斷開。已經(jīng)在控制室一點(diǎn)接地的電壓互感器二次繞組，如認(rèn)為必要，可以在開關(guān)場將二次繞組中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙或氧化鋅閥片接地。”

目前，雖然大多數(shù)220 kV及以上電壓等級變電站已安裝了“交流電壓兩點(diǎn)接地在線監(jiān)測裝置”，能夠巡檢變電站二次是否存在除主控室外的第二接地點(diǎn)，但由于該裝置在實(shí)際運(yùn)行中并不是特別穩(wěn)定，常常出現(xiàn)誤報或不報“兩點(diǎn)接地”信號的情況。因此，就需要繼電保護(hù)人員定期對TV二次回路的接地點(diǎn)進(jìn)行檢查，及時排除因施工、擴(kuò)建、絕緣損壞等原因造成的多點(diǎn)接地，保證變電站TV二次中性線（N600）單點(diǎn)接地。

1 TV兩點(diǎn)接地分析

圖1 TV兩點(diǎn)接地示意圖

圖1為變電站TV二次兩點(diǎn)接地的一個實(shí)例，TV二次中性點(diǎn)N600在開關(guān)廠端子箱直接接地，保護(hù)室電壓切換屏將站內(nèi)各電壓等級的N600連接在一起進(jìn)行接地（TV中性點(diǎn)與地網(wǎng)連接的公共接地點(diǎn)），形成TV中性線兩點(diǎn)接地。當(dāng)m至n有電流流過時，這兩點(diǎn)間將產(chǎn)生一個電壓計為Umn。保護(hù)測量到的電壓為

自產(chǎn)3 U0=Vam+Vbm+Vcm+3×Vmn。

正常運(yùn)行時，理論分析地中沒有電流流過，Vmn等于零,自產(chǎn)3 U0也等于零。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，兩個接地點(diǎn)間將有電流流過（Vmn的大小取決于流過電流的大?。?，產(chǎn)生一定的電壓。保護(hù)測量到的相電壓不再真實(shí)反映系統(tǒng)的一次情況，而相間電壓仍是正確的。Vmn將與保護(hù)感受到的零序電流同相或反相。

當(dāng)發(fā)生母線或線路單相C相出口接地故障時（以C相為例），故障C相電壓應(yīng)基本為零，而A、B相電壓近似不變。故障電流滯后原C相電壓約60～80°或超前約100～120°。由于TV二次兩點(diǎn)接地而產(chǎn)生的附加電壓也將滯后原C相電壓約60～80°，或超前約100～120°。如圖2畫出了這兩種情況的電壓相量圖。故障時C相電壓為Vc″＝Vmn，而A、B相電壓均疊加了Vmn。

圖2 TV二次兩點(diǎn)接地，在母線附近發(fā)生C相金屬性接地時的電壓相量圖

從圖2 a看出，B相電壓升高大于額定電壓，A相電壓降低，故障相電壓幅值變大相位變化也大。圖2 b看出，A相電壓升高大于額定電壓，B相電壓降低，故障相電壓變化大。由此可以得出一個結(jié)論：在母線或線路發(fā)生接地故障時，TV二次兩點(diǎn)接地產(chǎn)生的附加電壓將使健全相中一相電壓明顯升高而另一相降低，故障相電壓幅值變大、相位變化明顯。此影響將使保護(hù)不正確動作。

2 TV二次中性線（N600）是否兩點(diǎn)接地的判斷

2.1 通過故障錄波圖分析

圖3為現(xiàn)場實(shí)錄的當(dāng)TV兩點(diǎn)接地時在出口發(fā)生C相金屬性接地故障，母線三相電壓的波形，從下至上分別為A、B、C三相電壓波形。從圖中可以看出，故障前三相電壓對稱，故障后非故障相B相電壓明顯增大，A相電壓減小，而故障相C相電壓因母線附近故障理應(yīng)接近為零卻有較大值。這與圖2a分析結(jié)果相似。

圖3 TV二次兩點(diǎn)接地，發(fā)生C相接地故障時現(xiàn)場實(shí)錄的三相電壓波形

2.2 通過測量判斷

理論上講，若TV二次負(fù)載平衡（三相電壓平衡），中性線（N600）電位為零，當(dāng)中性線（N600）只在控制室一點(diǎn)接地的正常情況下，從開關(guān)場引來的中性線（N600）經(jīng)過“交流電壓兩點(diǎn)接地在線監(jiān)測裝置”接地的二次線中，電流應(yīng)為零。但是，實(shí)際運(yùn)行中這種理想狀態(tài)是不多見的，由于變電站的接地網(wǎng)并非絕對的等電位面，因而這兩點(diǎn)之間實(shí)際存在著很小的電位差，這個電位差造成PT中性點(diǎn)的微小偏移，并在兩個接地點(diǎn)間構(gòu)成的回路中產(chǎn)生電流，但對正常運(yùn)行未造成影響，保護(hù)TV斷線檢測功能也不會發(fā)告警信息。從近年來多次事故調(diào)查與分析的結(jié)果看，TV二次接地點(diǎn)越多，接地點(diǎn)空間距離越遠(yuǎn)，正常運(yùn)行中接地點(diǎn)中的電流也越大，一般該接地線中常常存在著10 mA左右的電流（運(yùn)行中使用鉗形電流表測量的經(jīng)驗(yàn)值）。如果中性線（N600）在控制室外還有接地點(diǎn)，那么，第二接地點(diǎn)電位將與主控制室接地點(diǎn)產(chǎn)生電位差，此電位差在地網(wǎng)電阻上產(chǎn)生的電流將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10 mA。因此，在定期檢查中，只需要用鉗形電流表測量實(shí)際TV公共接地點(diǎn)二次線上流過的電流值的大?。ㄟh(yuǎn)遠(yuǎn)大于10 mA），就可以判斷出TV二次中性線（N600）是否存在多點(diǎn)接地的現(xiàn)象。

3 TV二次中性線（N600）兩點(diǎn)接地排查

判斷出TV二次中性線（N600）存在兩點(diǎn)接地后，首先應(yīng)了解變電站PT二次回路情況，站內(nèi)一次設(shè)備的接線方式、運(yùn)行情況。下面通過某500 kV變電站排查TV二次中性線（N600）兩點(diǎn)接地案例，對排查工作的思路和方法進(jìn)行簡要闡述。

3.1 變電站簡介

某500 kV變電站，共有3個電壓等級，分別為500 kV采用3/2接線、220 kV采用雙母接線、35 kV采用單母接線；保護(hù)小室5個，分別為31、32、21、51、52小室；線路及母線電壓互感器15套，TV二次中性點(diǎn)公共聯(lián)絡(luò)點(diǎn)在32小室，其他小室分別用1根控制電纜連接于32小室，且每組TV二次中性點(diǎn)N600均安裝放電間隙1個，全站安裝“交流電壓兩點(diǎn)接地在線監(jiān)測裝置”1臺。全站TV一點(diǎn)連接接地網(wǎng)的接地點(diǎn)在“交流電壓兩點(diǎn)接地在線監(jiān)測裝置”屏上。

3.2 故障現(xiàn)象

變電站“交流電壓兩點(diǎn)接地在線監(jiān)測裝置”，發(fā)出“TV二次接地”信號。

3.3 分析判斷

a）在“交流電壓兩點(diǎn)接地在線監(jiān)測裝置”上，現(xiàn)場手動測試TV二次接地情況，報“TV二次接地”信號。

b）使用鉗形電流表在主控室兩點(diǎn)接地監(jiān)測裝置屏，測量公共接地點(diǎn)TV二次中性線(N600)有145 mA的電流，據(jù)此判斷TV二次中性線確實(shí)存在兩點(diǎn)以上接地點(diǎn)。

3.4 排查及處理思路

a）采用“分段查找，逐個排查”的方法，即根據(jù)全站N600連接示意圖4，在32保護(hù)小室，使用鉗形電流表檢查連接31、32、21、51、52小室的N600回路中的電流。

圖4 某變電站TV二次中性線聯(lián)系圖

b）實(shí)際測量電流值31線為78 mA，21線為31 mA、51為36 mA，32保護(hù)小室至主控室N600總線存在120 mA的電流，初步判斷31小室保護(hù)設(shè)備、35 kVI段TV二次N600回路存在兩點(diǎn)接地。

c）使用鉗形電流表逐個檢查35 kV I段TV端子箱中放電間隙是否被擊穿，實(shí)測放電間隙中沒有電流，則排除放電間隙被擊穿造成接地。

d）將35 kV I段TV端子箱至31號保護(hù)小室1號主變保護(hù)屏端子排上的N600二次線斷開，公共接地點(diǎn)中性線電流降為12 mA，TV“兩點(diǎn)接地信號”消失。

e）檢查此端子箱至TV二次回路的L600、N600電纜和接地情況，發(fā)現(xiàn)TV刀閘輔助接點(diǎn)盒處L601電纜芯外皮破損與鐵盒相接，造成PT兩點(diǎn)接地如圖5所示。

圖5 某變電站TV二次回路兩點(diǎn)接地處

4 結(jié)論

變電站在擴(kuò)建、改造以及運(yùn)行環(huán)境的改變?nèi)缃^緣降低等原因，往往造成TV回路多點(diǎn)接地，有些能及時發(fā)現(xiàn)并處理掉，有些則不易發(fā)現(xiàn)，需要定期對中性線進(jìn)行測試，需要在線路發(fā)生故障、保護(hù)掉閘后，對故障錄波圖的電壓情況進(jìn)行分析研究，及時排除多余的接地點(diǎn)，確保保護(hù)裝置正確動作，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。

Fault Point Shooting on Secondary Side Two-point Grounding of Substation TV

LI She-yong，SHEN Zhou，ZHANG Zhi-ming
（Relay Protection Automation Department of Jinzhong Power Supply Company，Jinzhong，Shanxi 030600，China）

If two or more points are grounding in substation TV secondary neutral line(N600),it will result in incorrect action of protective devices.This paper theoretically analyzes the voltage differences between earth fault and normal stage.Influence on protection action is also analyzed.With practical working experiences，the situation whether there is multi-point grounding or not is determined by means of checking the current of TV secondary common earth point and voltage variation of wave recording diagram after fault.And the method“Check in section,investigate one by one”is adopted in order to deal with surplus earth points.

two-point grounding；judgment；fault shooting；substation

TM77

B

1671-0320（2011）04-0023-03

2011-04-14，

2011-05-23

李社勇（1962-），男，山西永濟(jì)人，1992年畢業(yè)于華北