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電流互感器多點(diǎn)接地檢測(cè)技術(shù)研究

王其林1鞏俊強(qiáng)1王哲1李永祥2

（1．深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000； 2．廣州市仟順電子設(shè)備有限公司，廣東 廣州 511430）

本問通過建立電流互感器二次回路多點(diǎn)接地故障電路模型，對(duì)電流互感器二次回路保護(hù)接地線及N線電流在發(fā)生接地故障前后的計(jì)算，并現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)論證分析結(jié)果，從而提出一種可用于現(xiàn)場(chǎng)在線檢測(cè)電流互感器多點(diǎn)接地故障的方法。

電流互感器二次回路多點(diǎn)接地故障;在線檢測(cè);節(jié)點(diǎn)電流

引言

《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置反事故措施要點(diǎn)》8.1電流互感器及電壓互感器的二次回路必須有且只能有一點(diǎn)接地。但由于施工錯(cuò)誤接線、絕緣破損等原因常常引起電流互感器二次回路出現(xiàn)多點(diǎn)接地故障，近年多起因?yàn)殡娏骰ジ衅鞫位芈范帱c(diǎn)接地故障導(dǎo)致的保護(hù)誤動(dòng)、拒動(dòng)事故發(fā)生。而目前電流互感器二次回路多點(diǎn)接地故障并無專用裝置進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。本文通過對(duì)電流互感器二次回路發(fā)生多點(diǎn)接地前后各電流特征量變化的分析計(jì)算，提出電流互感器二次回路多點(diǎn)接地在線檢測(cè)方法，并通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)論證分析結(jié)果。在此基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)接線方式、空間距離等因素提出一套可實(shí)現(xiàn)電流互感器二次回路多點(diǎn)接地在線告警檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)方案。該方案對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)電流互感器二次回路多點(diǎn)接地故障、及時(shí)處理從而避免更重大事故的發(fā)生具有很重要的意義。

1 電流互感器多點(diǎn)接地故障檢測(cè)原理

為了分析電流互感器多點(diǎn)接地二次回路在接地前后個(gè)電流參數(shù)的變化，我們首先將電流互感器二次回路等效為如圖1的電路。②為保護(hù)性接地點(diǎn)，我們將分析計(jì)算在沒有發(fā)生二次回路多點(diǎn)接地、相線發(fā)生接地、N線發(fā)生多點(diǎn)接地時(shí)節(jié)點(diǎn)②處各電流在三種情況下的變化。

1.1 無多點(diǎn)接地電路分析

如圖1，當(dāng)電流互感器二次回路不存在多點(diǎn)接地時(shí)，經(jīng)過節(jié)點(diǎn)②的電流有I．1、I．2、I．3。

在忽略分布電容影響的情況下，由于三相電流大小相等，且相位差為120度。因此：

如果用互感器1和互感器2在如圖位置分別測(cè)量I1和I2則有：在不存在電流互感器二次回路多點(diǎn)接地時(shí)，互感器1所測(cè)電流為0，互感器2所測(cè)電流為0。

1.2 相線發(fā)生多點(diǎn)接地分析

如圖2，假設(shè)在①處發(fā)生接地故障，Ib將會(huì)被分流為Ib1及Ib2。Ib1流經(jīng)負(fù)載從N線回到②點(diǎn)，而Ib1經(jīng)過故障接地點(diǎn)后流經(jīng)地網(wǎng)經(jīng)保護(hù)性接地線回到②點(diǎn)。

根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流定律：

圖1

圖2

地網(wǎng)電勢(shì)差的影響：由于變電站地電位的影響，①點(diǎn)與②點(diǎn)存在一定的電勢(shì)差，需要經(jīng)過電流互感器本體或者負(fù)載和大地才能形成回路，回路電阻較大，所以在一次系統(tǒng)無接地故障時(shí)這部分電流在相線接地分析時(shí)忽略。

互感器1和互感器2在如圖位置分別測(cè)量I1和I2則有：在電流互感器二次回路相線發(fā)生多點(diǎn)接地時(shí)，互感器1所測(cè)電流為 互感器2所測(cè)電流為即當(dāng)相線發(fā)生多點(diǎn)接地時(shí)，互感器1和互感器2將測(cè)得大小相等、方向相反的一組電流。

圖3

1.3 N線發(fā)生接地分析

如圖3，假設(shè)在③處發(fā)生接地故障，由于保護(hù)性接地點(diǎn)②與故障接地點(diǎn)③之間是導(dǎo)線直接相連，在地網(wǎng)電勢(shì)差Vs作用下將形成電流Is。

表1

表2

根據(jù)節(jié)點(diǎn)電流定律：

互感器1和互感器2在如圖位置分別測(cè)量I1和I2則有：在電流互感器二次回路N線發(fā)生多點(diǎn)接地時(shí)，互感器1所測(cè)電流為 互感器2所測(cè)電流為 。即當(dāng)N線發(fā)生多點(diǎn)接地時(shí)，互感器1和互感器2將測(cè)得大小相等、方向相反的一組電流。

1.4 結(jié)論

經(jīng)過上述三種情況分析，我們可以得出如下結(jié)論：當(dāng)電流互感器二次回路不存在多點(diǎn)接地故障時(shí)，I1和I2為0。當(dāng)電流互感器二次賄賂發(fā)生多點(diǎn)接地故障時(shí)，I1和I2幅值均不為0，且大小相等，方向相反。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2.1 原始數(shù)據(jù)測(cè)量

在深圳供電局12個(gè)運(yùn)行變電站進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量，共測(cè)量147組電流互感器接地線和N線的電流數(shù)據(jù)如表1。所測(cè)量電流互感器含蓋計(jì)量電流互感器、主變差動(dòng)保護(hù)電流互感器、線路保護(hù)電流互感器、母差差動(dòng)保護(hù)電流互感器。

2.2 模擬接地試驗(yàn)

因?yàn)槭窃谶\(yùn)行變電站進(jìn)行模擬接地試驗(yàn)，在充分考慮安全性的前提下，所有模擬接地試驗(yàn)均在計(jì)量組電流互感器進(jìn)行接地試驗(yàn)。一共進(jìn)行了16次接地試驗(yàn)，模擬接地時(shí)記錄接地狀態(tài)下N線電流及接地電流。數(shù)據(jù)如表2。

2.3 試驗(yàn)分析

（1）在147組測(cè)量電流互感器組中共141組電流互感器的原始N線電流及接地電流均小于5mA，占所測(cè)電流互感器總數(shù)的96%，符合理論分析結(jié)果；

（2）模擬接地前后除110kV蓮角II線計(jì)量組電流互感器電流無變化外其余15次試驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)電流互感器二次回路發(fā)生多點(diǎn)接地時(shí)，N線電流與接地電流存在明顯變化，且大小相等，符合理論分析結(jié)果；

（3）蓮角II線計(jì)量組電流互感器原始接地電流及N線電流均較大，當(dāng)模擬接地時(shí)無明顯變化。分析認(rèn)為該電流互感器的二次回路可能原始狀態(tài)時(shí)已經(jīng)存在多點(diǎn)接地故障；

（4）5個(gè)N線電流或接地電流不全部為0（均大于10 mA）的電流互感器，分析認(rèn)為分布電容影響、三相不平衡電流影響、測(cè)量時(shí)間上的不一致等因素可能導(dǎo)致出現(xiàn)該情況。后續(xù)研究時(shí)需要重點(diǎn)研究。

結(jié)語

通過上面的理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量數(shù)量，我們可以通過檢測(cè)電流互感器二次回路保護(hù)性接地點(diǎn)處接地電流及N線電流大小，比較幅值來判斷是否存在多點(diǎn)接地故障。該方法具有較高的可行性，首先電流檢測(cè)范圍只需要mA級(jí)，很容易實(shí)現(xiàn)。其次如果現(xiàn)場(chǎng)使用開口式電流互感器來檢測(cè)N線電流及接地電流，這樣現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的時(shí)候不用解線，而且檢測(cè)系統(tǒng)與電流互感器之間無任何電氣聯(lián)系，安全可靠。

[1]孟恒信，成健，侯娥．電流及電壓互感器一點(diǎn)接地方式思索與探討[J]．山西電力,2009．

[2]廣東省電力試驗(yàn)研究所．電壓互感器二次繞組中性點(diǎn)保護(hù)措施研究項(xiàng)目研究報(bào)告[R]．廣州:廣東省電力試驗(yàn)研究所,2008．

[3]何明峰，黎梓華．變電站改造前后安全參數(shù)分析[J]．氣象研究與應(yīng)用,2010．

[4]孫雅榕，劉衛(wèi)新．電流互感器二次故障原因分析與查找處理[J]．新疆電力技術(shù),2008．

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