電壓互感器二次中性線兩點接地故障點排查

李社勇，申 洲，張志明

（晉中供電分公司繼電保護自動化所，山西 晉中 030600）

電壓互感器二次中性線兩點接地故障點排查

李社勇，申 洲，張志明

（晉中供電分公司繼電保護自動化所，山西 晉中 030600）

提出了變電站電壓互感器（TV）二次中性線（N600）如有兩點或多點接地時，將會造成保護裝置的不正確動作，從理論上分析了這種情況下系統發生接地故障時保護裝置測量到的電壓與正常接線下電壓的差異，以及對保護動作行為的影響，并結合實際工作中檢查接地情況的一些經驗，通過檢查TV二次公共接地點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。

兩點接地；判斷；排查；變電站

電力大學電力系統及其自動化專業，高級工程師，從事繼電保護工作；

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

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

0 引言

當變電站TV二次中性線（N600）有兩點或多點接地時，只有在大接地系統發生接地故障時，才會在TV二次回路兩點接地間出現電位差，造成保護的不正確動作行為。因此，《電力系統繼電保護及自動裝置反事故措施》規定：“經控制室零相小母線（N600）連通的多組電壓互感器二次回路，只應在控制室將N600一點接地，各電壓互感器二次中性點在開關場的接地點應斷開。已經在控制室一點接地的電壓互感器二次繞組，如認為必要，可以在開關場將二次繞組中性點經放電間隙或氧化鋅閥片接地?！?/p>

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

1 TV兩點接地分析

圖1 TV兩點接地示意圖

圖1為變電站TV二次兩點接地的一個實例，TV二次中性點N600在開關廠端子箱直接接地，保護室電壓切換屏將站內各電壓等級的N600連接在一起進行接地（TV中性點與地網連接的公共接地點），形成TV中性線兩點接地。當m至n有電流流過時，這兩點間將產生一個電壓計為Umn。保護測量到的電壓為

自產3 U0=Vam+Vbm+Vcm+3×Vmn。

正常運行時，理論分析地中沒有電流流過，Vmn等于零,自產3 U0也等于零。當系統發生接地故障時，兩個接地點間將有電流流過（Vmn的大小取決于流過電流的大小），產生一定的電壓。保護測量到的相電壓不再真實反映系統的一次情況，而相間電壓仍是正確的。Vmn將與保護感受到的零序電流同相或反相。

當發生母線或線路單相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二次兩點接地而產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二次兩點接地，在母線附近發生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論：在母線或線路發生接地故障時，TV二次兩點接地產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。此影響將使保護不正確動作。

2 TV二次中性線（N600）是否兩點接地的判斷

2.1 通過故障錄波圖分析

圖3為現場實錄的當TV兩點接地時在出口發生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接近為零卻有較大值。這與圖2a分析結果相似。

圖3 TV二次兩點接地，發生C相接地故障時現場實錄的三相電壓波形

2.2 通過測量判斷

理論上講，若TV二次負載平衡（三相電壓平衡），中性線（N600）電位為零，當中性線（N600）只在控制室一點接地的正常情況下，從開關場引來的中性線（N600）經過“交流電壓兩點接地在線監測裝置”接地的二次線中，電流應為零。但是，實際運行中這種理想狀態是不多見的，由于變電站的接地網并非絕對的等電位面，因而這兩點之間實際存在著很小的電位差，這個電位差造成PT中性點的微小偏移，并在兩個接地點間構成的回路中產生電流，但對正常運行未造成影響，保護TV斷線檢測功能也不會發告警信息。從近年來多次事故調查與分析的結果看，TV二次接地點越多，接地點空間距離越遠，正常運行中接地點中的電流也越大，一般該接地線中常常存在著10 mA左右的電流（運行中使用鉗形電流表測量的經驗值）。如果中性線（N600）在控制室外還有接地點，那么，第二接地點電位將與主控制室接地點產生電位差，此電位差在地網電阻上產生的電流將遠遠大于10 mA。因此，在定期檢查中，只需要用鉗形電流表測量實際TV公共接地點二次線上流過的電流值的大?。ㄟh遠大于10 mA），就可以判斷出TV二次中性線（N600）是否存在多點接地的現象。

3 TV二次中性線（N600）兩點接地排查

判斷出TV二次中性線（N600）存在兩點接地后，首先應了解變電站PT二次回路情況，站內一次設備的接線方式、運行情況。下面通過某500 kV變電站排查TV二次中性線（N600）兩點接地案例，對排查工作的思路和方法進行簡要闡述。

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二次中性點公共聯絡點在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N600均安裝放電間隙1個，全站安裝“交流電壓兩點接地在線監測裝置”1臺。全站TV一點連接接地網的接地點在“交流電壓兩點接地在線監測裝置”屏上。

3.2 故障現象

變電站“交流電壓兩點接地在線監測裝置”，發出“TV二次接地”信號。

3.3 分析判斷

a）在“交流電壓兩點接地在線監測裝置”上，現場手動測試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接地監測裝置屏，測量公共接地點TV二次中性線(N600)有145 mA的電流，據此判斷TV二次中性線確實存在兩點以上接地點。

3.4 排查及處理思路

a）采用“分段查找，逐個排查”的方法，即根據全站N600連接示意圖4，在32保護小室，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二次中性線聯系圖

b）實際測量電流值31線為78 mA，21線為31 mA、51為36 mA，32保護小室至主控室N600總線存在120 mA的電流，初步判斷31小室保護設備、35 kVI段TV二次N600回路存在兩點接地。

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號保護小室1號主變保護屏端子排上的N600二次線斷開，公共接地點中性線電流降為12 mA，TV“兩點接地信號”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，發現TV刀閘輔助接點盒處L601電纜芯外皮破損與鐵盒相接，造成PT兩點接地如圖5所示。

圖5 某變電站TV二次回路兩點接地處

4 結論

變電站在擴建、改造以及運行環境的改變如絕緣降低等原因，往往造成TV回路多點接地，有些能及時發現并處理掉，有些則不易發現，需要定期對中性線進行測試，需要在線路發生故障、保護掉閘后，對故障錄波圖的電壓情況進行分析研究，及時排除多余的接地點，確保保護裝置正確動作，確保系統安全運行。

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，山西永濟人，1992年畢業于華北