電廠電壓互感器二次回路多點(diǎn)接地危害分析

余程，於立峰，胡凱波，顧吳垠

（浙江浙能蘭溪發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江金華，321199）

0 引言

微機(jī)斷線保護(hù)裝置都配備有較完善的交流電壓自動(dòng)互感器TV(transformer Voltage)具有斷線指示檢測保護(hù)功能，當(dāng)微機(jī)系統(tǒng)正常工作運(yùn)行時(shí)就會(huì)發(fā)生一個(gè)TV二次兩個(gè)回路多點(diǎn)斷線，能夠及時(shí)主機(jī)給予斷線指示并自動(dòng)閉鎖后在故障時(shí)就有可能會(huì)發(fā)生誤動(dòng)的斷線保護(hù)。但是，TV二次兩點(diǎn)或多點(diǎn)同時(shí)接地，可能不會(huì)表現(xiàn)為是被微機(jī)斷線保護(hù)裝置判斷為發(fā)生TV回路斷線，還是有可能在發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)才自動(dòng)反映指示出來，造成嚴(yán)重后果。

1 TV異常原因分析

TV電壓異?，F(xiàn)象可能發(fā)生后，現(xiàn)場進(jìn)行檢查220kV對(duì)應(yīng)母線接地電壓為該轉(zhuǎn)接柜單相58V，相間母線電壓105V，單相對(duì)應(yīng)接地母線a、b、c母線電壓分別為30V、80V、78V，TV對(duì)地母線電壓3oV，副母壓變二次接線盒內(nèi)如圖1所示。

圖1 二次接線盒內(nèi)圖

在35kV盤頂TV小線的母線板上打開與220kV母線線路連接的四條母線電纜芯，斷開后我們可以發(fā)現(xiàn)220kV母線連接四條母線保護(hù)線路進(jìn)行電壓二次上升大于TV電壓已二次上升至58V，4條220kV進(jìn)行保護(hù)連片線路通過二次保護(hù)裝置二次進(jìn)行保護(hù)TV二次恢復(fù)斷線發(fā)出告警信號(hào)然后進(jìn)行二次恢復(fù)然后再在母線板上恢復(fù)與220kV連接母線線路連接的四條母線電纜芯，告警信號(hào)二次恢復(fù)正常狀態(tài)已變?yōu)樗臈l母線TV電纜芯但仍處于母線打開前后的告警信號(hào)狀態(tài)。在主接線線路檢查中我們可以發(fā)現(xiàn)位于主接線所在工地的四條母線線路電壓大于TV電流很大，10a中的母線線路電流大小就代表母線滿足電流阻擋，順較大母線電流大的方向進(jìn)行查找，發(fā)現(xiàn)呂大ii線母線進(jìn)行保護(hù)連片線路二次進(jìn)行保護(hù)TV二次保護(hù)連片后在TV中四條母線線路存在較大保護(hù)電流，在四條呂大ii線母線進(jìn)行保護(hù)連片線路然后進(jìn)行二次保護(hù)裝置柜臺(tái)上母線打開后在四條呂大ii線母線進(jìn)行保護(hù)連片線路二次進(jìn)行保護(hù)TV二次連片進(jìn)行母線連片，保護(hù)裝置恢復(fù)正常。呂大母線保護(hù)線路進(jìn)行電壓恢復(fù)正常，呂大ii線進(jìn)行保護(hù)連片線路二次進(jìn)行保護(hù)TV二次進(jìn)行連片線路電壓二次恢復(fù)a609為0V，TV為58V。

2 TV二次回路多點(diǎn)接地的危害

假設(shè)在電壓二次回路存在兩個(gè)接地點(diǎn)，當(dāng)兩者之間距離較遠(yuǎn)，兩接地點(diǎn)所在接地網(wǎng)的電位是不同的，尤其當(dāng)變電站、線路出口發(fā)生接地故障或遭受雷擊，接地網(wǎng)將流過很大的電流，兩個(gè)接地點(diǎn)之間將產(chǎn)生很高電位差。實(shí)際流入保護(hù)裝置的電壓，已不能正常反映一次電壓幅值和相位，必然破壞保護(hù)的正常工作狀態(tài)，可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。如果電壓達(dá)到保護(hù)定值，而又未能有效閉鎖的話，將導(dǎo)致反應(yīng)過電壓，而動(dòng)作保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)，如過激磁、距離保護(hù)等；由于自產(chǎn)3U0方向發(fā)生偏移，致使零序功率方向誤判，導(dǎo)致方向保護(hù)誤動(dòng)，如縱聯(lián)零序方向保護(hù)。由此可見電壓互感器二次回路若存在多點(diǎn)接地，對(duì)繼電保護(hù)的危害最大，嚴(yán)重干擾保護(hù)的動(dòng)作行為。

對(duì)于那些采用數(shù)控母線保護(hù)TV的回路保護(hù)來說，TV二次保護(hù)回路異常保護(hù)可能直接造成該保護(hù)母線上所有回路保護(hù)的不正確保護(hù)動(dòng)作，后果可能是非常嚴(yán)重的。另外還有一種可能對(duì)平時(shí)正常系統(tǒng)運(yùn)行未必會(huì)造成太大影響，只有在發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)才能夠反映表現(xiàn)出來，從而可能造成驅(qū)動(dòng)阻抗保護(hù)元件及驅(qū)動(dòng)方向保護(hù)元件的不正確保護(hù)動(dòng)作，故障時(shí)接地電流分布圖如圖2所示。

圖2 故障時(shí)接地電流分布圖

檢查接地方法可分為，其一，使用毫安級(jí)滑線鉗形表，在平臺(tái)主控室內(nèi)的TV回路接地點(diǎn)上對(duì)根部接線進(jìn)行電流測量，實(shí)測值檢查對(duì)照上述檢查條件，判斷滑線是否正確存在兩點(diǎn)或多點(diǎn)連續(xù)接地。此時(shí)如不能判斷是否存在兩點(diǎn)或多點(diǎn)連續(xù)接地，則滑線需及時(shí)進(jìn)行接地回路查找并及時(shí)進(jìn)行予以接地檢查并消除(接地重點(diǎn)主要在于及時(shí)查找各永久回路接地電壓表在接地電阻等級(jí)下的一個(gè)TV連續(xù)接地回路端子箱接口處)，直到連續(xù)接地電流符合平臺(tái)相關(guān)回路實(shí)測值接地檢查條件要求。其二，在平臺(tái)使用滑線電壓表和電流接地互感器二次并聯(lián)接地后對(duì)回路TV的永久滑線回路連續(xù)接地線旁小點(diǎn)進(jìn)行接地并聯(lián)后將滑線接入永久回地滑線回路小點(diǎn)的接地電阻(10ω)與永久滑線回路連續(xù)接地點(diǎn)電阻進(jìn)行并聯(lián)連接，打開原永久滑線回路連續(xù)接地線。其三時(shí)可改變永久回路滑線連續(xù)接地回路電阻值，測量永久回路接地線一點(diǎn)以上流過的連續(xù)接地回路電流(具體詳見平臺(tái)使用毫安級(jí)永久滑線接地鉗形表的滑線電流接地測量表)。此時(shí)如若永久回路接地線一點(diǎn)以上流過的連續(xù)接地回路電流不發(fā)生變化時(shí)則通常是一點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行接地:此時(shí)如若永久回路接地線一點(diǎn)以上流過的連續(xù)接地回路電流發(fā)生變化，則永久滑線通常是兩(多)點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行接地。

3 電壓互感器二次回路等值電路分析

3.1 TV一點(diǎn)接地

圖3所示為運(yùn)行變電站或發(fā)電廠電壓互感器二次回路TV一點(diǎn)接地。電壓互感器二次回路TV電纜流過的電流IN為電壓互感器二次負(fù)荷零序電流，接地點(diǎn)電流I0為電壓互感器二次回路的電纜對(duì)地分布電容電流。設(shè)電壓互感器二次回路電纜的分布電容等值為電容C，二次等值電勢為U，忽略電纜阻抗(由于電壓互感器二次回路對(duì)地容抗遠(yuǎn)大于電纜阻抗)，由電勢U、容抗1/(jw C)和一點(diǎn)接地點(diǎn)的連接線構(gòu)成回路，其等值電路如圖4(a)所示，且有I0=jwCU。由于電壓互感器二次回路電纜絕緣電阻大于1 MO，電容C很小，故接地點(diǎn)電流I0也很小。

圖3 一點(diǎn)接地示意圖

圖4 一點(diǎn)接地等值電路

3.2 TV多點(diǎn)接地

對(duì)于TV多點(diǎn)接地的等值電路分析，本文將以兩點(diǎn)接地為例進(jìn)行詳細(xì)闡述，其余情形可以類推。運(yùn)行變電站或發(fā)電廠電壓互感器二次回路TV除在控制室O點(diǎn)接地外，還另外存在接地點(diǎn)F，如圖5所示。

圖5 兩點(diǎn)接地示意圖

電壓互感器二次回路TV兩點(diǎn)接地等值電路如圖6所示。設(shè)兩接地點(diǎn)在地網(wǎng)上存在電勢差U2，O點(diǎn)與F點(diǎn)間電纜阻抗為及鞏和Z（U2和Z的數(shù)值都很小，為同一數(shù)量級(jí)）)，If為流過接地支路的電壓互感器二次負(fù)荷零序電流。當(dāng)R=0，則I0=IC-If-U2/Z；當(dāng) R=10Ω＞Z，則 I0=0。由于 O點(diǎn)與 F點(diǎn)問電纜阻抗為Z，阻值很小，將R值由0調(diào)整為10Ω，則電流I0發(fā)生顯著變化。

圖6 兩點(diǎn)接地等值電路

4 出現(xiàn)“TV斷線”異常時(shí)的分析判斷

對(duì)于現(xiàn)場監(jiān)控工作人員來說，當(dāng)發(fā)現(xiàn)監(jiān)控電線系統(tǒng)不斷報(bào)出”TV斷線”異常時(shí)，如何正確進(jìn)行數(shù)據(jù)分析以快速確定電線TV線路斷線的基本性質(zhì)，正確位置進(jìn)行斷線故障數(shù)據(jù)分析原因查找，使監(jiān)控系統(tǒng)恢復(fù)正常工作運(yùn)行等才是最主要的。電壓互感器二次電壓廣泛用于保護(hù)、監(jiān)控、計(jì)量、故障錄波等，由于回路分布廣且接線復(fù)雜，因此在設(shè)備正常運(yùn)行情況下，較難查找接地點(diǎn)。本文介紹一種通過測量TV接地線電流的大小作為主要判別依據(jù)的方法，該方法實(shí)際操作起來簡單且又有效，值得推廣。

“電阻法”和“電流法”是運(yùn)行了等效電阻。正常情況下，PT二次回路電纜對(duì)地分布電容C、PT二次電壓Ul以及永久一點(diǎn)接地形成回路，而由于分布電容很小，呈現(xiàn)出高阻抗，因此TV接地回路中的電流值i基本上由分布電容C容抗和二次電壓Ul決定，數(shù)值較小。當(dāng)N 600只在控制室存在—個(gè)永久接地點(diǎn)時(shí)，增加滑線電阻尺而拆除原永久一點(diǎn)接地后，調(diào)節(jié)滑線電阻尺的阻值，測量電流i的大小幾乎不變。而當(dāng)PT二次回路存在兩個(gè)及以上接地點(diǎn)時(shí)，因兩接地點(diǎn)存在電位差U1，兩接地點(diǎn)構(gòu)成的回路中，TV電流將因滑線電阻R的變化而明顯變化。

4.1 電壓互感器一次設(shè)備實(shí)際發(fā)生斷線故障

對(duì)于母線采用設(shè)備母線控制TV的開關(guān)保護(hù)來說，母線一次通過設(shè)備母線TV保護(hù)斷線時(shí)間的表現(xiàn)主要有以下幾個(gè)個(gè)方面:(1)所有已連接于該設(shè)備母線ⅳ的開關(guān)保護(hù)裝置都將同時(shí)報(bào)出”TV斷線”保護(hù)信號(hào)。(2)所有母線開關(guān)電壓功率表、母線有功電壓表的遙測指標(biāo)無明顯指示或遙測指示明顯降低;有功電壓功率、無電有功功率表的速轉(zhuǎn)慢;有功供電功率、無功功率表的遙測指示值降低無明顯指示或遙測指示明顯降低。

對(duì)于所有線路采用本地所有線路TV的本地線路保護(hù)來說，線路電壓指示遙測電壓線路互感器儀表發(fā)生電壓斷線時(shí)，即本地的所有線路中與TV所有相連或接觸的本地保護(hù)裝置暫時(shí)不會(huì)發(fā)出”TV斷線”告警，本地的所有線路電壓指示遙測電壓互感器儀表、線路電壓指示遙測電壓互感表等線路遙測電壓指示器的值暫時(shí)變?yōu)闊o效或電壓降低指示或本地線路電壓指示值的電壓暫時(shí)降低。

4.2 二次回路問題引起的TV斷線

二次回路斷線問題為何造成回路保護(hù)裝置自動(dòng)判為斷線TV回路斷線短的原因主要有以下幾個(gè)個(gè)方面:(1)TV二次側(cè)斷線短路問題造成二次回路熔斷器開關(guān)熔電中斷或二次回路快分小電器開關(guān)自動(dòng)跳開，電壓二次回路造成斷路短線。電壓二次回路斷線短路的造成原因主要是有可能表現(xiàn)為人為上的誤觸磕碰、異物、污穢、潮濕、小人或動(dòng)物等;(2)千伏電壓二次回路上的端子發(fā)生松動(dòng)，功率表上的線圈發(fā)生斷線，重動(dòng)回路繼電器卡澀或自動(dòng)斷線，回路上的隔離器小開關(guān)與電轉(zhuǎn)換器的接點(diǎn)接觸不良;(3)TV二次回路電纜上的絕緣芯片損壞，電纜芯片的接地不良引起了在TV二次側(cè)斷線中的直流過大的電流，各相位的電壓及TVTV電位發(fā)生變化從而引起保護(hù)裝置自動(dòng)判斷斷線為”TV斷線”。

5 繼電保護(hù)TV二次回路多點(diǎn)接地隱患的預(yù)防措施

為盡量避免出現(xiàn)各個(gè)繼電保護(hù)站的TV二次導(dǎo)線回路多點(diǎn)導(dǎo)線接地，變電站后臺(tái)應(yīng)及時(shí)提前發(fā)布預(yù)警，做好設(shè)備運(yùn)行管理維護(hù)。在避雷設(shè)備持續(xù)運(yùn)行的正常過程中需要加強(qiáng)安全監(jiān)測，避免多點(diǎn)導(dǎo)線接地情況出現(xiàn)。為了判斷全站是否為多點(diǎn)導(dǎo)線接地，可通過采用測量鉗表對(duì)各變?nèi)镜拿總€(gè)TV一點(diǎn)導(dǎo)線接地二次導(dǎo)線回路進(jìn)行直接電流相差測量，其正常直接電流在50ma以下，同時(shí)不能要求二次導(dǎo)線測量直接電流相差在20ma以內(nèi)。如果不完全滿足上述檢查條件，則我們可以直接判斷全站TV二次導(dǎo)線回路接地可能自身存在多點(diǎn)導(dǎo)線接地。TV二次導(dǎo)線回路多點(diǎn)接地檢查情況目前無法在北京變電站運(yùn)行管理中心后臺(tái)實(shí)時(shí)顯示，只能通過不斷加強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行管理維護(hù)，在日常巡視中需要重視對(duì)全站TV二次導(dǎo)線回路接地情況進(jìn)行詳細(xì)接地檢查，加大接地檢查工作頻次，及時(shí)組織做好接地檢查情況記錄及比較核對(duì)等，來及時(shí)發(fā)現(xiàn)接地可能自身存在的安全問題。

6 結(jié)束語

電能源的發(fā)展不僅是推動(dòng)我國工業(yè)現(xiàn)代化也是工業(yè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)也是經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展最重要也是核心的一個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展動(dòng)力，因此如何有效保證保障我國動(dòng)力電網(wǎng)的安全穩(wěn)定正常安全運(yùn)行就更加重要顯得尤為重要。在日常電網(wǎng)維護(hù)和安全隱患管理作為保證我國電網(wǎng)正常穩(wěn)定運(yùn)行的安全工作過程中，必須高度重視我國電網(wǎng)電線繼電保護(hù)接地電線回路TV二次多點(diǎn)斷線接地回路的多點(diǎn)二次斷線繼電接地回路安全隱患事故防治應(yīng)急排查及危險(xiǎn)發(fā)生預(yù)防，了解電網(wǎng)保護(hù)電線TV二次多點(diǎn)斷線繼電回路接地的實(shí)際安全隱患要求，分析各種可能導(dǎo)致發(fā)生電網(wǎng)保護(hù)電線TV二次多點(diǎn)斷線接地回路多點(diǎn)二次斷線回路接地的實(shí)際危險(xiǎn)發(fā)生原因，進(jìn)而使才能更加有效具針對(duì)性地及時(shí)準(zhǔn)確提出安全隱患預(yù)防措施。