关于验证变电站380V开关接地保护能否正确动作的试验方法

甘晓瑜

（广东电网有限责任公司惠州供电局，广东 惠州 510000）

1 现状

目前，变电站380V交流系统进线开关及主馈线开关大多采用三极开关，三极开关因无N线CT，无法采集N线电流，无接地保护功能，或者接地保护反应的是接地电流和不平衡电流，而不是准确的接地电流。在接地变兼站用变的变电站，当发生低压零流故障时，380V侧开关不动作，站用变低压零流保护动作跳开接地变开关，此时，10kV失去保护接地点，后果很严重。另一方面，当接地保护反应接地电流和不平衡电流时，不平衡电流过大也会影响进线开关接地保护动作，造成380V交流母线失压。

2 措施

为进一步优化完善变电站380V站用交流开关配置要求，有效防止站用380V交流母线失压，公司组织制定了整改措施。要使接于380V交流母线上的开关配置接地保护，首先，要在现有的三极开关外加N线CT，并将N线CT的二次线接入开关内部控制回路，以使开关能够通过采集N线电流，和开关内部的A、B、C相CT采集的电流进行程序计算，从而实现接地保护，如图1所示。

图1 三极开关及加装N线CT示意图

3 试验目的

CT有方向性，有正向和反向区别，装设方向不同决定采集电流的方向，并且是相差180度的区别。

因380V交流母线上的开关均为框架式开关或塑壳开关，A、B、C三相CT均为内置CT，无法从外观确定其装设方向。N线CT为后期外加，不能确定所加N线CT方向是否与开关内置三相CT方向一致，变比相同。

外加N线CT装设错误或者无效，均影响开关接地保护正确动作，因此，需要在加装N线CT后对开关做升流试验加以验证。

4 试验方法

对于接于380V交流母线上的开关，其接地保护实现是由公式IG=IA+IB+IC+IN实现。A、B、C三相电流通过开关内置CT采集，N线电流通过外加N线CT采集。当所加四线电流达到设定的IG时，接地保护动作，开关跳闸。

因变电站现场试验条件有限，每次只给一相加量，以验证该开关接地保护能否在满足条件时动作。

现总结该升流试验分三个步骤，称为“三步法”。

步骤一：

给A、B、C相其中一相加量，IG=IA+IB+IC+IN=IA+0+0+0=IA，当加到设定的IG时，开关跳闸。以验证开关内部CT采样准确，该接地保护设定正确。如图2所示。

图2 升流试验步骤一原理接线图

步骤二：

给外加N线CT加量，IG=IA+IB+IC+IN=0+0+0+IN=IN，当加到设定的IG时，开关跳闸。以验证外加N线CT有接入开关内部控制回路，开关能采集到N线电流，并且N线CT的变比与A、B、C三相CT变比一致。如图3所示。

图3 升流试验步骤二原理接线图

步骤三：

验证N线CT装设方向与A、B、C三相CT方向一致。在无接地的情况下，IA+IB+IC+IN是等于0的。在一次方面，IN的方向与A、B、C三相电流矢量和的方向相反、大小相等，在二次方面，若四线CT方向一致，以上公式也应成立。即只要是在A、B、C相上加量，同时从N线流回，不管在一次上加量多大的电流，接地保护均不动作，开关不跳闸。另IA+IB+IC+IN=IA+0+0+IN，一次接线如下，此接线方式亦是模拟了实际电流走向，如图4所示。

图4 升流试验步骤三原理接线图

此时，给开关加量至大于IG，开关不跳闸。

以上，任何一步的试验结果不符所述，均代表该开关接地保护功能失效或者不准确。在验收过程中常出现的一个安装错误是N线CT的方向错误，现对该安装错误会导致的试验结果做以下分析。

（1）N线CT方向与A、B、C三相CT方向一致：IN的方向与A、B、C三相电流矢量和的方向相反、大小相等，在二次上采集到的电流亦满足IA+IB+IC+IN=0，无法达到IG。

（2）N线CT方向与A、B、C三相CT方向相反：在二次采集的IN的方向与A、B、C三相电流矢量和的方向相等、大小相等，即IA+IB+IC+IN=IN+0+0+IN=2IN，此时，只要满足IG=2IN，即给单相加量到1/2IG时，开关接地保护动作，开关跳闸。

5 改良方法

在做以上交流开关升流试验“三步法”时，每步都需要改动一次接线方式，并且屏柜内电缆众多，位置有限，接线困难，试验时间成本及人力消耗大，需进一步改良以上“三步法”的操作。经咨询厂家，外加的N线CT转化的是电压量，改良方法具体如下。

在验证同一开关接地保护功能的三步骤中，均保持一次接线不变，即以上“三步法”第三步的接线方式，以模拟实际的电流走向。只需在二次接线端子上做改动即可。改变CT二次端子接法，可改变采集电流方向。试验前假定所装N线CT正确。

步骤一：解开N线CT二次接线端子中的一个，给A、B、C相其中一相加量，此时，相当于N线CT二次线未接入开关内部控制回路，开关采集不到CT电流，IG=IA+IB+IC+IN=IA+0+0+0=IA，当加到设定的IG时，开关跳闸。以验证开关内部CT采样准确，该接地保护设定正确，如图5所示。

图5 拆开开关N线CT二次扩展端子排中的一根接线

步骤二：在现有基础上，对调N线CT二次端子上对调两根二次线，此时，相当于N线CT方向装反，在二次采集到的IN的方向与A、B、C三相电流矢量和的方向相等、大小相等，即IA+IB+IC+IN=IN+0+0+IN=2IN，给单相加量到1/2IG时，开关接地保护动作，开关跳闸，如图6所示。

图6 对调开关N线CT二次扩展端子排中的两根接线

步骤三：恢复回正确接线，此时，CT采集的电流能正确反映一次电流关系，IA+IB+IC+IN=0。此时给开关加量至大于IG，开关不跳闸，如图7所示。

图7 恢复开关N线CT二次扩展端子排中的两根接线

以上步骤二和步骤三需同时满足即能验证外加N线CT有接入开关内部控制回路并且安装方向正确。

6 结语

通过对接于380V交流母线上的开关做升流试验，可验证开关的接地保护能否正确动作，进一步完善变电站380V站用交流开关配置。通过改良升流试验方法，接地保护功能升流试验三步骤从改变试验接线的接线方式转化为改变N线CT的二次接线方式，操作简单便捷，大大减少了改变试验接线方式所用的时间，进一步推动基建站验收进程。