電流二次回路兩點接地引起繼電保護誤動分析與防范措施

徐啟源

摘 要：文章簡要介紹了電網發生的電流二次回路兩點接地保護異常引起母線保護誤動的情況。分析了導距、自動重合閘、母線差動和繼電保護的運行過程，重點分析了繼電保護的邏輯方案。斷路器主觸頭與輔助觸頭重合時的延時是造成這種情況的主要原因，邏輯上存在缺陷。通過了現場模擬試驗，提出了可能的原因，并總結了避免未來的誤操作和加強保護系統可靠性的方法，從而提高電力供應的質量和效率。

關鍵詞：繼電保護；誤動分析二次回路；接地

中圖分類號：TM774 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）32-0085-02

傳統的繼電保護由于經濟和技術的共同作用，無法覆蓋整個電源結構，在CT電網的設計和施工中采用了電流互感器的配置。母線保護不能消除斷路器和電流表之間發生的故障。同樣，由于故障所涉及的時間延遲，故障也不能被斷路器故障保護迅速隔離。作為保護的補充形式，可以安裝繼電保護以快速隔離故障，以避免影響電網系統的運行。電流二次回路兩點接地引起繼電保護誤動將引起極大的威脅，由于斷路器的主極、輔助觸頭之間的時間延遲不匹配時，其位置在運行期間必須重新調整。通過對功能部件運行行為的分析，確定了保護方案中存在的缺陷。

1 電流二次回路

電流二次回路是從變壓器輸出繞組提供的電路，這些繞組與輸入繞組電隔離。

變壓器是一種可以用來增加或降低輸入交流電壓信號的電氣元件。基本變壓器由輸入信號的初級繞組和輸出的次級繞組組成。輸入和輸出之間沒有直接的電連接，能量通過相互感應傳遞到二次繞組。

電流二次回路可用于各種應用，如在電源中，次級交流輸出的電壓被整流，然后通過濾波，以提供可用于其他電子電路供電的直流電源。在許多電源拓撲中都使用二次回路，開關電源的頻率可能與正常調節器的50赫茲不同。因此，二次回路中的元件應該能夠處理變壓器輸出信號的電壓、電流和頻率。電路設計和元件也取決于輸出或輸出信號的使用所需的電壓調節。決定使用哪些元件的其他因素包括整流的類型、紋波和噪聲的量、反饋等。

決定二次回路功率的因素有一次繞組電路的阻抗、二次回路的分量和負載。二次回路負荷應在變壓器額定值以內，以避免過熱或功率不足。

變壓器有兩個以上的繞組，可用于提高或降低輸入電壓。輸入電壓與輸出電壓之比取決于一次側匝數與二次側匝數之比。在大多數電源中都使用降壓變壓器。這取決于所需的輸出，它們有一個次級繞組或多個次級繞組。對于具有多個輸出電壓的電源，使用多個繞組。每個繞組都有自己的電路，根據負載要求，它們在結構上可能相似或不同。

變壓器的運行取決于二次回路，在空載時會產生很少的電流。一旦施加負載，變壓器從負載對應的電源中引出更多電流。如果負載增加，變壓器引出更多電流，應注意確保變壓器額定值未超過。否則，如果在輸出處繪制過多的電流，則主電路將繼續從電源中抽出更多的電流，甚至超過其安全極限。由于高電流，初級繞組過熱和最終破壞絕緣。損壞的絕緣材料會暴露出會短路的變壓器導體。

從變壓器次級初級產生的次級電路有多種應用；在電源、音頻電路、振蕩器電路等方面，變壓器在輸入繞組上下移動以在次級繞組上提供所需的信號電平。可以進一步調節以產生所需的輸出。二次回路與初級危險輸入電壓電隔離。此外，有可能有一個以上的二次電路彼此隔離或連接在一起。

2 誤動分析

在繼電保護誤動原因：非線性負載，電源變壓器和互感器產生的諧波。此外，串聯電容補償了系統頻率瞬變。這種瞬態取決于電容補償的百分比。必須注意濾波器，它們應該具有以下特性：帶通響應；濾除衰減指數的直流抑制；濾除非線性負載的諧波衰減或抑制；快速響應的合理帶寬。

為滿足日益增長的電力需求，電力系統規模越來越大，電力設備的額定工作電壓必然會越來越高，容量也會越來越大。一些電力公司安裝了NGR（中性點接地電抗器）來降低故障電流和降低電力變壓器繞組絕緣故障短。但當斷路器開空載母線、斷路器保護變壓器會出現錯誤的操作（過電壓接地繼電器斷開）。

由于系統是直接接地系統，因此在配電線路發生一線對地故障時，高故障電流流入變壓器。為了減少變壓器故障，例如繞組短路絕緣，NGR安裝在變壓器中性點和地之間。如果NGR斷開并發生一個線對地故障，則在未故障線路上存在導致電力和負載的絕緣問題的線間電壓。當斷路器只打開無負載和線路充電的總線時，會發生一些保護變壓器的斷路器跳閘。

當斷路器打開和關閉時，它在相位之間具有差異時間。根據斷路器的差異時間，輸入電壓顯示不同。為了分析繼電器的不正常運行，假設斷路器的差異時間可能比標準時間長。由于分段斷路器經過數年的時間正常檢查，斷路器在電流流動狀態下長時間保持關閉，從而使斷路器的觸點由于焦耳的熱量而變強。

3 防范措施

由于負載需求快速增長，傳統發電機組無法滿足能源需求，通過使用風能，太陽能，生物質等非常規能源資源，分銷水平發電新趨勢。將這些資源納入分銷網絡，有助于解決電力危機問題。這被稱為分布式發電（DG）。由于DG在公用事業中的整合，出現了傳統電網系統中不存在的幾個問題，其中保護協調是主要問題之一。電力系統中最廣泛使用的保護形式是過電流保護。電力系統中的每個繼電器應與保護相鄰設備的另一個繼電器協調。如果主節點不能清除故障，則備份保護啟動其操作。如果繼電器配置不正確，可能會發生誤動。因此，過電流保護是電力系統保護的主要關注點之一。

不間斷、可靠的電源是電力系統中非常重要的問題。連續供電不僅影響大型工業產業，還可以影響各個領域如醫療設施，供水，教育，通信系統等。電力系統中的任何一個環節故障導致電力損失。盡管采用現代和復雜的保護方案，但仍觀察到電力故障多次。繼電保護故障是電源故障原因的主要原因之一。在保護方案中，繼電器是其他保護裝置的主要部件。今天數字繼電器是用于保護電力系統的主要設備。本研究旨在研究電流二次回路兩點接地引起的繼電器誤動原因。endprint

在輸電系統中，繼電保護系統被引入到檢測故障的異常信號中，將故障部分從系統的其余部分隔離開來，以最小的干擾和設備損壞，保證正常、不間斷的供電。輸電線路是故障率最高的電力系統之一，因為它們暴露在環境中。由于閃電、暴風雨、植被落下、濃霧和鹽霧而造成的線路故障都是人類無法控制的。輸電線路的平衡故障是三相并聯和三相接地電路。單相接地、線路線和雙線路接地故障具有不平衡性。電力系統其它故障的性質不平衡，主要是由變壓器、發電機、頻繁負荷切換引起的電力系統中各種暫態現象造成的。由于不可預測的故障性質，繼電器多次發生誤動。

電力系統的電力系統由三個主要組成部分即發電系統、輸電系統和配電系統組成。輸電系統和配電系統更容易出現一些故障，因為它們暴露在相對開放的環境中。差動保護方案適用于電動機和發電機保護。發電站保護方案廣泛使用在開關場的輸電線路和配電線路，這些保護計劃的實施借助繼電器和斷路器。

繼電器是一種基本的傳感裝置，用于檢測系統/設備中的輸入（主要是電壓和電流），如果繼電器的故障被檢測到，則發出對斷路器的跳閘決定。迄今為止，有三代繼電器在使用中，即機電繼電器、固態繼電器和數字繼電器。由于數字技術的進步，采用了基于微處理器的繼電器。

廣義數值繼電器的概念直接來源于開放式系統繼電保護（不同的繼電器功能可以通過修改微處理器編程從同一硬件獲得）。構成通用數字繼電器的硬件模塊和功能。在機電式繼電器中，采用磁路、氣隙等結構細節來設計各種運行特性。由于固態繼電器主要使用模擬電路，因此它們比相應的機電繼電器具有更多的創新性，這無疑是可靠的。然而，固態繼電器不能具有計算機輔助繼電保護所具有的靈活性。例如，通過計算機輔助中繼提供電壓信號的幅度縮放和相移以產生從線到中性電壓的線到線電壓更簡單，因為它可以由程序來處理。計算機繼電器可以編程。此外，由于編程特性，有可能為多個繼電器提供通用硬件，從而降低了庫存成本。隨著光纖通信的發展，數字中繼技術開創了自動化變電站的發展。一旦CTS和VTs的模擬信號被數字化，它們可以被轉換成光信號，并通過光纖網絡在變電站局域網上傳輸。隨著光纖電纜的抗電磁干擾能力的提高，它已成為變電站環境中的傳輸介質。數字繼電器可以很好地與變電站局域網連接。數字繼電器在定義中繼邏輯方面提供了最大的靈活性。

4 結束語

在本文中，分析了電流二次回路兩點接地引起的繼電器故障原因和繼電器改進電路的適用性。當斷路器長時間未處于關閉狀態時，其差異時間可能會比標準時間長。有時會導致59GT繼電器的故障跳閘，使變壓器的第一和第二斷路器跳閘。為防止這種不正常操作，應改進繼電器。

參考文獻：

[1]國家電力調度通信中心.國家電網公司十八項電網重大反事故措施[Z].繼電保護專業重點實施要求，2015：45-48.

[2]國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護實用技術問答（第二版）[M].北京：中國電力出版社，2013：64-69.

[3]胡樂德，馬美君，趙明學.電力系統繼電保護隱性故障分析[J].科技創新與應用，2016（13）：182.endprint