魏剛，王小琪

(長(zhǎng)治供電分公司，山西 長(zhǎng)治 046011)

0 引言

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和微機(jī)保護(hù)裝置的普遍應(yīng)用，因電壓互感器二次回路的缺陷直接或間接引發(fā)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置誤動(dòng)，造成開關(guān)跳閘的事故時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行水平下降，使電力用戶供電可靠性受到影響，甚至影響了整個(gè)變電站或電網(wǎng)繼電保護(hù)的安全、可靠運(yùn)行［1］。

近來，繼電保護(hù)人員對(duì)電壓互感器的二次回路越來越重視，規(guī)定電壓互感器二次回路只允許一點(diǎn)接地。為了降低干擾電壓，接地點(diǎn)宜選在保護(hù)控制室內(nèi)，電壓互感器的二次回路及三次回路應(yīng)在開關(guān)站處分別引出并在保護(hù)控制室內(nèi)一點(diǎn)接地［2］，一定程度上保證了電壓互感器采樣的正確性。但在實(shí)際工作中，電壓互感器二次回路中出現(xiàn)的缺陷有時(shí)直接影響了保護(hù)裝置的正確動(dòng)作，而這些缺陷往往隱蔽性很強(qiáng)，不易被發(fā)現(xiàn)。

1 事故經(jīng)過

2011年6月，某220 kV變電站發(fā)生了一起220 kV保護(hù)裝置誤動(dòng)事故，事故前該變電站運(yùn)行接線圖如圖1所示。

在該事故發(fā)生時(shí)，110 kV線路1發(fā)生A相接地故障，110kV線路保護(hù)正確動(dòng)作，跳開故障線路1的斷路器;同時(shí)，一條220 kV線路進(jìn)線1的保護(hù)裝置動(dòng)作，跳開220 kV進(jìn)線1的斷路器。

2 動(dòng)作情況分析

事故發(fā)生后，分別調(diào)取220 kV故障錄波器和該220 kV線路保護(hù)裝置錄波數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，在110 kV線路故障的同時(shí)，220 kV線路裝置縱聯(lián)方向保護(hù)誤動(dòng)作，導(dǎo)致斷路器跳開該線路。

圖1 運(yùn)行接線圖

對(duì)故障錄波圖數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，110 kV線路故障時(shí)，220 kV母線電壓以及各個(gè)220 kV線路電流都受到影響，并且220 kV線路保護(hù)裝置都在故障發(fā)生時(shí)有啟動(dòng)記錄。誤動(dòng)裝置的啟動(dòng)記錄與其他裝置啟動(dòng)記錄一致，而它的零序電壓卻與其他裝置幾乎反向，導(dǎo)致縱聯(lián)方向保護(hù)的零序方向元件判斷為正向區(qū)內(nèi)故障。由于對(duì)側(cè)保護(hù)裝置判斷的也是正向故障，所以兩側(cè)縱聯(lián)方向保護(hù)動(dòng)作，無延時(shí)地跳開了進(jìn)線1兩側(cè)的斷路器。

通過以上分析發(fā)現(xiàn)可知，正是因?yàn)楸Ｗo(hù)裝置采集到的零序電壓反向(保護(hù)裝置使用的是自產(chǎn)零序電壓)，使得保護(hù)裝置將反向的區(qū)外故障判斷為區(qū)內(nèi)的正向故障，從而導(dǎo)致了保護(hù)裝置的誤動(dòng)作。

3 原因調(diào)查及分析

經(jīng)過對(duì)220 kV I母電壓互感器極性、變比的測(cè)試，排除了電壓互感器損壞的可能性;同時(shí)，對(duì)保護(hù)裝置的采樣和動(dòng)作特性進(jìn)行試驗(yàn)，也排除了保護(hù)裝置出錯(cuò)的可能性，因此，將事故原因定位于二次回路接線方面。

對(duì)220 kV I母電壓互感器二次回路進(jìn)行檢查，各組電壓的接線都正確，保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量的N相均由單獨(dú)的電纜引至主控室，在主控室一點(diǎn)接地且接地良好［3］。由于保護(hù)誤動(dòng)的原因是零序電壓異常，所以對(duì)電壓互感器二次回路的N相接線進(jìn)行了重點(diǎn)檢查，發(fā)現(xiàn)其二次回路的保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量的N相雖然都是分別由不同電纜引至主控室一點(diǎn)接地，但在端子箱處的N相也進(jìn)行了短接。同時(shí)，對(duì)二次電纜的走向進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)計(jì)量的二次電纜與保護(hù)、測(cè)量的二次電纜相距較遠(yuǎn)，形成了一個(gè)閉環(huán)狀接線。220 kV I母電壓互感器的二次回路接線情況如圖2所示。

圖2 二次回路接線圖

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，放在變化磁通量中的導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，跟穿過這一電路的磁通變化率成正比。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)用 ε表示，即 ε=nΔΦ/Δt［4］(式中:n 為感應(yīng)線圈匝數(shù);ΔΦ/Δt為磁通量的變化率)。

在110 kV線路發(fā)生故障時(shí)，變電站中磁場(chǎng)發(fā)生了變化，使得保護(hù)用的電壓互感器二次回路的N相中產(chǎn)生了一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)ε，由于誤動(dòng)線路的保護(hù)裝置使用的是自產(chǎn)零序電壓3U'0，經(jīng)過疊加，導(dǎo)致計(jì)算出的零序電壓失真，方向反向，形成3U'0，使得本來在3U0動(dòng)作區(qū)外的3I0進(jìn)入了3U'0的動(dòng)作區(qū)，導(dǎo)致了保護(hù)裝置的誤動(dòng)。其零序電壓向量圖如圖3所示。

根據(jù)以上推斷，將保護(hù)與計(jì)量N相在端子箱的短接線斷開，解開了N相的閉環(huán)狀接線，該線路運(yùn)行至今，沒有再出現(xiàn)過誤動(dòng)的情況。以上分析可以解釋此次故障的所有特征，證明了分析的正確性。

圖3 零序電壓向量圖

4 結(jié)束語(yǔ)

電壓互感器二次回路的缺陷是造成此次事故的根本原因，經(jīng)過對(duì)該地區(qū)所轄變電站的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，這種缺陷具有一定的普遍性，尤其是在運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的變電站中比較常見。當(dāng)變電站中的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，這種缺陷就會(huì)在一定條件下造成保護(hù)裝置的誤動(dòng)作。

為了保證電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)該將所有線路端子箱上的電壓互感器二次回路保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量N相的短接線去掉，從而將2條電纜分開，保證這3組回路的N相只在主控室短接后一點(diǎn)接地。這樣，就可有效避免本文中類似故障的發(fā)生。

［1］陳杰云.一起220 kV線路保護(hù)誤動(dòng)事故的分析和處理［J］.南方電網(wǎng)技術(shù)，2008(1):67 －74.

［2］國(guó)家電網(wǎng)公司.國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2005.

［3］國(guó)家電力調(diào)度中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答［M］.北京:中國(guó)電力出版社，1997.

［4］DL/T 5136—2001，火力發(fā)電廠、變電所二次接線設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程［S］.