一起二次電壓畸變引起的保護動作事故分析

趙 琛 趙曉東

（國網安徽省電力公司宿州供電公司，安徽 宿州 234000）

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一起二次電壓畸變引起的保護動作事故分析

趙 琛 趙曉東

（國網安徽省電力公司宿州供電公司，安徽 宿州 234000）

本文介紹了220kV 某線路連續兩次發生第二套光纖閉鎖保護動作的事故過程。現場分析查找，發現電壓二次回路中中性點N600虛接是導致此次事故的原因。中性點虛接導致二次電壓波形畸變，并最終導致反方向故障時零序方向保護動作。通過深入分析保護動作原因，為以后同類型的故障分析提供參考，并從現場運維角度提出了避免此類事故的辦法。

線路保護；縱聯零序方向保護；電壓波形畸變

220kV 某線路配備了雙套保護，其中第一套為微機光纖縱差保護、第二套為微機光纖閉鎖保護。某日，220kV 此線路區外發生 B相瞬時接地故障第二套光纖閉鎖保護動作，跳開B相開關，重合閘動作，開關重合成功。數小時后，該線路再次發生區外B相瞬時接地故障，第二套光纖閉鎖保護動作，再次跳開B相開關，重合閘動作，開關重合成功。

1 保護動作情況

故障發生后，檢查相關設備。220kV ××線路第二套光纖閉鎖保護裝置：××年××月××日 00點57分09秒保護啟動，41ms縱聯零序方向保護動作，B相開關跳開，882ms重合閘動作，B相重合，重合成功，保護測距0km?！痢聊辍痢猎隆痢寥?6點37 分10秒保護又一次啟動，41ms縱聯零序方向保護動作，B相開關跳開，882ms重合閘動作，B相重合，重合成功，保護測距0km。兩次動作波形圖相似，如圖1所示。

圖1　故障波形圖

從圖1中可以看出，故障發生時，B相電流IB明顯升高，零序電流3I0明顯增大，同時B相電壓降低。

2 事故處理過程

專業人員到現場后，首先打印了220kV ××線路第二套微機光纖閉鎖保護的兩次跳閘報告，在通過跳閘報告分析故障過程時，發現波形圖上故障前及故障中二次電壓波形發生明顯畸變［1］，具體畸變波形如圖2所示。

圖2　故障過程中二次電壓波形

接著，查看了保護裝置中交流電壓采樣，幅值、相角均正常，打印出光纖閉鎖保護裝置的實時狀態，二次電壓波形也出現了畸變。

工程人員在分析查找過程中，發現保護裝置背板處確實存在二次電壓回路中性點虛接的現象，處理完畢后，將裝置重新上電，打印保護裝置的保護狀態（運行工況），二次電壓、電流波形正常。同時，檢查裝置開入信息輸入正常，裝置無任何報警信號，滿足投運條件，隨之恢復運行。

3 事故原因分析

3.1區外故障光纖閉鎖保護動作的原因

圖3為故障錄波器采集的故障時的零序電壓和零序電流向量圖。從圖中可以看出零序電壓和零序電流幾乎反向，呈現正方向特征。

圖3　零序電壓和零序電流向量圖

由于系統及線路零序阻抗角度接近，假定均為Φ，對于反向或正向故障而言，零序電壓 U0和零序電流I0的相對相位關系如圖4所示，其中陰影區域為正方向［1］。

圖4 故障時零序電壓與零序電流相位關系

圖4中I0r為反向故障時的零序電流，I0f為正向故障時的零序電流。當 PT中性線異常時，會引入一個額外的零序電壓ΔU0，如圖5所示。

圖5　電壓位移圖

由于ΔU0的存在，導致保護裝置感受的零序電壓發生偏轉，變成了U′0最終導致零序方向發生誤判。

3.2保護裝置二次電壓波形畸變原因

從圖1中可以看出，三相電壓中包含較大的三次諧波，且故障前裝置測量到的零序電壓即包含有大量的三次諧波。其可能存在的原因包括［2-3］：①電網中存在三次諧波；②PT發生三次諧波的鐵磁諧振；③電壓二次回路中性線斷線；④保護裝置內部采樣回路存在故障。由于現場該間隔測控裝置二次電壓正常，排除了前兩種情況，在排查第三種情況時，發現了裝置背板處N600存在虛接情況，處理后采樣正常，排除了第四種原因的存在。

電壓互感器的二次側回路有三次諧波存在，這個三次諧波在三角形接線方式中會有一個流通通道，而在中性點沒有接地的星型接線方式中由于沒有流通回路而影響到電壓的波形，產生畸變。本次事故中二次電壓產生畸變正是由于中性點N600接線存在虛接引起的。

4 結論

由以上分析可以看出，在二次電壓波形畸變的情況下，區外故障有可能滿足零序電壓電流正方向相位關系，導致縱聯零序方向保護發生誤判，因此保護裝置應增加二次電壓波形檢測功能，當二次電壓波形發生畸變時，裝置應能發出告警信息。

此次故障是由二次電壓中性點N600虛接引起的，電壓的畸變導致零序電壓電流滿足零序方向保護動作條件，造成了此次事故的發生。在設備投運前，有必要對二次電壓回路中性線接線情況進行細致檢查，目前已有對 PT中性線斷線檢測的研究表明，零序電壓中的三次諧波含量可以作為檢測 PT中性線斷線的依據［4］。從現場運維角度出發，在設備投運時，可通過故障錄波裝置等手段來查看電壓波形，及時發現并杜絕此類情況的發生。

［1］國家電力調度通信中心. 電力系統繼電保護規定匯編［M］. 2版. 北京：中國電力出版社，2000.

［2］燕飛，沈軍. 電壓互感器三次諧波電壓異常的原因分析［J］. 電測與儀表，2012，49（8）：55-60.

［3］蘭華，王彬，楊龑亮，等. PT勵磁特性對鐵磁諧振的影響及檢測研究［J］. 電測與儀表，2010，47（10）：10-14.

［4］劉東超，李鐵仲，張哲，等. PT中性線斷線的研究［J］.電力系統保護與控制，2010，38（5）：73-76，81.

趙 ?。?988-），男，安徽宿州人，碩士研究生，工程師，現從事變電二次運檢方向的工作。