電廠電壓互感器二次回路多點接地危害分析

余程，於立峰，胡凱波，顧吳垠

（浙江浙能蘭溪發電有限責任公司，浙江金華，321199）

0 引言

微機斷線保護裝置都配備有較完善的交流電壓自動互感器TV(transformer Voltage)具有斷線指示檢測保護功能，當微機系統正常工作運行時就會發生一個TV二次兩個回路多點斷線，能夠及時主機給予斷線指示并自動閉鎖后在故障時就有可能會發生誤動的斷線保護。但是，TV二次兩點或多點同時接地，可能不會表現為是被微機斷線保護裝置判斷為發生TV回路斷線，還是有可能在發生系統故障時才自動反映指示出來，造成嚴重后果。

1 TV異常原因分析

TV電壓異常現象可能發生后，現場進行檢查220kV對應母線接地電壓為該轉接柜單相58V，相間母線電壓105V，單相對應接地母線a、b、c母線電壓分別為30V、80V、78V，TV對地母線電壓3oV，副母壓變二次接線盒內如圖1所示。

圖1 二次接線盒內圖

在35kV盤頂TV小線的母線板上打開與220kV母線線路連接的四條母線電纜芯，斷開后我們可以發現220kV母線連接四條母線保護線路進行電壓二次上升大于TV電壓已二次上升至58V，4條220kV進行保護連片線路通過二次保護裝置二次進行保護TV二次恢復斷線發出告警信號然后進行二次恢復然后再在母線板上恢復與220kV連接母線線路連接的四條母線電纜芯，告警信號二次恢復正常狀態已變為四條母線TV電纜芯但仍處于母線打開前后的告警信號狀態。在主接線線路檢查中我們可以發現位于主接線所在工地的四條母線線路電壓大于TV電流很大，10a中的母線線路電流大小就代表母線滿足電流阻擋，順較大母線電流大的方向進行查找，發現呂大ii線母線進行保護連片線路二次進行保護TV二次保護連片后在TV中四條母線線路存在較大保護電流，在四條呂大ii線母線進行保護連片線路然后進行二次保護裝置柜臺上母線打開后在四條呂大ii線母線進行保護連片線路二次進行保護TV二次連片進行母線連片，保護裝置恢復正常。呂大母線保護線路進行電壓恢復正常，呂大ii線進行保護連片線路二次進行保護TV二次進行連片線路電壓二次恢復a609為0V，TV為58V。

2 TV二次回路多點接地的危害

假設在電壓二次回路存在兩個接地點，當兩者之間距離較遠，兩接地點所在接地網的電位是不同的，尤其當變電站、線路出口發生接地故障或遭受雷擊，接地網將流過很大的電流，兩個接地點之間將產生很高電位差。實際流入保護裝置的電壓，已不能正常反映一次電壓幅值和相位，必然破壞保護的正常工作狀態，可能導致嚴重后果。如果電壓達到保護定值，而又未能有效閉鎖的話，將導致反應過電壓，而動作保護發生誤動，如過激磁、距離保護等；由于自產3U0方向發生偏移，致使零序功率方向誤判，導致方向保護誤動，如縱聯零序方向保護。由此可見電壓互感器二次回路若存在多點接地，對繼電保護的危害最大，嚴重干擾保護的動作行為。

對于那些采用數控母線保護TV的回路保護來說，TV二次保護回路異常保護可能直接造成該保護母線上所有回路保護的不正確保護動作，后果可能是非常嚴重的。另外還有一種可能對平時正常系統運行未必會造成太大影響，只有在發生系統故障時才能夠反映表現出來，從而可能造成驅動阻抗保護元件及驅動方向保護元件的不正確保護動作，故障時接地電流分布圖如圖2所示。

圖2 故障時接地電流分布圖

檢查接地方法可分為，其一，使用毫安級滑線鉗形表，在平臺主控室內的TV回路接地點上對根部接線進行電流測量，實測值檢查對照上述檢查條件，判斷滑線是否正確存在兩點或多點連續接地。此時如不能判斷是否存在兩點或多點連續接地，則滑線需及時進行接地回路查找并及時進行予以接地檢查并消除(接地重點主要在于及時查找各永久回路接地電壓表在接地電阻等級下的一個TV連續接地回路端子箱接口處)，直到連續接地電流符合平臺相關回路實測值接地檢查條件要求。其二，在平臺使用滑線電壓表和電流接地互感器二次并聯接地后對回路TV的永久滑線回路連續接地線旁小點進行接地并聯后將滑線接入永久回地滑線回路小點的接地電阻(10ω)與永久滑線回路連續接地點電阻進行并聯連接，打開原永久滑線回路連續接地線。其三時可改變永久回路滑線連續接地回路電阻值，測量永久回路接地線一點以上流過的連續接地回路電流(具體詳見平臺使用毫安級永久滑線接地鉗形表的滑線電流接地測量表)。此時如若永久回路接地線一點以上流過的連續接地回路電流不發生變化時則通常是一點連續進行接地:此時如若永久回路接地線一點以上流過的連續接地回路電流發生變化，則永久滑線通常是兩(多)點連續進行接地。

3 電壓互感器二次回路等值電路分析

3.1 TV一點接地

圖3所示為運行變電站或發電廠電壓互感器二次回路TV一點接地。電壓互感器二次回路TV電纜流過的電流IN為電壓互感器二次負荷零序電流，接地點電流I0為電壓互感器二次回路的電纜對地分布電容電流。設電壓互感器二次回路電纜的分布電容等值為電容C，二次等值電勢為U，忽略電纜阻抗(由于電壓互感器二次回路對地容抗遠大于電纜阻抗)，由電勢U、容抗1/(jw C)和一點接地點的連接線構成回路，其等值電路如圖4(a)所示，且有I0=jwCU。由于電壓互感器二次回路電纜絕緣電阻大于1 MO，電容C很小，故接地點電流I0也很小。

圖3 一點接地示意圖

圖4 一點接地等值電路

3.2 TV多點接地

對于TV多點接地的等值電路分析，本文將以兩點接地為例進行詳細闡述，其余情形可以類推。運行變電站或發電廠電壓互感器二次回路TV除在控制室O點接地外，還另外存在接地點F，如圖5所示。

圖5 兩點接地示意圖

電壓互感器二次回路TV兩點接地等值電路如圖6所示。設兩接地點在地網上存在電勢差U2，O點與F點間電纜阻抗為及鞏和Z（U2和Z的數值都很小，為同一數量級）)，If為流過接地支路的電壓互感器二次負荷零序電流。當R=0，則I0=IC-If-U2/Z；當 R=10Ω＞Z，則 I0=0。由于 O點與 F點問電纜阻抗為Z，阻值很小，將R值由0調整為10Ω，則電流I0發生顯著變化。

圖6 兩點接地等值電路

4 出現“TV斷線”異常時的分析判斷

對于現場監控工作人員來說，當發現監控電線系統不斷報出”TV斷線”異常時，如何正確進行數據分析以快速確定電線TV線路斷線的基本性質，正確位置進行斷線故障數據分析原因查找，使監控系統恢復正常工作運行等才是最主要的。電壓互感器二次電壓廣泛用于保護、監控、計量、故障錄波等，由于回路分布廣且接線復雜，因此在設備正常運行情況下，較難查找接地點。本文介紹一種通過測量TV接地線電流的大小作為主要判別依據的方法，該方法實際操作起來簡單且又有效，值得推廣。

“電阻法”和“電流法”是運行了等效電阻。正常情況下，PT二次回路電纜對地分布電容C、PT二次電壓Ul以及永久一點接地形成回路，而由于分布電容很小，呈現出高阻抗，因此TV接地回路中的電流值i基本上由分布電容C容抗和二次電壓Ul決定，數值較小。當N 600只在控制室存在—個永久接地點時，增加滑線電阻尺而拆除原永久一點接地后，調節滑線電阻尺的阻值，測量電流i的大小幾乎不變。而當PT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U1，兩接地點構成的回路中，TV電流將因滑線電阻R的變化而明顯變化。

4.1 電壓互感器一次設備實際發生斷線故障

對于母線采用設備母線控制TV的開關保護來說，母線一次通過設備母線TV保護斷線時間的表現主要有以下幾個個方面:(1)所有已連接于該設備母線ⅳ的開關保護裝置都將同時報出”TV斷線”保護信號。(2)所有母線開關電壓功率表、母線有功電壓表的遙測指標無明顯指示或遙測指示明顯降低;有功電壓功率、無電有功功率表的速轉慢;有功供電功率、無功功率表的遙測指示值降低無明顯指示或遙測指示明顯降低。

對于所有線路采用本地所有線路TV的本地線路保護來說，線路電壓指示遙測電壓線路互感器儀表發生電壓斷線時，即本地的所有線路中與TV所有相連或接觸的本地保護裝置暫時不會發出”TV斷線”告警，本地的所有線路電壓指示遙測電壓互感器儀表、線路電壓指示遙測電壓互感表等線路遙測電壓指示器的值暫時變為無效或電壓降低指示或本地線路電壓指示值的電壓暫時降低。

4.2 二次回路問題引起的TV斷線

二次回路斷線問題為何造成回路保護裝置自動判為斷線TV回路斷線短的原因主要有以下幾個個方面:(1)TV二次側斷線短路問題造成二次回路熔斷器開關熔電中斷或二次回路快分小電器開關自動跳開，電壓二次回路造成斷路短線。電壓二次回路斷線短路的造成原因主要是有可能表現為人為上的誤觸磕碰、異物、污穢、潮濕、小人或動物等;(2)千伏電壓二次回路上的端子發生松動，功率表上的線圈發生斷線，重動回路繼電器卡澀或自動斷線，回路上的隔離器小開關與電轉換器的接點接觸不良;(3)TV二次回路電纜上的絕緣芯片損壞，電纜芯片的接地不良引起了在TV二次側斷線中的直流過大的電流，各相位的電壓及TVTV電位發生變化從而引起保護裝置自動判斷斷線為”TV斷線”。

5 繼電保護TV二次回路多點接地隱患的預防措施

為盡量避免出現各個繼電保護站的TV二次導線回路多點導線接地，變電站后臺應及時提前發布預警，做好設備運行管理維護。在避雷設備持續運行的正常過程中需要加強安全監測，避免多點導線接地情況出現。為了判斷全站是否為多點導線接地，可通過采用測量鉗表對各變全站的每個TV一點導線接地二次導線回路進行直接電流相差測量，其正常直接電流在50ma以下，同時不能要求二次導線測量直接電流相差在20ma以內。如果不完全滿足上述檢查條件，則我們可以直接判斷全站TV二次導線回路接地可能自身存在多點導線接地。TV二次導線回路多點接地檢查情況目前無法在北京變電站運行管理中心后臺實時顯示，只能通過不斷加強設備運行管理維護，在日常巡視中需要重視對全站TV二次導線回路接地情況進行詳細接地檢查，加大接地檢查工作頻次，及時組織做好接地檢查情況記錄及比較核對等，來及時發現接地可能自身存在的安全問題。

6 結束語

電能源的發展不僅是推動我國工業現代化也是工業經濟社會也是經濟持續發展最重要也是核心的一個經濟發展動力，因此如何有效保證保障我國動力電網的安全穩定正常安全運行就更加重要顯得尤為重要。在日常電網維護和安全隱患管理作為保證我國電網正常穩定運行的安全工作過程中，必須高度重視我國電網電線繼電保護接地電線回路TV二次多點斷線接地回路的多點二次斷線繼電接地回路安全隱患事故防治應急排查及危險發生預防，了解電網保護電線TV二次多點斷線繼電回路接地的實際安全隱患要求，分析各種可能導致發生電網保護電線TV二次多點斷線接地回路多點二次斷線回路接地的實際危險發生原因，進而使才能更加有效具針對性地及時準確提出安全隱患預防措施。