500kV变电站一起主变保护电压异常案例处理

孙楠，严佳梅，赵俊

（1.国网江苏省电力有限公司检修分公司，江苏南京，211100；2.国网客服中心南方分中心，江苏南京，211161）

0 引言

500kV变电站电压互感器绕组二次回路必须而且只能通过一点接于地网，其目的是保护设备和人身安全[1]，一些较老变电站通常经零相小母线N600连通多个PT二次回路，在保护室将 N600 全站一点接地。若电压回路存在多点接地的情况，将导致两接地点产生电压差，因而在回路中形成较大的环流，在变电站不同保护间表现出的异常状况可能不尽相同，但大多是反应在保护二次电压的值及相位发生变化，这将导致保护阻抗元件和方向元件不正确动作。因此，当系统发生电压异常故障时，应立即找出接地故障位置并尽快消缺。

1 主变保护电压异常概况

4月19日上午09:07分，某500kV变电站后台监控人员发现4号、6号主变第一套保护柜运行异常并发过励磁保护告警信号，5号主变第一套保护柜发装置异常告警信号，缺陷发生时，现场无任何操作及检修作业。根据后台监控所报异常情况，检修人员前往主变小室查看4、5、6号主变保护柜装置采样及故障录波信息，4、5、6号主变保护电压采样情况大致如表1所示。

表1 4、5、6号主变保护柜电压采样值

2 查找步骤及处理方法

检修人员到达现场后，查看主变500kV侧电压互感器接线图发现，4主变（5、6号主变）共用第二个绕组的第一套保护与测控装置在两个不同的保护小室，每个保护小室电压N600都汇总后接至总接地处（在220kV保护小室内）。

（1）现场检修人员根据三个主变第一套保护高压侧电压异常情况，首先判断N600公共接地回路是否完好，若测量N600对地电位不为0 V且有电流流过，此时可判断是PT二次回路出现多点接地。在主变保护小室内，检修人员用万用表交流电压档测量4号主变第一套保护高压侧N600对地的交流电压，测量结果为44V，同时检查过程中发现N600电缆芯线有发烫现象，随即检修人员用钳形电流表测量N600回路电流，测量结果有13A的大电流，因此初步判断主变电压回路有短路或者多点接地的问题。

（2）根据步骤（1）检查结果分析认为，如果存在多点接地，那么N600上的电流就是在多个接地点间形成的，因此，检修人员需要利用钳型电流表测电流法找出电流源头及流向。针对电压异常的N600回路进行排查，测量结果如表2所示。从表中数据可知，N600回路上的电流是从主变小室流向其它小室的测控屏，因为别的小室有接地点，所以判断主变小室的N600屏顶小母线是源头，后续检查工作主要在主变小室展开。

表2 电压异常回路N600电流值

（3）在主变小室内，如果有短路，那么短路点的N600电压最高，如图1所示，利用越靠近故障点，N600电压越高，对地电压值是几毫伏或者零伏时，离接地点的距离就越远的方法，检修人员在步骤2）的基础上利用万用表交流电压档对有电流的N600回路电压进行逐点测量，寻找电压源头，利用电压法来排查接地点的具体位置，测量结果为：4号主变第一套保护柜N600为42.56V，5号主变第一套保护柜N600为43V，6号主变第一套保护柜N600为42.46V，以此判断5号主变保护相关回路最靠近故障点。

图1 零序网及零序电压分布图

（4）检修人员通过排查发现5号主变35kV侧计量屏内的N600电压值相对最高，并且用钳型电流表检查N600上有电流，说明5号主变35kV侧PT计量绕组最靠近故障点，为了确定是否由于35kV侧计量绕组回路短路或接地故障引起的主变电压异常，检修人员到室外35kVⅤ段母线压变端子箱内测量该组电压值。

测量结果发现，5号主变35kV侧计量绕组A、B相首端对地电压58.4V，尾端为0V，电压正常，而C相首端电压接近0V，尾端有58.46V，如图2所示，正好与A、B相反向，证明C相计量绕组二次回路存在异常，检修人员随即采取措施将C相电压线头从端子上拆下，并返回保护室查看主变保护电压情况，保护电压采样恢复正常，再次测量N600回路未发现异常电流，保护装置上的“过励磁告警”也复归。

图2 5号主变35kV侧C相计量绕组首、尾电压

3 原因分析及影响

35kV母线压变端子箱C相计量绕组电压异常，首端电压接近0V，尾端为58.46V，电压反向，二次人员初步判断35kVⅤ段母线压变C相计量绕组首端接地引起，如图3所示，因此测量A-B、B-C、C-A相间线电压为相电压58.27V。C相计量绕组首端接地与N600形成两点接地，这样必然会有压差，形成环流，又N600电压回路在各个保护间并接共用，产生电流串入各个保护，所以造成4、5、6号主变保护电压异常。

结合年度停电检修，接地位置最终发现在35kV母线压变C相根部二次接线盒内。打开接线盒发现C601j端子上的电缆被接线盒前盖挤压变形且线芯金属裸露部分过长，导致二次接线盒内C相计量绕组线芯直接搭到了接线盒外壳，造成母线压变C相计量绕组两点接地。

根据现场情况，造成此次pt两点接地的原因可能有以下几种：

（1）二次接线盒空间狭小，且端子排为横卧式，其接触面的大小程度都看不到，现场调试试验时，C601j端子电缆线芯插入已较浅，接触面较小，且线芯金属部分裸露过长，由于长期运行振动，更加重了端子的螺丝松动程度，从而导致线芯搭到外壳的发生。

图3 35kV母线压变C相计量绕组回路图

（2）投运时端子排螺丝紧固不到位，继电保护人员日常检修未复紧端子、未检查拉试电缆线芯的紧固程度，在测量回路电阻时，虽然没有近似开路，但已明显存在影响安全的事故隐患。

（3）电压端子排金属片与固定端子表面均有不同程度的氧化，使接触面接触不良，电缆绝缘性能降低。

PT两点接地造成主变保护相电压与零序电压的幅值与相位发生变化，影响纵联距离（方向）主保护、距离保护、零序保护、功率方向保护及复压闭锁保护等动作的正确性，保护可能因电压测量不准确而误动或拒动，对于采用母线PT的保护来说，PT二次回路异常可能造成该母线上所有保护的不正确动作，最终威胁电网的安全稳定运行[2,3]。

4 现场应对处理措施及结果

由于35kVⅤ段母线压变C相计量绕组短路接地，短路位置在PT二次接线盒根部，所以现场采取隔离5号主变35kV侧PT端子箱C相计量绕组二次回路，拆除C相二次回路电缆芯线并用红灯绝缘胶带包裹，主变保护电压恢复正常，N600回路未发现异常情况。

5 结束语

电压互感器电压二次回路必须保证有且只有一点可靠接地，否则很可能造成变电站保护设备电压出现异常情况，严重时会造成继电保护的不正确动作。本文结合实际案例，详述了主变保护电压异常的原因分析及危害，重点分析电压二次回路两点接地故障的查找步骤及处理方法，该方法逐段排查，逐个排除，能够为变电站电压回路接地故障处理提供一种有效的、值得借鉴的技术方法，保证电网安全稳定运行。