繼電保護(hù)裝置電壓回路N線斷線電壓采樣分析

譚華 呂鳳群

摘要：PT中性線斷線時(shí)，由于中性點(diǎn)電位漂移，保護(hù)裝置的相電壓會(huì)發(fā)生變化，從而可能導(dǎo)致電壓元件、零序方向元件誤動(dòng)，而中性線斷線后隱蔽性較大，不容易察覺，因此本文從保護(hù)裝置采樣及中性線斷線特性進(jìn)行分析探討，并給現(xiàn)場檢修維護(hù)提供參考建議。

關(guān)鍵詞：PT斷線;保護(hù)裝置;采樣

1.前言

當(dāng)一次系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，N線斷線對保護(hù)裝置來說沒有影響，而目前保護(hù)裝置自檢回路斷線判據(jù)是針對非中性線來設(shè)計(jì)的，但當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，由于電壓回路中性線斷線導(dǎo)致零序方向縱聯(lián)保護(hù)誤動(dòng)事故多次發(fā)生[1]，為此，本文針對電壓回路中性線斷線的故障，分析了保護(hù)裝置采樣基本模型，并對檢修維護(hù)提出參考建議。

2.N線斷線情況下采樣分析

三相四線制PT回路可以準(zhǔn)確的測量線電壓，正序電壓，負(fù)序電壓，零序電壓。當(dāng)N線斷線情況時(shí)，如圖2-1所示。從方程求解和物理含義簡單分析：線電壓可以準(zhǔn)確采集，算法也易于實(shí)現(xiàn)。對于相電壓，這種情況下由于采樣實(shí)際沒有N，在二次三相回路對稱，一次系統(tǒng)三相對稱情況下，可以準(zhǔn)確采得相電壓大小，否則相電壓不能直接采集得到。那么通過算法利用線電壓計(jì)是否可以算得出相電壓大小。首先已知UAB、UBC、UCA，而 UAB=UA-UB，UBC=UB-UC，UCA=UC-UA，實(shí)際上UCA可以由UAB和UBC的公式組合得到。此時(shí)算法等值模型本質(zhì)上是利用的UAB 和 UBC，所以當(dāng)一次UAB和UBC在和一次相電壓不同步不同比變化的情況下，該模型采集的相電壓是沒有意義的，無法準(zhǔn)確反映相電壓大小。比如發(fā)生單相接地的時(shí)候，相電壓發(fā)生變化，實(shí)際的線電壓是不變的（接地系統(tǒng)和不接地系統(tǒng)都如此），故該模型采集的相電壓和正常相電壓無異，再比如發(fā)生兩相不接地短路的時(shí)候，線電壓和相電壓發(fā)生變化，實(shí)際也不同步不同比，故亦不能準(zhǔn)確反映相電壓大小。對于正序電壓和負(fù)序電壓，線電壓在本質(zhì)上只含有正序和負(fù)序分量，考慮正序和負(fù)序分量的相位特征關(guān)系，三相的正序分量和負(fù)序分量均可以視為一個(gè)未知量，因此兩個(gè)未知量，兩個(gè)已知量，可以求解;對于零序電壓，由于線電壓本身是不含零序的，故自然無法利用線電壓計(jì)算零序分量。下面通過理論等值計(jì)算加以證明，線電壓默認(rèn)已知。

2.1相電壓求解

應(yīng)用疊加原理，分壓原理畫出等值電路示意圖如圖2-2所示

假設(shè)按照二次三相完全等值的理想的情況下相電壓大小可由以下公式可得

UA=UA'+UA'=1/3UBC+2/3UAB

UB=UB'+UB'=1/3UBC-1/3UAB

UC=UC'+UC'=-2/3UBC-1/3UAB

當(dāng)二次三相等值不完全理想的情況下，圖示里 UA.、UB、UC的計(jì)算公式就不成立了，具體表現(xiàn)為，利用分壓原理得到相電壓公式的時(shí)候，由于不等值是不會(huì)出現(xiàn) 1/3，2/3 這種比例數(shù)字了，具體的就是根據(jù)并聯(lián)等值后的實(shí)際比例來得到分壓系數(shù)了。

根據(jù)具體比例得出的相電壓公式，可以畫出電壓向量圖，如圖2-3所示，當(dāng)二次三相等值理想情況下，可以證明虛擬的中性點(diǎn) O’是三角形 ABC 的重心，和實(shí)際的二次N重合。而當(dāng)不完全等值的情況下，O’不是準(zhǔn)確的重心，會(huì)輕微飄動(dòng)，對應(yīng)到保護(hù)裝置采集的相電壓基本大小一致，且會(huì)小幅度飄動(dòng)。

3.總結(jié)

基于以上分析，就可以解釋微機(jī)保護(hù)裝置中廠變分支電壓只顯示線電壓，正序電壓和負(fù)序電壓的原因了，因無中性點(diǎn)（類似N斷線），相電壓和零序電壓的公式?jīng)]有實(shí)際意義。從理論上分析，線電壓本身是對“電源”兩個(gè)相電勢差的采集，和中性點(diǎn)的電位無關(guān)。電壓采樣計(jì)算是利用碼值，A相電壓的碼值實(shí)際上相當(dāng)于A相電位-N電位之后的結(jié)果，B、C相同理。在此基礎(chǔ)上，UAB=A 相電位-N電位-（B 相電位-N 電位）= A相電位- B相電位，不受N電位的影響。即不論從原理角度上講，還是從采樣計(jì)算方式上講，都是可以消除N電位的參與，即和N電位無關(guān)。

那么針對ABCN接線的電壓二次回路，中性線斷線屬于一種隱性故障，正常運(yùn)行時(shí)難以發(fā)現(xiàn)異常，建議日常檢修維護(hù)對幾個(gè)方面應(yīng)加以關(guān)注。

（1）檢修過程要重視N線回路的完整檢查，對接地、絕緣，端子連接片緊固情況進(jìn)行排查，防止虛接或者多點(diǎn)接地情況發(fā)生。

（2）運(yùn)行過程中，如果發(fā)現(xiàn)AB套保護(hù)裝置其中一套電壓采樣飄動(dòng)較另一套較大，則需要引起注意，有可能是采樣回路N線虛接或斷線。

（3）對照反措要求N線不得經(jīng)空開或者熔斷器引出，結(jié)合檢修工作應(yīng)進(jìn)行檢查。

（4）如果運(yùn)行過程中懷疑N線有肯能斷線，而又不方便停電檢查，可以利用中性點(diǎn)斷線檢測儀器進(jìn)行檢測。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳水耀，姚仲煥.電壓回路中性線對零序方向保護(hù)的影 響分析和防范措施[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008，36（14）：80-82.