电压互感器二次中性线两点接地故障点排查

李社勇，申 洲，张志明

（晋中供电分公司继电保护自动化所，山西 晋中 030600）

电压互感器二次中性线两点接地故障点排查

李社勇，申 洲，张志明

（晋中供电分公司继电保护自动化所，山西 晋中 030600）

提出了变电站电压互感器（TV）二次中性线（N600）如有两点或多点接地时，将会造成保护装置的不正确动作，从理论上分析了这种情况下系统发生接地故障时保护装置测量到的电压与正常接线下电压的差异，以及对保护动作行为的影响，并结合实际工作中检查接地情况的一些经验，通过检查TV二次公共接地点接地线的电流大小和故障后录波图电压的变化情况，判断是否有多点接地的情况，并采用“分段查找，逐个排查”的方法，查处多余接地点。

两点接地；判断；排查；变电站

电力大学电力系统及其自动化专业，高级工程师，从事继电保护工作；

申 洲（1976-），男，山西晋中人，1994年毕业于华北电力大学电力系统及其自动化专业，工程师，从事继电保护及自动装置的运行维护工作。

张志明（1977-），男，山西晋中人，1994年毕业于华北电力大学电力系统及其自动化专业，工程师，从事继电保护及自动装置的运行维护工作。

0 引言

当变电站TV二次中性线（N600）有两点或多点接地时，只有在大接地系统发生接地故障时，才会在TV二次回路两点接地间出现电位差，造成保护的不正确动作行为。因此，《电力系统继电保护及自动装置反事故措施》规定：“经控制室零相小母线（N600）连通的多组电压互感器二次回路，只应在控制室将N600一点接地，各电压互感器二次中性点在开关场的接地点应断开。已经在控制室一点接地的电压互感器二次绕组，如认为必要，可以在开关场将二次绕组中性点经放电间隙或氧化锌阀片接地。”

目前，虽然大多数220 kV及以上电压等级变电站已安装了“交流电压两点接地在线监测装置”，能够巡检变电站二次是否存在除主控室外的第二接地点，但由于该装置在实际运行中并不是特别稳定，常常出现误报或不报“两点接地”信号的情况。因此，就需要继电保护人员定期对TV二次回路的接地点进行检查，及时排除因施工、扩建、绝缘损坏等原因造成的多点接地，保证变电站TV二次中性线（N600）单点接地。

1 TV两点接地分析

图1 TV两点接地示意图

图1为变电站TV二次两点接地的一个实例，TV二次中性点N600在开关厂端子箱直接接地，保护室电压切换屏将站内各电压等级的N600连接在一起进行接地（TV中性点与地网连接的公共接地点），形成TV中性线两点接地。当m至n有电流流过时，这两点间将产生一个电压计为Umn。保护测量到的电压为

自产3 U0=Vam+Vbm+Vcm+3×Vmn。

正常运行时，理论分析地中没有电流流过，Vmn等于零,自产3 U0也等于零。当系统发生接地故障时，两个接地点间将有电流流过（Vmn的大小取决于流过电流的大小），产生一定的电压。保护测量到的相电压不再真实反映系统的一次情况，而相间电压仍是正确的。Vmn将与保护感受到的零序电流同相或反相。

当发生母线或线路单相C相出口接地故障时（以C相为例），故障C相电压应基本为零，而A、B相电压近似不变。故障电流滞后原C相电压约60～80°或超前约100～120°。由于TV二次两点接地而产生的附加电压也将滞后原C相电压约60～80°，或超前约100～120°。如图2画出了这两种情况的电压相量图。故障时C相电压为Vc″＝Vmn，而A、B相电压均叠加了Vmn。

图2 TV二次两点接地，在母线附近发生C相金属性接地时的电压相量图

从图2 a看出，B相电压升高大于额定电压，A相电压降低，故障相电压幅值变大相位变化也大。图2 b看出，A相电压升高大于额定电压，B相电压降低，故障相电压变化大。由此可以得出一个结论：在母线或线路发生接地故障时，TV二次两点接地产生的附加电压将使健全相中一相电压明显升高而另一相降低，故障相电压幅值变大、相位变化明显。此影响将使保护不正确动作。

2 TV二次中性线（N600）是否两点接地的判断

2.1 通过故障录波图分析

图3为现场实录的当TV两点接地时在出口发生C相金属性接地故障，母线三相电压的波形，从下至上分别为A、B、C三相电压波形。从图中可以看出，故障前三相电压对称，故障后非故障相B相电压明显增大，A相电压减小，而故障相C相电压因母线附近故障理应接近为零却有较大值。这与图2a分析结果相似。

图3 TV二次两点接地，发生C相接地故障时现场实录的三相电压波形

2.2 通过测量判断

理论上讲，若TV二次负载平衡（三相电压平衡），中性线（N600）电位为零，当中性线（N600）只在控制室一点接地的正常情况下，从开关场引来的中性线（N600）经过“交流电压两点接地在线监测装置”接地的二次线中，电流应为零。但是，实际运行中这种理想状态是不多见的，由于变电站的接地网并非绝对的等电位面，因而这两点之间实际存在着很小的电位差，这个电位差造成PT中性点的微小偏移，并在两个接地点间构成的回路中产生电流，但对正常运行未造成影响，保护TV断线检测功能也不会发告警信息。从近年来多次事故调查与分析的结果看，TV二次接地点越多，接地点空间距离越远，正常运行中接地点中的电流也越大，一般该接地线中常常存在着10 mA左右的电流（运行中使用钳形电流表测量的经验值）。如果中性线（N600）在控制室外还有接地点，那么，第二接地点电位将与主控制室接地点产生电位差，此电位差在地网电阻上产生的电流将远远大于10 mA。因此，在定期检查中，只需要用钳形电流表测量实际TV公共接地点二次线上流过的电流值的大小（远远大于10 mA），就可以判断出TV二次中性线（N600）是否存在多点接地的现象。

3 TV二次中性线（N600）两点接地排查

判断出TV二次中性线（N600）存在两点接地后，首先应了解变电站PT二次回路情况，站内一次设备的接线方式、运行情况。下面通过某500 kV变电站排查TV二次中性线（N600）两点接地案例，对排查工作的思路和方法进行简要阐述。

3.1 变电站简介

某500 kV变电站，共有3个电压等级，分别为500 kV采用3/2接线、220 kV采用双母接线、35 kV采用单母接线；保护小室5个，分别为31、32、21、51、52小室；线路及母线电压互感器15套，TV二次中性点公共联络点在32小室，其他小室分别用1根控制电缆连接于32小室，且每组TV二次中性点N600均安装放电间隙1个，全站安装“交流电压两点接地在线监测装置”1台。全站TV一点连接接地网的接地点在“交流电压两点接地在线监测装置”屏上。

3.2 故障现象

变电站“交流电压两点接地在线监测装置”，发出“TV二次接地”信号。

3.3 分析判断

a）在“交流电压两点接地在线监测装置”上，现场手动测试TV二次接地情况，报“TV二次接地”信号。

b）使用钳形电流表在主控室两点接地监测装置屏，测量公共接地点TV二次中性线(N600)有145 mA的电流，据此判断TV二次中性线确实存在两点以上接地点。

3.4 排查及处理思路

a）采用“分段查找，逐个排查”的方法，即根据全站N600连接示意图4，在32保护小室，使用钳形电流表检查连接31、32、21、51、52小室的N600回路中的电流。

图4 某变电站TV二次中性线联系图

b）实际测量电流值31线为78 mA，21线为31 mA、51为36 mA，32保护小室至主控室N600总线存在120 mA的电流，初步判断31小室保护设备、35 kVI段TV二次N600回路存在两点接地。

c）使用钳形电流表逐个检查35 kV I段TV端子箱中放电间隙是否被击穿，实测放电间隙中没有电流，则排除放电间隙被击穿造成接地。

d）将35 kV I段TV端子箱至31号保护小室1号主变保护屏端子排上的N600二次线断开，公共接地点中性线电流降为12 mA，TV“两点接地信号”消失。

e）检查此端子箱至TV二次回路的L600、N600电缆和接地情况，发现TV刀闸辅助接点盒处L601电缆芯外皮破损与铁盒相接，造成PT两点接地如图5所示。

图5 某变电站TV二次回路两点接地处

4 结论

变电站在扩建、改造以及运行环境的改变如绝缘降低等原因，往往造成TV回路多点接地，有些能及时发现并处理掉，有些则不易发现，需要定期对中性线进行测试，需要在线路发生故障、保护掉闸后，对故障录波图的电压情况进行分析研究，及时排除多余的接地点，确保保护装置正确动作，确保系统安全运行。

Fault Point Shooting on Secondary Side Two-point Grounding of Substation TV

LI She-yong，SHEN Zhou，ZHANG Zhi-ming
（Relay Protection Automation Department of Jinzhong Power Supply Company，Jinzhong，Shanxi 030600，China）

If two or more points are grounding in substation TV secondary neutral line(N600),it will result in incorrect action of protective devices.This paper theoretically analyzes the voltage differences between earth fault and normal stage.Influence on protection action is also analyzed.With practical working experiences，the situation whether there is multi-point grounding or not is determined by means of checking the current of TV secondary common earth point and voltage variation of wave recording diagram after fault.And the method“Check in section,investigate one by one”is adopted in order to deal with surplus earth points.

two-point grounding；judgment；fault shooting；substation

TM77

B

1671-0320（2011）04-0023-03

2011-04-14，

2011-05-23

李社勇（1962-），男，山西永济人，1992年毕业于华北