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DQZHAN技術訊：互感器二次回路中兩點接地事故的分析與預防

摘 要：對互感器二次回路中兩點接地事故的原因進行分析，分析了如何連接各個互感器以避免二次回路中出現兩點接地故障，并對設計、安裝調試及運行維護中如何規避兩點接地事故進行詳細闡述。

關鍵詞：互感器;二次回路;兩點接地

中圖分類號：TK11

Analysis and Prevention of Two-Point Grounding Accident in Secondary Circuit of Instrument Transformer

ZHANG Da-jia

(Shanxi Xishan Thermal Power Co., Ltd., Taiyuan 030022, Shanxi, China)

Abstract: Analyzed the reasons of two-point grounding accident in secondary circuit of instrument transformer, analyzed how to connect various instrument transformers in order to avoid the two-point grounding accidents in secondary circuit, and elaborated how to avoid the two-point grounding accidents in design, installation, commissioning, operation and maintenance in details.

Keywords: instrument transformer; secondary circuit; two-point grounding

0 引言

當前電力運行系統中，繼電保護借助電流/電壓互感器能顯示系統中電力設備所有電流、電壓信息，準確提供電力設備在運行中的二次測量值，是確保系統安穩運行的首道防線[1，2]。目前電力運行系統對繼電保護多采用微機保護，計算能力強，可用軟件對各種復雜保護進行分析。研究繼電保護下電壓互感器中二次斷線的檢測方法，對二次單相及多相斷線中可能出現的保護誤動給予閉鎖，避免因為誤動導致系統故障，影響電力系統運行。本文主要對電壓互感器二次回路中兩點接地事故對繼電保護影響、原因及防范措施進行詳細闡述。

1 兩點接地下的誤動事故

TA、TV二次回路多分布在室外，連接設備多，分布范圍廣，在運行過程中因為運行時間長出現絕緣老化，或在一些人為因素下會出現兩點接地[3]。 TA、TV二次回路一旦出現了兩點接地，保護裝置保護動作不正確，會引起大面積停電，威脅電網運行**。下面對TA、TV二次回路中兩點接地事故進行詳細分析。

1.1 TA二次回路

2011年9月18日，山西西山熱電站220 kV變電站中220 kV母線旁路的201線路內1條線路在斷路器運行狀態下，1條110 kV出線W出現了接地性故障。這條線路所屬斷路器對接地故障正確判斷，保護性跳閘。與此同時，201斷路器對此故障誤跳閘，201線路兩側W相斷路器出現跳閘，實現重合。

對故障進行檢查中發現，此變電站電纜都是年初進行更新的，但對室外一次設備區的端子箱進行拆除檢查時發現，線路中仍存在其它接地點。而此次故障的主要原因為：201斷路器發出的保護電流通過回路在2號主變壓器電纜頭位置嵌入到了N相線心，并因此導致201線路中的保護電流回路在室外端子箱處出現了兩點接地，而接地點分別位于微機保護下的零序繞組兩側。具體如圖1所示，圖1中，U、V、W、N分別為201斷路器下的并聯線路，G點為線路中兩點接地點。 Ik為保護回路電流， A。當系統出現接地故障時，故障一次電流會在2個接地點位置之間出現電位差，此電位差會在保護零序繞組內演變成附加電流，使采樣電流出現異常，角度出現反相，使零序電流方向保護進入到動作區域，斷路器在保護動作下出現保護性跳閘。

1.2 TV二次回路

2012年2月12日，山西西山熱電站110 kV變電站(長榮熱電站)在擴容增容后，使用前進行檢查的過程中發現，當用110 kV進行模擬進線時，151線路出口處會發生W相金屬性接地短路，而保護裝置在啟動后沒有發生保護動作。經過采樣分析，W相電壓不是0 V，且三相電壓幅值及相位同正常狀態比較均出現了偏移。對電壓回路進行絕緣檢查過程中發現，控制室內接地點在打開后，還存在有其它接地點。經過檢查，110 kV線路內4-9 TV端子箱中二次繞組，其二次回路經ZnO的避雷器接地點已被擊穿，從而導致TV二次回路中出現了兩點接地，具體如圖2所示，圖2中，U、V、W、L分別為201斷路器下的并聯線路，N為保護電流回路，G點為線路中兩點接地點。當電力系統一次系統出現兩點接地故障之后，在接地兩點位置會形成相應電位差，從而導致保護裝置對回路電壓值不能正確測量，電壓波形出現畸變，方向元件不能進行正確保護動作，*終導致了保護性拒動出現。

圖2 TV二次回路的兩點接地故障示意圖ZnO

2 兩點接地下的誤動事故分析

2.1 TA二次回路

TA二次回路中出現兩點接地會出現電流分流，如果2個接地點分別位于繼電保護裝置中電流繞組兩側，那么接地點同地會構成1個并聯性回路，繼而電流繞組出現短路，能通過保護裝置繞組的電流會大大減少。同時當出現兩點接地故障時，2個接地點位置的電位差會在二次繞組之上產生額外電流，系統保護裝置內的流入電流同電流互感器二次所感應的電流間存在極大差異，致使保護裝置出現保護性誤動。

要避免TA二次回路中出現兩點接地故障，TA二次回路應只存在1個接地點。共用的TA二次回路應安裝在距離保護柜屏100 mm2內的接地銅排之上，在保護柜屏中1點接地。其它獨立的二次回路應將接地點設置在配電裝置的端子處。備用TA二次回路繞組需從根部引入到端子箱，在端子箱100 mm2內的接地銅排處進行可靠接地。

2.2 TV二次回路

對于電壓互感器來講，互感器有2個任務：a) 需要將高電壓按照比例轉換為低電壓，以達到測量儀表的測量需求;b) 要將電力系統中高電位、低電位2個電位下的測量儀表同繼電保護分開，確保運行人員及設備**。

如果TV二次回路中沒有接地點，TV上高電壓在互感器中一次線圈及二次線圈間的電容，同二次回路中產生的對地電容間形成1個分壓，并將高電壓引入至這個二次回路之中。但如果TV二次回路內存在一點接地，那么二次回路中對地電容就是0 Ω，就能確保電網**運行。

要避免TV二次回路中出現兩點接地故障，TV二次回路應只設計1個接地點。共用TV二次回路只能在控制室中存在1個接地點，且各個TV中性線不能同可能斷開的熔斷器或斷路器相連接。其它獨立的二次回路應在控制室中或一次設備區中實現一點接地，并要將接地點設置在戶外端子箱100 mm2內接地銅排處。高點電容器組下的TV二次回路需在一次設備區內實現一點接地。

3 兩點接地的判斷方法

在電力系統運行過程中，對于TV二次回路常用判別兩點接地故障的方法有錄波圖分析法及測量判斷分析法。下面對這兩種方法進行詳細分析。

3.1 錄波圖分析法

圖3給出了TV二次回路中兩點接地出口出現c相的金屬性接地時線路母線的三相電壓波形圖，從上至下分別為a、b、c這三相的波形，故障前這三相電壓都是對稱的，而故障后三相電壓波形圖變化明顯，a相電壓明顯減小，b相電壓顯著增大，而出現故障的c相電壓在理論上本應為0 V，但是現在卻存在較大值。

圖3 TV二次回路兩點接地故障的現場波形圖

3.2測量判斷分析法

在理論上，TV二次回路中三相電壓負載平衡狀態下，中性線的電位電壓應為0 V，當中性線在控制室中實現一點接地，那么開關場中性線經交流電壓下在線監測裝置對兩點接地進行檢測的二次線的電流應該是0 A，或出現微小電流。但如果TV二次回路中存在多個接地點，且接地點存在較遠空間距離，接地點內會產生較大電流。如果中性線在控制室外存在接地點，**接地點同主控制室內的接地點間會產生明顯電位差，在此電位差下會產生遠大于10 mA的電流。定期用鉗形電流表對TV二次回路中公共接地點電流值進行測量，就能對TV二次回路是否存在多點接地進行有效判斷。

4 互感器二次回路中兩點接地事故的預防

在電力系統運行過程中，要確保系統穩定運行，預防二次回路中兩點接地事故，應在電網設計、安裝及后期維護各個環節都采取相應防范措施[4]，對兩點接地事故進行全過程及全方位的監管，這樣才能將二次回路中因為兩點接地導致的**事故防患于未然。下面分別闡述。

4.1 電網設計

在電網設計過程中，要預防兩點接地事故出現，設計人員需對系統中繼電保護及各種自動裝置的反事故特點及措施有**了解，并按照裝置的反事故措施要求進行**設計。在設計中主要注意以下幾點：a) 在電力系統中，如果電流回路是幾組電流互感二次直接組合所得，那么變壓器的各種保護(包括有角形開關、2/3開關主結線保護、母線差動保護、變壓器差動保護等)都需要達到一點接地，高阻的差動回路不包括在內。且這個接地點需裝設在被保護屏柜中的接地銅排之上。而且在設計中各繞組需分別接地設計，接地不能出現串接;b) 同其它電流互感器不產生電聯的獨立電流回路，接地點應裝設于位于戶外端子箱這一配電裝置100 mm2內的接地銅排之上;c) 電流互感器中所有二次回路都需設計1個接地點，且此接地點需設計在配電裝置端子處;d) 所有差動保護下的二次回路都需保持相互獨立，應在配電裝置經端子處選擇*適宜的接地點進行接地設計[5]。

4.2 安裝調試

在電網安裝調試過程中，要預防兩點接地事故出現，安裝調試人員不僅需對系統中繼電保護及各種自動裝置的反事故特點及措施有**了解，而且還要熟悉反措施內容，對于安裝中同反措施要求不相匹配的措施進行及時修改，防范兩點接地事故出現。主要來講應注意下面幾點：a) 如果電流互感器在接線箱中設置了限流片，那么對各個繞組的限流片在施工前都要對其接線工藝進行檢查，如果是多股線需將壓線連接到端子上[6];b) CT變比在選取上盡量選二次額定電流在5 A時的變比，例如選擇4 000/5等;c) 在任意CT回路接地中，如果要改變接地點，不僅需嚴格遵守安裝規程，在改變前還需進行相關實驗;d) 對于電力系統內的復雜繼電保護，在安裝調試過程中需嚴格按照《繼電保護**措施票》要求進行操作。

4.3 運行維護

在電力系統后期運行維護中，維護人員需利用設備停電、保護校驗等一切時機，對二次回路進行接地及絕緣檢查，如不滿足設計要求，要及時整改，消除潛在隱患。在一次設備區域中，TV二次繞組的中性點如果需經放電間隙或ZnO閥片來接地，需定期對其檢查，檢查是否出現擊穿，預防兩點接地出現。主要來講需注意：a) 定期對運行保護設備進行現場檢查，檢查二次回路接線，發現有兩點接地需及早改造，杜絕接地事故出現;b) 對新設備需定期做帶負荷檢查，檢查中性線回路電流是否滿足要求。新設備在運行前必須進行此項檢查;c) 如果電力系統涉及到回路變更，要對回路接地點進行仔細核查，確保接地點實際位置符合要求后，按照繞組數量級實際投入進行臺賬設置，并結合實際案例，定期對維護人員進行保護反措施培訓，不斷提高維護人員工作水平。

5 結語

在電力系統運行過程中，二次回路是系統**穩定運行的首道保障，作用至關重要。電力系統運行過程中，為確保繼電保護及其自動裝置能正確工作，必須保證二次回路電氣連接擁有1個*為可靠的接地點，在運行中不能出現兩點接地。在系統設計、安裝調試及運行維護的各個環節都做好防范措施，將多點接地隱患消除于未然，這樣才能確保電網穩定可靠運行，確保供電**。

參考文獻：

[1] 胡 泰.一起220kV主變保護裝置電壓消失原因分析[J].電工技術,2010(09):71-72.

[2] 劉高會,王朝霞,吳艷軍.短路電流計算在主變保護動作分析中的應用[J].電工技術,2010(11):19-21 .

[3] 宋華.旁路電流互感器二次繞組在變壓器微機保護中的應用分析[J].中國高新技術企業,2011(24):121-123.

[4] 秦濤,張 磊,王向東.電壓互感器二次單相接地短路故障分析[J].電力系統保護與控制,2010(07): 145-147.

[5] 孫亞輝,陳志強,蔡衍.電壓互感器二次回路反充電的原因分析及防范措施[J].電力系統保護與控制,2010(09): 133-136.

[6] 趙武智,高昌培,林虎.電壓互感器二次回路一點接地檢查及查找多個接地點方法[J].電力自動化設備,2010(06):152-154.