線路高頻零序保護誤動分析

王獻志，張兵海，魏穎麗，何 磊，薛玉石

(1.國網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021;2.國網(wǎng)河北省電力有限公司，石家莊 050021;3.國網(wǎng)河北省電力有限公司石家莊供電分公司，石家莊 050000)

線路高頻零序保護誤動分析

王獻志1，張兵海1，魏穎麗2，何 磊1，薛玉石3

(1.國網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021;2.國網(wǎng)河北省電力有限公司，石家莊 050021;3.國網(wǎng)河北省電力有限公司石家莊供電分公司，石家莊 050000)

從理論上分析一次系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，電壓互感器二次回路多點接地對保護感受電壓的影響，并通過對一起線路高頻零序保護誤動故障時刻保護裝置錄波數(shù)據(jù)和保護室N600網(wǎng)絡(luò)分析，驗證了電壓二次回路多點接地對保護感受電壓的影響和對電網(wǎng)造成的危害。

電壓互感器；多點接地；繼電保護；二次回路

為確保人身和二次設(shè)備的安全,《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》中規(guī)定公用電壓互感器的二次回路只允許在控制室內(nèi)有1點接地, 獨立的、與其他電壓互感器的二次回路沒有電氣聯(lián)系的二次回路應(yīng)在開關(guān)場1點接地[1]。如果電壓互感器二次回路2(多)點接地，則將在一次系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，由于參考點電位的影響，造成保護裝置感受到的二次電壓與實際故障電壓不對應(yīng)。同時由于存在分流回路，使通過保護裝置的零序電流也會出現(xiàn)較大偏差,從而導(dǎo)致保護裝置的不正確動作[2]。以下通過一則實例來分析電壓互感器的二次回路2點接地如何引起線路高頻零序保護誤動。

1 故障概述

如圖1所示線路3發(fā)生V相接地故障，線路兩側(cè)保護均快速動作，跳開V相斷路器，重合閘動作，重合成功。與此同時線路1兩側(cè)高頻保護CSL-101A動作(高頻零序出口)，跳開線路V相斷路器并重合成功。線路1兩側(cè)LFP-931C保護啟動未出口。3.9 s后線路3再次發(fā)生V相接地故障，線路3兩側(cè)保護均快速動作跳開三相開關(guān)。經(jīng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，A電廠TV二次回路存在2點接地，導(dǎo)致線路1高頻保護區(qū)外誤動。

2 故障原因查找

2.1 錄波數(shù)據(jù)分析

線路1高頻保護CSL-101A動作后，分別調(diào)取故障錄波圖及線路1CSL-101A錄波數(shù)據(jù)進行分析。首先，對故障錄波圖中母線的零序電壓與線路1零序電流波形進行比較，發(fā)現(xiàn)A電廠側(cè)故障時刻零序電流超前零序電壓約-80°，因此此次故障應(yīng)為區(qū)外故障，初步判斷為由線路3第一次故障引起的線路1高頻保護CSL-101A誤動作。

圖1 一次系統(tǒng)示意

其次，對線路1CSL-101A保護動作時刻錄波數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)故障時刻裝置自產(chǎn)零序電流3I0的角度超前自產(chǎn)零序電壓3U0大約175°(根據(jù)三相電壓采樣點計算得出)，在保護動作區(qū)域內(nèi)，零序方向過流的動作區(qū)是18°～180°，且故障電流大于零序保護的動作門檻值0.12 A，所以保護動作。

對上述數(shù)據(jù)進行分析后，發(fā)現(xiàn)兩裝置記錄的電壓量差別較大，因此懷疑保護電壓回路可能存在異常。為進一步證實上述判斷，調(diào)取故障時刻A電廠所有啟動的保護錄波圖發(fā)現(xiàn)，線路3 發(fā)生V相故障時保護所錄波形的V相電壓并沒有明顯降低，U相電壓稍有降低，W相電壓稍有升高，且零序電壓與零序電流的角度也變得毫無規(guī)律。初步判斷A電廠保護電壓回路存在異常。

2.2 故障原因排查判斷

對現(xiàn)場所有保護柜、控制屏、就地端子箱TV二次回路逐個排查，發(fā)現(xiàn)在2313(1號發(fā)電機出口開關(guān))斷路器保護屏內(nèi)，EYH(1號發(fā)電機主變壓器高壓側(cè)二次電壓)N600與網(wǎng)控YMN短接，因此導(dǎo)致TV二次回路2點接地。一個接地點在網(wǎng)控樓7號控制屏，另一個接地點在一單元發(fā)變組保護A柜(經(jīng)與電廠核實后確定，此寄生回路是2015年對2313斷路器保護進行改造時產(chǎn)生)如圖2所示。將2個回路分開后同時用PTN600一點接地查找儀對電壓互感器二次回路中性點N600進行測量[3]，TV回路中性點N600不再存在2點接地情況。

3 保護動作分析

3.1 電壓回路2點接地對保護的影響

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，地網(wǎng)中有電流流過，接地網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中各點之間將不再完全等電位。以n點為電壓基準點，即Un=0，設(shè)m、n2點間壓降為Umn，其與流過的電流同相。

圖2 TV回路2點接地示意

圖3 TV2點接地時系統(tǒng)V相故障相量

3.2 2次故障時保護動作分析

通過上述理論對A電廠網(wǎng)控室YMN網(wǎng)絡(luò)圖進行分析，隨著YMN從n點到m點，其路徑上的保護裝置受干擾源ΔU的影響越來越大，其中西柳線與西正II線保護沒有分布在n點到m點之間，因此它們的電壓二次回路中不受干擾源ΔU的影響，西柳線與西正II線保護能正常反應(yīng)故障時刻的電氣量。

表1按照保護裝置在網(wǎng)控YMN上從n點到m點的走向?qū)€路3第一次故障時保護裝置的錄波數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)保護裝置感受電壓受到的影響與理論分析相同。

表1 保護錄波數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

保護名稱故障相UW/V零序電壓/V故障電流超前電壓角度/(°)零序電流超前電壓角度/(°)西柳線(RCS931BMV)67.5620.84479.546-74.3西正II(PSL603GD)68.7620.48386.5-90西正I(RCS931BMV)74.5121.1685.21-160.9西正I(PSL603GD)73.5921.3189-172西北線(RCS931BMV)73.5520.3966.6425.2西北線(PSL603GD)73.6220.947219西托線(CSC103A)75.6121.35-806西平II線(NSR303G)75.7422.54-77.91.8西平I線(NSR303G)78.5724.44-60.6-9.5線路1(CSL101)78.124.960175

故障錄波器電壓N線到網(wǎng)控室YMN接地點n的距離最短，它的阻抗Z0n最小，作用到電壓二次回路中的干擾源ΔU也最小，因此TV 2點接地對故障錄波器采集電壓的影響也最小。同理TV 2點接地對線路1保護采集電壓影響最大。由上述分析可知，受ΔU和負荷電流的影響，在線路3第一次故障時刻線路1保護裝置自產(chǎn)零序電流3I0的角度超前自產(chǎn)零序電壓3U0約175°(如圖3所示)，落在保護動作區(qū)域，從而引起線路1高頻零序保護的不正確動作。

線路3第一次故障時引起線路1高頻零序保護誤動，CSL101A高頻零序保護動作后即退出運行，只有當(dāng)故障相重合成功且三相電流值大于保護有流定值100 ms后才能再次投入。從線路3第一次故障重合成功到第二次故障，線路1相電流一直小于CSL101A高頻零序保護有流定值0.1 A，高頻零序保護一直在退出狀態(tài)。線路3二次故障時間只有60 ms左右，CSL101A的零序后加速動作延時為100 ms，所以當(dāng)線路3第二次故障時沒有引起線路1CSL101A保護的再次誤動。

4 結(jié)束語

電壓互感器二次回路接地問題易被忽視且不易檢查，但是一旦問題產(chǎn)生，會帶來嚴重的影響。電壓互感器二次回路接地問題大多是因為在基建或改造過程中沒有嚴格執(zhí)行反措要求而形成的。所以在基建改造、質(zhì)檢驗收、日常維護各個階段要加強電壓互感器二次回路中性點接地的管理，嚴格執(zhí)行反措要求，堅決杜絕因電壓互感器二次回路接地問題而引起的事故，以消除危及繼電保護安全運行的隱患，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

[1] 國家電網(wǎng)公司．國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施(修訂版) [M]．北京：中國電力出版社，2012.

[2] 李志興，許志華．電壓互感器二次回路接地點的分析[J]．電力自動化設(shè)備，2010(30)：141-143.

[3] 王獻志，任江波，范景哲．電壓互感器二次回路多點接地查找新方法[J]．河北電力技術(shù)，2014，33(2)：40-42.

[4] 張 帆 ，李一泉 ，袁亮榮 ，等．電壓互感器二次回路接地研究[J]．廣東電力，2008(4)：5-8.

High-frequency Zero Phase-sequence Protection Mis-operation Analysis

Wang Xianzhi1,Zhang Binghai1,Wei Yingli2,He Lei1,Xue Yushi3

(1.State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China;2.State Gird Hebei Eiectric Power company Co.Ltd.Shijiazhuang 050021,China;3.State Grid Hebei Electric Power Company Co.Ltd. Shijiazhuang Power Supply Branch,Shijiazhuang 050000,China)

When power system happen earth fault,the voltage of relay protection will be affected by multi grounding points in secondary circuit of voltage transformer.This paper takes analysis on the philosophy of this phenomenon,and clarifies the mis-operation resons of the high-frequency zero phase-sequence protection through the fault waveform and the network diagram of N600,verifies the harm of multipoint grounding in secondary circuit of voltage transform.

voltage transformer；multipoint grounding；relay protection；secondary circuit

2017-04-20

王獻志(1980-)，男，高級工程師，主要從事繼電保護工作。

TM31

B

1001-9898(2017)06-0058-02

本文責(zé)任編輯：王洪娟