TV二次回路異常對保護(hù)故障測距的影響

摘要：通過對一起線路接地故障保護(hù)動(dòng)作測距情況的分析，闡述TV二次回路異常對微機(jī)線路保護(hù)測距產(chǎn)生的不利影響，并說明反措中對電壓互感器中性點(diǎn)接線的規(guī)定是保證保護(hù)正確動(dòng)作和測距正確的前提條件。

關(guān)鍵詞：TV二次中性點(diǎn)接線 保護(hù)故障測距

0 引言

2010年12月29日，某110kV變電站110KV線路發(fā)生C相接地故障，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作兩次，均屬正確動(dòng)作，但保護(hù)測距不準(zhǔn)確。以下為本次事故的調(diào)查分析情況：

1 保護(hù)動(dòng)作簡述

2010年12月29日110kVXX線XX保護(hù)裝置差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘兩次。具體信息分別為：

2010年12月29日05時(shí)57分57秒440毫秒：突變量比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作、穩(wěn)態(tài)量比率差動(dòng)保護(hù)，C相，時(shí)間6ms，動(dòng)作期間最大差流Idc=8.73A，故障測距57.4kM。

2010年12月29日23時(shí)04分18秒423毫秒：突變量比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作、穩(wěn)態(tài)量比率差動(dòng)保護(hù)，C相，時(shí)間7ms，動(dòng)作期間最大差流Idc=7.95A，故障測距57.3kM。

2 保護(hù)動(dòng)作分析

2.1 動(dòng)作分析 通過現(xiàn)場錄波基本特征和一次巡線檢查，確認(rèn)線路發(fā)生了區(qū)內(nèi)C相單相接地故障，差動(dòng)保護(hù)兩次動(dòng)作行為均正確。線路全長實(shí)際僅為7.7 kM，而差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)測距為57kM左右，明顯存在保護(hù)故障測距異常的現(xiàn)象。由于保護(hù)兩次差動(dòng)動(dòng)作的時(shí)間、現(xiàn)象、測距類似，故選取23時(shí)04分18秒423毫秒的第二次動(dòng)作波形進(jìn)行分析。該次動(dòng)作的錄波圖如圖1所示，相應(yīng)的模擬量表為保護(hù)動(dòng)作時(shí)的量：

通過分析，圖1中電流電壓錄波情況顯示了如下故障特征：①電流只有C相變化比較大，符合C相接地故障的特征；②有零序電流3I0、零序電壓3U0出現(xiàn)，零序電流與C相故障電流基本同向符合單相接地故障的基本特征；③三相電壓在故障發(fā)生前及故障切除后均正常。在故障期間，保護(hù)啟動(dòng)后A相、B相電壓的幅值持續(xù)上升，在故障后13ms左右便穩(wěn)定在90V左右，不符合單相接地故障健全相電壓幅值變化不大的特征；④故障相C相電壓在故障期間持續(xù)大幅升高，在10ms左右幅值便約為故障前的2倍，完全不符合C相接地故障時(shí)C相電壓幅值應(yīng)降低的特征；

2.2 保護(hù)測距情況分析 故障前及保護(hù)動(dòng)作時(shí)三相電壓的相量關(guān)系如圖2、圖3所示（以A相為基準(zhǔn)）：

由圖看出，故障發(fā)生前及故障切除后，線路三相電壓平衡，滿足正序關(guān)系。

由圖看出，接地故障發(fā)生時(shí)，線路三相電壓出現(xiàn)不平衡，C相電壓幅值不降反升，不符合線路單相接地故障特征。該線路保護(hù)裝置是根據(jù)保護(hù)動(dòng)作前后電壓與電流的關(guān)系比較，結(jié)合線路正序阻抗及線路全長整定值來確定故障點(diǎn)位置的。裝置得到的電壓電流工況正確與否，對保護(hù)測距的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，而且，采用雙端電氣量故障測距法可以獲得很好的測距效果，利用分相電流差動(dòng)保護(hù)可以傳送對側(cè)電流電壓的特點(diǎn)，從原理上可完全消除過渡電阻的影響，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測距。

由錄波圖可知，在C相接地故障后，Uc不但沒有下降，反而大幅上升，最終基波幅值達(dá)到104.804V，這就導(dǎo)致了裝置計(jì)算測得的故障點(diǎn)阻抗值Z比電壓滿足要求時(shí)正確測得的故障點(diǎn)阻抗值大。根據(jù)第二次的錄波數(shù)據(jù)及該線路保護(hù)測距公式，進(jìn)行工程仿真計(jì)算（見圖4）得出測量阻抗達(dá)到了2.449歐姆，那么根據(jù)整定定值正序阻抗0.33歐姆，線路全長7.6KM，最終計(jì)算得到的故障測距為56.4KM。和故障時(shí)保護(hù)裝置記錄的故障測距基本一致。

3初步分析

在確定保護(hù)裝置交流采樣功能正常的前提下，該線路發(fā)生C相接地故障時(shí)電壓采樣值異常，導(dǎo)致此次線路差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)的測距不準(zhǔn)確，需重點(diǎn)對二次電壓回路進(jìn)行排查，找出引起電壓采樣值異常的原因。

4針對TV二次回路異常的檢查情況

4.1 微機(jī)線路保護(hù)裝置都有較完善的TV檢測功能，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)發(fā)生TV二次回路異常或斷線時(shí)，能夠及時(shí)給予指示告警并閉鎖故障時(shí)可能會(huì)誤動(dòng)的保護(hù)。但是TV二次接地不良、兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，只有在系統(tǒng)故障時(shí)才能反映出來。

4.2TV二次回路異常系指由于某些原因造成PT二次測量不能正確反映一次系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和一次電壓的幅值及相位。根據(jù)以往有關(guān)事故調(diào)查的情況分析看，造成電壓回路異常的原因主要有以下3個(gè)方面:

4.2.1同一PT的二次回路兩點(diǎn)接地。如果在PT二次端子箱接地后，在主控制室又再次接地，兩接地點(diǎn)之間無電纜芯連接，或兩個(gè)及以上的PT中性點(diǎn)在端子箱接地后，再經(jīng)電纜芯引入主控制室內(nèi)直接連接起來，如引至主控制室接地小母線N600上連接。圖5為發(fā)生TV二次兩點(diǎn)接地的一個(gè)典型例子，TV二次中性點(diǎn)在現(xiàn)場直接接地，保護(hù)裝置電壓輸入的中性點(diǎn)在控制室也接地，由此形成TV中性點(diǎn)兩點(diǎn)接地。當(dāng)m至n有電流流過時(shí)，這兩點(diǎn)間將產(chǎn)生一個(gè)壓降計(jì)為Vmn，Vmn與流過的電流同相。保護(hù)測量到的電壓為：

正常運(yùn)行時(shí)，理論分析的角度上地中沒有電流流過，Vmn等于零，自產(chǎn)3U0也等于零，保護(hù)裝置感受到正常的三相電壓，不可能給予告警。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，地中將有零序電流流過，Vmn不再等于零，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)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的變電站內(nèi)或出口發(fā)生接地短路故障時(shí)，由于有很大的短路電流進(jìn)入變電站的接地網(wǎng)中，而接地網(wǎng)上每一點(diǎn)的電位是不同的，即PT的各二次接地點(diǎn)之間將出現(xiàn)電位差。這種各PT中性點(diǎn)電位的不等而引起的附加電壓造成了電壓二次回路中性點(diǎn)發(fā)生偏移，從而影響繼電保護(hù)方向元件的正確動(dòng)作和故障測距的正確，甚至造成電壓保護(hù)的誤動(dòng)。

4.2.2 PT二次回路中性點(diǎn)未接地或接地不可靠。由于有較大的接地電阻，使得PT二次回路中性點(diǎn)的電位為懸浮電位。

4.2.3 PT的不同二次繞組引至控制接地時(shí)用同一根電纜芯。如果PT二次開口三角繞組與星型繞組用同一根電纜芯引至控制室接地時(shí)，在系統(tǒng)正常運(yùn)行中，由于星型繞組的負(fù)載在公用電纜芯上產(chǎn)生壓降，將會(huì)造成開口三角繞組有輸出。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，而只有一點(diǎn)接地時(shí)接地點(diǎn)電流幾乎為零（實(shí)測值小于5mA），利用這一特點(diǎn)，可以較方便地檢查出TV二次是否存在兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地。

5 檢查結(jié)果

通過使用毫安級鉗形表，在主控室TV接地點(diǎn)根部進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)電壓互感器中性點(diǎn)N600實(shí)測值為63mA，最終在110KV室外PT端子箱內(nèi)發(fā)現(xiàn)兩點(diǎn)接地點(diǎn)，已違反反措要求：經(jīng)控制室零相小母線（N600）連通的幾組電壓互感器的二次回路必須在控制室一點(diǎn)接地，各電壓互感器的中性線不得接有可能斷開的開關(guān)和接觸器。來自電壓互感器的二次回路的四根開關(guān)場引入線和互感器三次回路的2根開關(guān)場引入線必須分開，不得公用的規(guī)定。

6 結(jié)束語

眾所周知，繼電保護(hù)動(dòng)作和測距的正確性不僅要求原理正確而且要求其測量到的采樣值能真實(shí)反映一次值特征。對于采用母線TV的保護(hù)來說，TV二次回路異常可能造成該母線上所有保護(hù)的不正確動(dòng)作和故障測距的缺失，后果是非常嚴(yán)重的，各級保護(hù)人員需嚴(yán)格執(zhí)行反措要求，在建造、驗(yàn)收、維護(hù)過程中，及時(shí)消除TV二次回路中性線接線隱患，防范于未然。

參考文獻(xiàn)：

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