电流二次回路两点接地引起继电保护误动分析与防范措施

徐启源

摘 要：文章简要介绍了电网发生的电流二次回路两点接地保护异常引起母线保护误动的情况。分析了导距、自动重合闸、母线差动和继电保护的运行过程，重点分析了继电保护的逻辑方案。断路器主触头与辅助触头重合时的延时是造成这种情况的主要原因，逻辑上存在缺陷。通过了现场模拟试验，提出了可能的原因，并总结了避免未来的误操作和加强保护系统可靠性的方法，從而提高电力供应的质量和效率。

关键词：继电保护；误动分析二次回路；接地

中图分类号：TM774 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）32-0085-02

传统的继电保护由于经济和技术的共同作用，无法覆盖整个电源结构，在CT电网的设计和施工中采用了电流互感器的配置。母线保护不能消除断路器和电流表之间发生的故障。同样，由于故障所涉及的时间延迟，故障也不能被断路器故障保护迅速隔离。作为保护的补充形式，可以安装继电保护以快速隔离故障，以避免影响电网系统的运行。电流二次回路两点接地引起继电保护误动将引起极大的威胁，由于断路器的主极、辅助触头之间的时间延迟不匹配时，其位置在运行期间必须重新调整。通过对功能部件运行行为的分析，确定了保护方案中存在的缺陷。

1 电流二次回路

电流二次回路是从变压器输出绕组提供的电路，这些绕组与输入绕组电隔离。

变压器是一种可以用来增加或降低输入交流电压信号的电气元件。基本变压器由输入信号的初级绕组和输出的次级绕组组成。输入和输出之间没有直接的电连接，能量通过相互感应传递到二次绕组。

电流二次回路可用于各种应用，如在电源中，次级交流输出的电压被整流，然后通过滤波，以提供可用于其他电子电路供电的直流电源。在许多电源拓扑中都使用二次回路，开关电源的频率可能与正常调节器的50赫兹不同。因此，二次回路中的元件应该能够处理变压器输出信号的电压、电流和频率。电路设计和元件也取决于输出或输出信号的使用所需的电压调节。决定使用哪些元件的其他因素包括整流的类型、纹波和噪声的量、反馈等。

决定二次回路功率的因素有一次绕组电路的阻抗、二次回路的分量和负载。二次回路负荷应在变压器额定值以内，以避免过热或功率不足。

变压器有两个以上的绕组，可用于提高或降低输入电压。输入电压与输出电压之比取决于一次侧匝数与二次侧匝数之比。在大多数电源中都使用降压变压器。这取决于所需的输出，它们有一个次级绕组或多个次级绕组。对于具有多个输出电压的电源，使用多个绕组。每个绕组都有自己的电路，根据负载要求，它们在结构上可能相似或不同。

变压器的运行取决于二次回路，在空载时会产生很少的电流。一旦施加负载，变压器从负载对应的电源中引出更多电流。如果负载增加，变压器引出更多电流，应注意确保变压器额定值未超过。否则，如果在输出处绘制过多的电流，则主电路将继续从电源中抽出更多的电流，甚至超过其安全极限。由于高电流，初级绕组过热和最终破坏绝缘。损坏的绝缘材料会暴露出会短路的变压器导体。

从变压器次级初级产生的次级电路有多种应用；在电源、音频电路、振荡器电路等方面，变压器在输入绕组上下移动以在次级绕组上提供所需的信号电平。可以进一步调节以产生所需的输出。二次回路与初级危险输入电压电隔离。此外，有可能有一个以上的二次电路彼此隔离或连接在一起。

2 误动分析

在继电保护误动原因：非线性负载，电源变压器和互感器产生的谐波。此外，串联电容补偿了系统频率瞬变。这种瞬态取决于电容补偿的百分比。必须注意滤波器，它们应该具有以下特性：带通响应；滤除衰减指数的直流抑制；滤除非线性负载的谐波衰减或抑制；快速响应的合理带宽。

为满足日益增长的电力需求，电力系统规模越来越大，电力设备的额定工作电压必然会越来越高，容量也会越来越大。一些电力公司安装了NGR（中性点接地电抗器）来降低故障电流和降低电力变压器绕组绝缘故障短。但当断路器开空载母线、断路器保护变压器会出现错误的操作（过电压接地继电器断开）。

由于系统是直接接地系统，因此在配电线路发生一线对地故障时，高故障电流流入变压器。为了减少变压器故障，例如绕组短路绝缘，NGR安装在变压器中性点和地之间。如果NGR断开并发生一个线对地故障，则在未故障线路上存在导致电力和负载的绝缘问题的线间电压。当断路器只打开无负载和线路充电的总线时，会发生一些保护变压器的断路器跳闸。

当断路器打开和关闭时，它在相位之间具有差异时间。根据断路器的差异时间，输入电压显示不同。为了分析继电器的不正常运行，假设断路器的差异时间可能比标准时间长。由于分段断路器经过数年的时间正常检查，断路器在电流流动状态下长时间保持关闭，从而使断路器的触点由于焦耳的热量而变强。

3 防范措施

由于负载需求快速增长，传统发电机组无法满足能源需求，通过使用风能，太阳能，生物质等非常规能源资源，分销水平发电新趋势。将这些资源纳入分销网络，有助于解决电力危机问题。这被称为分布式发电（DG）。由于DG在公用事业中的整合，出现了传统电网系统中不存在的几个问题，其中保护协调是主要问题之一。电力系统中最广泛使用的保护形式是过电流保护。电力系统中的每个继电器应与保护相邻设备的另一个继电器协调。如果主节点不能清除故障，则备份保护启动其操作。如果继电器配置不正确，可能会发生误动。因此，过电流保护是电力系统保护的主要关注点之一。

不间断、可靠的电源是电力系统中非常重要的问题。连续供电不仅影响大型工业产业，还可以影响各个领域如医疗设施，供水，教育，通信系统等。电力系统中的任何一个环节故障导致电力损失。尽管采用现代和复杂的保护方案，但仍观察到电力故障多次。继电保护故障是电源故障原因的主要原因之一。在保护方案中，继电器是其他保护装置的主要部件。今天数字继电器是用于保护电力系统的主要设备。本研究旨在研究电流二次回路两点接地引起的继电器误动原因。endprint

在输电系统中，继电保护系统被引入到检测故障的异常信号中，将故障部分从系统的其余部分隔离开来，以最小的干扰和设备损坏，保证正常、不间断的供电。输电线路是故障率最高的电力系统之一，因为它们暴露在环境中。由于闪电、暴风雨、植被落下、浓雾和盐雾而造成的线路故障都是人类无法控制的。输电线路的平衡故障是三相并联和三相接地电路。单相接地、线路线和双线路接地故障具有不平衡性。电力系统其它故障的性质不平衡，主要是由变压器、发电机、频繁负荷切换引起的电力系统中各种暂态现象造成的。由于不可预测的故障性质，继电器多次发生误动。

电力系统的电力系统由三个主要组成部分即发电系统、输电系统和配电系统组成。输电系统和配电系统更容易出现一些故障，因为它们暴露在相对开放的环境中。差动保护方案适用于电动机和发电机保护。发电站保护方案广泛使用在开关场的输电线路和配电线路，这些保护计划的实施借助继电器和断路器。

继电器是一种基本的传感装置，用于检测系统/设备中的输入（主要是电压和电流），如果继电器的故障被检测到，则发出对断路器的跳闸决定。迄今为止，有三代继电器在使用中，即机电继电器、固态继电器和数字继电器。由于数字技术的进步，采用了基于微处理器的继电器。

广义数值继电器的概念直接来源于开放式系统继电保护（不同的继电器功能可以通过修改微处理器编程从同一硬件获得）。构成通用数字继电器的硬件模块和功能。在机电式继电器中，采用磁路、气隙等结构细节来设计各种运行特性。由于固态继电器主要使用模拟电路，因此它们比相应的机电继电器具有更多的创新性，这无疑是可靠的。然而，固态继电器不能具有计算机辅助继电保护所具有的灵活性。例如，通过计算机辅助中继提供电压信号的幅度缩放和相移以产生从线到中性电压的线到线电压更简单，因为它可以由程序来处理。计算机继电器可以编程。此外，由于编程特性，有可能为多个继电器提供通用硬件，从而降低了库存成本。随着光纤通信的发展，数字中继技术开创了自动化变电站的发展。一旦CTS和VTs的模拟信号被数字化，它们可以被转换成光信号，并通过光纤网络在变电站局域网上传输。随着光纤电缆的抗电磁干扰能力的提高，它已成为变电站环境中的传输介质。数字继电器可以很好地与变电站局域網连接。数字继电器在定义中继逻辑方面提供了最大的灵活性。

4 结束语

在本文中，分析了电流二次回路两点接地引起的继电器故障原因和继电器改进电路的适用性。当断路器长时间未处于关闭状态时，其差异时间可能会比标准时间长。有时会导致59GT继电器的故障跳闸，使变压器的第一和第二断路器跳闸。为防止这种不正常操作，应改进继电器。

参考文献：

[1]国家电力调度通信中心.国家电网公司十八项电网重大反事故措施[Z].继电保护专业重点实施要求，2015：45-48.

[2]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2013：64-69.

[3]胡乐德，马美君，赵明学.电力系统继电保护隐性故障分析[J].科技创新与应用，2016（13）：182.endprint