不接地系统发生单相接地故障二次电压异常处理与分析

云南电网有限责任公司玉溪供电局 郑果 杨永旭 沈裕川 刘璐 孟冬

1 故障现象及排查

1.1 故障现象

当35kV 线路发生单相接地故障时，35kV母线A、B、C 三相电压未发生变化，故障时仍然保持正常值20kV 左右电压，而对侧110kV 变电站的35kV 母线电压呈现了故障状态，本侧35kV变电站35kV母线电压显示异常。本侧后台监控机电压值显示表如表1所示。对侧后台监控机电压值显示表如表2所示。

表1 本侧后台监控机电压值显示表（单位：kV）

表2 对侧后台监控机电压值显示表（单位：kV）

1.2 排查过程

现场对35kV 变电站后台监控机显示电压进行了查找，通过后台监控机数据库关联情况，确定后台监控机及远动机上传电压参数通过35kV 电压重动并列装置进行数据采集，现场对35kV 电压重动并列装置采集电压进行测量，测量发现后台显示电压与测量值保持一致，确定35kV 电压重动并列装置无异常，排除装置及变送问题；由于此时装置的采集电压为正常运行状态的电压，无法还原异常时的状态，采用继电保护测试仪进行故障时模拟量进行测试，发现装置电压加入不平衡模拟量时，装置显示的电压与现场不一致，加入三相平衡量时装置显示与继电保护测试仪输出模拟量一致，于是对35kV电压重动并列装置采集的二次电压回路进行查看，在二次电压回路查看中，发现35kV 电压重动并列装置背板二次电压中性线未引出，与外回路的电压中性线断开。二次电压接线原理图如图1所示。

图1 二次电压接线原理图

二次电压采样板接线图（整改前） 如图2所示。

图2 二次电压采样板接线图（整改前）

由图1可知，装置内部7X2、7X4、7X6已在装置内部短接，而7X6与7X8直接未进行短接，通过与10kV 电压并列装置背板接线图对比后发现，仅需与7X8 短接后引出即可实现电压二次回路中性线引出，通过采用短连片二次电压采样板接线图（整改后）如图3所示，现场用继电保护测试仪进行故障量模拟后装置电压采样显示与继电保护测试仪输出保持一致。

图3 二次电压采样板接线图（整改后）

继电保护的二次回路隐性故障较为复杂，由不同原因和形式表现出来，也会以各种隐性故障组合的形式。继电保护二次回路隐性故障是指电网正常稳定运行时对电网没有影响，是二次回路上的永久性缺陷，而当电网发生故障时，这种永久性缺陷就会表现出来，从而导致联锁故障的发生，不仅会导致后台监控机及调度端采样异常，严重时会导致装置采样不准确，造成继电保护装置拒动或误动，对电网的安全稳定运行造成严重的威胁。行业对继电保护二次回路隐性故障并没有足够重视，但继电保护二次回路隐性故障对电网的安全稳定运行的影响已达成共识[1-2]。由此，需要对本起异常发生的原因及其原理进行分析，确保迅速锁定问题所在，及时消除故障。

2 不接地系统单相接地时二次电压回路分析

2.1 正常状态时

通过绘制向量图进行分析，在二次电压正常时，不接地系统单相接地时三相电压相量图如图4所示。当不接地系统发生A 相接地故障时，A 相电压降为0V，此时线电压保持不变，从图4可以看出，此时的电压向量图为红色，其电压数值应等于表2所示值。

图4 不接地系统单相接地时三相电压相量图

2.2 二次电压中性线断线时

不接地系统二次电压中性线断线示意图如图5所示。

图5 不接地系统二次电压中性线断线示意图

左侧为电压互感器，将一次高电压转换成二次低电压，右侧回路代表二次设备内的电压互感器，如果设备二次电压回路的中性线有故障断开，如图5中的N点与N′点断开。当装置的电压二次回路中性线连接不可靠而断开，保护装置测量的相电压及零序电压特征，绘制二次电压回路的等效电路来进行分析，等效电路图如图6所示。

图6 等效电路图

采用节点电压法进行求解，由图6中的中性点电位公式（1）：

当装置二次电压回路中性线断线，ZNN'= ∞,≠，如果电压互感器的三相二次侧负载阻抗平衡，则所以，二次设备测量到的各相电压实际为（其中φ=A、B、C）。为了简化分析，当电网发生单相接地故障时，这样= 0，二次设备的采集的各项电压计算为式（2）：

通过式（3）计算结果可以看出，电压一次值与表1数值相同，电网发生不接地系统单相接地故障时，若二次电压保持正常值，则可考虑电压回路中性线断开，方便运维工作人员迅速对故障进行排查处理[3-7]。

2.3 防止电压中性线断线控制措施

在对电压二次回路中性线断线的原理及现象进行分析后发现，如果验收时不仔细进行二次回路检查，便无法发现此类故障。此类故障不仅可以发生在电压二次回路中性线，也会发生在电流二次回路中性线中，正常运行情况下均不会被发现。由此我们通过在设备投运前和日常检修时进行升压、升流测试。因为加入同样值是无法发现中性线断线隐形故障的，故需通过将每一相电压、电流加入不同值来进行验证。

二次回路与二次设备连接有多个环节，在进行验证时需要从源头进行试验模拟，这样才能真正地消除二次回路中性线的隐形故障，并对涉及电压、电流采样的装置采样进行查看，确保每一个间隔二次设备采样均无问题后方可进行投运，并且由于二次回路会随着时间而松动，在日常进行检修时，均需要进行升压、升流试验来验证二次回路完好性，并对二次回路进行可靠紧固。