探討電壓互感器二次回路N600接地在線監測的方法

李仲彬

摘要： 變電站電壓互感器N600發生兩點或多點接地時，如果系統發生故障，將造成中性點電壓相位偏移，可能導致保護誤動或拒動。在實際運行中，由于設計、施工、改造及二次設備老化、絕緣擊穿等原因，造成電壓互感器二次回路出現多點接地。本文將通過電壓互感器N600多點接地故障的檢測查找原理，探討如何實現N600接地在線監測告警功能，通過裝置及時發現電壓互感器N600發生兩點或多點接地情況，并通過聲光或后臺信號告知監控人員，并通過裝置錄波存儲功能對接地電流的大小及變化趨勢進行記錄，以便專業人員分析查找。

關鍵字：電壓回路;N600;接地;在線監測

一 引言

《南方電網電力系統繼電保護反事故措施（2014版）》中4.2.3有規定：經控制室零相小母線（N600）連通的幾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地接地點應斷開;為保證接地可靠，各電壓互感器的中性線不得接有可能斷開的斷路器或接觸器等。 當N600分別在開關場地接地和控制室接地時，如果系統發生故障，變電站地網將流過大故障電流，這時 N600 兩端會出現電位差，它將造成中性點的電壓相位偏移， 進而影響相電壓與零序電壓的幅值與相位。從而可能導致距離保護、零序方向保護拒動或誤動作。

目前針對電壓互感器N600接地情況缺乏適用的在線檢測和監控手段，往往造成電壓互感器N600接地點隨著變電站設備改造的進行而逐漸增多。因此找到一種可以不影響設備運行情況下進行安裝，并且能夠實時監測電壓互感器二次回路兩點或多點接地的檢測方法是非常有意義的。

二 電壓互感器N600兩點或多點接地的常規檢測方法

傳統的電壓互感器N600兩點或多點接地查找常用方法有電阻法。電阻法可以實現是否存在多點接地的粗略判斷，但無法判斷具體接地點在哪號開關柜或保護屏上。電阻法檢測電壓互感器N600兩點或多點的步驟如下，電阻法檢測電壓互感器二次回路N600的電路原理圖如下圖：

測試步驟：

1）合上刀閘K，斷開控制室一點接地的聯接線。

2）調整滑線電阻R為0歐，合上刀閘K1，斷開刀閘K，測量滑線電阻R上電流（用高精度鉗型電流表測量）。

3）合上刀閘K，斷開刀閘K1，滑線電阻R增加為10歐，合上刀閘K1，斷開刀閘K，測量滑線電阻R上電流。

4）對滑線電阻R上電流進行分析，電流發生變化，則PT二次回路N600存在兩點（或多點）接地。

正常情況下，電壓互感器二次回路電纜對地分布電容、電壓互感器二次電壓，以及N600接地點形成回路。由于二次回路電纜分布電容很小，呈現出高阻抗，因此接地回路中的電流值基本由分布電容和二次電壓決定，其值較小。當只在控制室存在一個永久接地點時，增加滑線電阻值而拆除N600接地點后，調節滑線電阻值而測量電流的大小不變。而當電壓互感器二次回路存在兩個及以上接地點時，因兩接地點存在電位差，兩接地點構成的回路中，電流將隨滑線電阻的變化而明顯變化。根據電流是否隨滑動變阻器的變化而變化可以實現是否存在多點接地的粗略判斷，便捷快速成本低下。

但電阻法檢測電壓互感器N600接地存在以下不足之處：1.需要解開N600接地線，不安全;2.當接地點之間電勢差較小時可能存在有兩點接地而無法判斷出的情況;3.在查找接地點過程中，操作繁雜，極易出錯。工作人員在檢測過程中需要不斷地合上、斷開兩個隔離開關，并需調整滑線電阻的阻值進行配合，檢測步驟較多;且在操作過程中，如果順序不當造成兩個隔離開關均斷開，使電壓互感器二次回路瞬間失去接地點，將給二次系統的運行帶來威脅。

三 基于單相信號電流注入的電壓互感器N600兩點或多點接地檢測方法

為解決電阻法檢測存在的不足，真正實現電壓互感器N600發生兩點或多點接地時，實現在線檢測與實時告警功能。探討一種基于單相信號注入的電壓互感器N600接地檢測技術，通過向電壓互感器二次回路中某相交流回路投入單相負荷以形成單相注入信號電流，根據該信號電流的大小判斷是否存在多點接地，以及實現電壓互感器N600接地點的定位。

如圖2所示，單相信號電流注入法是在電壓互感器二次回路N600線與大地之間加入一電流源S，如果電壓互感器二次回路不存在多點接地時，電流源S所產生的電流將全部通過N600接地線形成回路，電流關系為I=I1。而當發生如圖所示A點接地故障時，故障接地點與N600接地線產生分流，電流關系為I=I1+I2。通過判斷I與I1的關系來判斷是否存在多點接地：當測量電流I約等于I1時，則可視為不存在多點接地故障。考慮到測量電流誤差、故障接地點發生非全金屬性接地等影響因素，注入的單相負荷信號電流幅值越大越有利于判斷多點接地故障，頻率為工頻。但是考慮到注入的單相負荷信號電流過大，則有可能影響設備正常工作，故考慮注入的單相負荷信號電流的幅值應小于100mA。

如圖3所示，基于單相信號注入法的在線監測裝置原理為：以電壓互感器N600接地處為起始點，在每條N線的末端輪流注入單相信號，當電壓互感器發生兩點或多點接地后，在線監測裝置就能保證故障接地點位于單相信號注入點與N600接地點之間。當其中任何一條N線支路注入信號時，N600接地電流變化與注入信號差別明顯時，說明系統發生兩點或多點接地故障，同時能夠準確判斷接地點位于那條支路內。

單相信號電流注入法在電壓互感器的A相與N線之間加入一個固定阻值的電阻，固定電阻阻值選用1至5千歐，并設置各支路信號注入投切開關K，并接到變電站的二次接地網。當分別合上各支路投切開關K時，投入負荷電阻R，同時檢測電壓互感器N600接地線中接地電流及其變化，根據該電流的變化情況，判斷電壓互感器是否存在多點接地故障，并同時判斷出那條或那幾條支路存在接地情況。

通過上述分析可知單相信號注入法存在以下優點：1.單相信號注入，可以實現各組電壓互感器二次回路的在線監測;2.可實現電壓互感器多點接地故障告警與定位;3.監測過程中無需斷開電壓互感器二次回路的N600接地線;4.電壓互感器多點接地故障告警與定位檢測，不依賴多點接地故障點與N600接地點之間存在的電位差，完全通過注入電流的變化進行監測。

四 結束語

通過對電壓互感器二次回路N600兩點或多點接地檢測和查找方法的介紹和分析，可以看到基于單相信號電流注入的電壓互感器N600兩點或多點接地檢測方法，不僅可以對電壓互感器二次回路兩點或多點接地故障發出信號，并且能夠準確判斷出接地支路。通過故障信號通知運維人員進行處理，及時發現接地故障有效避免保護不正確事件的發生，大大減少接地故障存在時間及有效降低接地故障處理難度。

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