電壓互感器二次側多點接地的危害分析

譚金龍，王廷旺，胡帥，張良武，袁煥炯

（1.國網新疆電力科學研究院，新疆烏魯木齊，830000；2.國網新疆電力有限公司檢修公司，新疆烏魯木齊，830000；3.廣州市仟順電子設備有限公司，廣東廣州，510000）

關鍵字：電網安全；電壓互感器；多點接地

0 引言

電壓互感器是反應高壓電網運行狀況的設備，電壓互感器所帶的設備如測量儀表、自動裝置和繼電保護等，對電網的穩定運行起至關重要的作用。為保證設備和人員的安全，變電站電壓互感器設計有一個可靠接地點。正常接地時，一點接地點對PT的運行無影響。一旦電壓感器出現兩點及以上的接地點時，兩個接地點之間可能純在電壓，電流等，導致互感器二次側電壓異常，繼而導致保護誤動、拒動等事故。《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》GB/T14285-2006《繼電保護和安全自動裝置技術規程》都有明確規定：PT和CT分別只允許有且只有一個接地點。

由于施工不規范，線路絕緣老化等原因，容易造成互感器多點接地故障，給電網的安全運行帶來危害，因此要重視互感器多點接地故障的危害，及時排除故障，對保證系統的穩定性具有重要意義。

1 電壓互感器多點接地的分析

1.1 相線多點接地

如圖1，電壓互感器（PT）二次側的相線接地，接地相有電流經過接地點回到中性點。相線接地會導致接地箱電壓偏低，中性點漂移，繼而導致電壓互感器電壓誤差，測量儀器誤差，嚴重時將導致保護裝置誤動作。

圖1 電壓互感器相線接地

當PT正常運行時，PT的三相接近平衡，三相電壓的矢量和Ua+Ub+Uc約為零。如圖2，當PT二次回路發生的C相單相電阻性接地，接地箱電壓Uc電壓就會偏低，零線出現零序電壓U0，而此時的三相電壓Ua′、Ub′、Uc′如式（1）所示。

圖2 單相接地電壓偏差示意圖

其中Ua′、Ub′、Uc′、Ua、Ub、Uc和U0皆為向量數據。

引起相線接地的一般是由于絕緣老化、絕緣損壞導致，接線端子老化，絕緣擊穿等原因造成。相線接地不僅導致電壓互感器電壓偏差，還會導致接地相發熱，導致電壓互感器、導線等老化加速，影響電壓互感器的電壓，嚴重時，會導致保護誤動和拒動。三相電壓偏差較大，可能會導致零序保護裝置誤動作，接地電阻很小時，會導致短路保護誤動作，造成停電事故。

1.2 N線多點接地

如圖3，在電壓互感器的N線發生一點多點接地，由于地網不同電之間存在一個電壓差Vs，該壓差Vs就會施加在N線接的兩個接地點之間，導致該N 線的電壓互感器中性點漂移，導致PT電壓誤差，測量儀器誤差，以及保護誤動作。

圖3 電壓互感器N線多點接地

N線接地電壓偏差如圖4所示，一般情況時，地網的電壓偏差不大，Vs很小，可能足以造成太大的電壓偏差，因此在正常情況下N線多點接地不對PT造成較大影響。但當交流系統出現相-地短路時，由于地網有大電流通過，地網電壓差Vs就會增大，三相電壓Ua′、Ub′、Uc′就變成了原相電壓Ua、Ub、Uc分別與零序電壓U0、Vs共同作用之后的電壓，其大小如式（2）所示。

圖4 N線接地電壓偏差示意圖

其中Ua′、Ub′、Uc′、Ua、Ub、Uc、U0和Vs皆為向量數據。

電壓互感器N線多點接地是一種較難發現和排查的接地故障。工作人員操作不當、圖紙錯誤等原因，誤將N線接到其他回路造成多點接地，或接線時絕緣破壞等都會造成N線多點接地，由于N線本身電流不大，設備難以測量，導致N線多點接地隱蔽性高，排查難度較大。由于N線本身要接地，導致N線在復雜的地網中連接容易導致多點接地，但卻難以發現，導致N線接地成為影響電網正常運行的一大安全隱患之一。

2 電壓互感器多點接地監測方法

2.1 直接測量法

利用高精度的鉗形電流表，通過人工的方式測量每個，對全站PT接地點電流逐個測量，一般接地電流超過50mA，或者比較最近一次測量值上升20mA時，則判定為可能存在多點接地故障。此辦法可以在不停電時對PT多點接地情況進行排查，但是判定方式不明確，判斷準確性較低，而且也需要耗費大量人工。

2.2 可變電阻法

電阻法檢測PT二次回路的電路圖如圖5所示，人工操作滑變電阻測量PT多點接地，操作方法為如下：

圖5 滑變電阻法檢查PT多點接地原理

（1）合上刀閘K，斷開控制室一點接地的聯接線；

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

（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，測量滑變電阻R上電流；

（4）對滑變電阻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。

3 結束語

本文從原理上簡要分析了PT二次側多點接地故障的危害，導致繼電保護裝置誤動作的原因是：多點接地故障造成PT接地點間產生電壓，導致PT二次側電壓發生偏移，使繼電保護裝置對一次側電壓產生誤判而誤動作或舉動作。