廖華興，徐子利，袁曉青，陳杰云，王躍強(qiáng)，張曉東

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局 廣東 佛山 528000）

電力系統(tǒng)TV二次回路異常造成保護(hù)及安全自動裝置誤動或拒動[1-3]，嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。同時，由于TV二次回路異常缺陷形式多樣，又缺乏有效的檢測及處理手段，造成TV二次回路異常引起的保護(hù)不正確動作事件時有發(fā)生[2-5]。

本文通過對TV二次回路中性點多點接地的分析，提出檢測方法，研究開發(fā)了TV二次回路中性多點接地在線監(jiān)測裝置，并結(jié)合實際案例重點對TV二次回路中性點多點接地情況在線檢測結(jié)果進(jìn)行說明及驗證。

1 TV二次回路多點接地分析與檢測

1.1 TV二次回路多點接地危害分析

TV二次回路的正確性對保障系統(tǒng)安全運行起到非常重要的作用。因TV二次回路連接設(shè)備繁多、延伸范圍廣、人為的接線錯誤等原因出現(xiàn)在一個電氣連接的TV二次回路中出現(xiàn)多點接地，導(dǎo)致保護(hù)的不正確動作，造成大面積停電事故在系統(tǒng)時有發(fā)生。

1）燒毀屏蔽層

二次回路是通過電纜連接的，當(dāng)接地網(wǎng)上出現(xiàn)短路電流或雷擊電流時，由于電纜屏蔽層兩點的電位不同，使屏蔽層內(nèi)流過電流，可能燒毀屏蔽層。當(dāng)屏蔽層內(nèi)流過電流時，對每個芯線將產(chǎn)生干擾信號。

2）保護(hù)失效

在電流二次回路中，如果正好在繼電器電流線圈的兩側(cè)都有接地點，一方面兩點接地點和地所構(gòu)成的并聯(lián)回路會短路電流線圈，使通過電流線圈的電流大為減少；另一方面在發(fā)生接地故障時，短路電流Ik就可能流過變電站地網(wǎng)，在二次兩接地點間形成電位差Uk，這將在電流線圈中產(chǎn)生極大的額外電流，如圖 1所示。

這兩種原因會造成通過繼電器電流線圈的電流與電流互感器二次通入的故障電流存在極大差異，導(dǎo)致保護(hù)裝置動作的不正確，以至于造成大面積停電事故。

3）計量誤差

二次壓降是電能計量誤差的一個重要來源，它反映了電能表進(jìn)線側(cè)電壓相對落地箱側(cè)電壓的偏移程度。二次壓降的大小直接影響電能計量的準(zhǔn)確性，因此《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》對各類電能計量裝置的二次壓降提出了明確的指標(biāo)要求，個別企業(yè)也對與自身相關(guān)的關(guān)口計量點二次壓降提出了更高的指標(biāo)要求。研究電壓互感器二次壓降產(chǎn)生的原因，對探索降低二次壓降的措施具有十分重要的意義。

1.2 TV二次回路多點接地原理分析

圖1 TV二次回路多點接地回路圖Fig.1 The two time TV loop multipoint grounding circuit diagram

TV二次回路中性線多點接地，將造成TV二次回路中性點對地電位發(fā)生偏移，導(dǎo)致保護(hù)方向元件的不正確動作，將造成保護(hù)裝置的拒動或誤動[6]。

當(dāng)TV二次回路中性線發(fā)生多點接地時，其中性點N600的電位為：

式（1）中，E1、E2、…、Ei為各 TV 中性點電位，Y1、Y2、…、Yj為各TV中性點到TV并列屏N600之間的導(dǎo)納。

從而，各TV中性點的附加偏移電壓為：

由于式（2）中附加偏移電壓的存在，對采取TV二次回路采用零相接地的系統(tǒng)會造成各相電壓及零序電壓的異常。

由式（1）、（2）可知，當(dāng)TV二次回路發(fā)生多點接地后，由于偏移電壓的存在，致使TV二次電壓幅值和相位發(fā)生偏移，造成繼電保護(hù)裝置的方向元件方向判斷錯誤，在區(qū)內(nèi)故障時，繼電保護(hù)將發(fā)生拒動，在區(qū)外故障時，繼電保護(hù)將發(fā)生誤動。

2 TV二次回路中性點多點接地在線監(jiān)測裝置研究與開發(fā)

目前，TV二次回路中性點多點接地因缺少相應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備對二次回路接地情況進(jìn)行檢測，導(dǎo)致現(xiàn)場人員無法及時發(fā)現(xiàn)二次回路中性點多點接地故障，從而造成系統(tǒng)故障時保護(hù)裝置的不正確動作。

2.1 TV二次回路中性多點接地現(xiàn)象

2.1.1 多點接地存在方式

1）計量繞組在落地端子箱處接地，其計量二次回路采用4芯電纜到控制室，在控制室的測控單元或電能表屏處電壓回路又存在一個以上的接地點，從而構(gòu)成多點接地。接地情況如圖2所示。

圖2 計量回路多點接地示意圖Fig.2 Schematic of multipoint grounding of measuring circuit

2）多繞組的電壓互感器各繞組在TV落地端子箱處共零線（N線），而各繞組分別在各自的控制小室接地，各繞組通過端子箱處的公共零線形成多點接地，接線示意圖如圖3所示。

圖3 計量保護(hù)回路多點接地示意圖Fig.3 Schematic of multipoint grounding of measurement and protection circuit

2.1.2 TV二次回路多點接地分析

由于任一開關(guān)場的接地網(wǎng)并不是一個理想的等電位面，當(dāng)電壓互感器二次回路不是通過一點接于接地網(wǎng)，因各接地點之間的電位并不是完全一致，運行時就會產(chǎn)生地電流。在多點接地情況下，如果電能表側(cè)存在一個接地點，那么電能表的每相電壓將在正常電壓的基礎(chǔ)上迭加一個地電壓，從而使得電能表處的電壓幅值和相角都發(fā)生了改變；此時測得的TV二次回路電壓降就會表現(xiàn)出三相電壓降相差較大，而且三相電壓降的比差和角差有正有負(fù)。TV二次回路多點接地，三相對稱關(guān)系被打破，各相二次壓降產(chǎn)生差異，導(dǎo)致某相電壓比差為正，某相電壓比差為負(fù)，某相電壓角差為正，某相電壓角差為負(fù)等現(xiàn)象。當(dāng)控制小室接地點的電位發(fā)生波動時，負(fù)序電壓和零序電壓的相位和幅值都會發(fā)生變化，最終表現(xiàn)出來的三相電壓相位和幅值也會做相應(yīng)的變化，從二次壓降測試結(jié)果表現(xiàn)出來的情況，就是比差和角差有正有負(fù)的現(xiàn)象。

2.2 裝置設(shè)計和監(jiān)測方法

針對TV二次回路多點接地原理及特點的研究分析，通過分流法的檢測原理對已有接地線兩端注入一恒流信號，通過比較接地點處電流信號與所發(fā)電流信號大小來確定是否存在多點接地，下面對這種檢測原理進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.2.1 分流法測量多點接地原理

分流法測量多點接地原理圖如圖4所示。

其中：1－鉗形電流表；2—交流電壓表；3—交流電流表；4—恒流信號源

2.2.2 裝置測量步驟及判斷方法

1）如圖4所示，先關(guān)閉恒流源，將各部份接入裝置與接地點之間。

2）開啟恒流源，調(diào)節(jié)恒流源輸出電流大小，使其在0～0.2 A之間變化，記錄鉗形電流表的電流I1及交流電流表電流值I2。

由圖4可以看出，I1=I2+I3

圖4 分流法測量多點接地原理圖Fig.4 Multipoint grounding diagram of shunt measurement

3）若試驗過程中 I1一直小于 I2，則 I3不等于零，可判定該站有兩點或多點接地現(xiàn)象。若試驗結(jié)果為I1一直保持與I2幾乎相等，則I3幾乎為零，可判定該站為一點接地。

2.3 TV二次回路在線監(jiān)測裝置的設(shè)計與實現(xiàn)

2.3.1 TV二次回路在線監(jiān)測裝置的設(shè)計

依據(jù)TV二次多點接地原理及判斷方法，研究開發(fā)了TV二次回路在線監(jiān)測裝置。本裝置由信號發(fā)生、檢測、傳感器等幾部分組成。以高性能M C U為核心，以及恒流分流檢測模塊、報警模塊、高精度傳感器、顯示LCD等組成，其原理框圖如圖5所示。

圖5 TV二次回路在線監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)圖Fig.5 The two loop on-line monitoring device structure diagram

恒流源的分流模塊產(chǎn)生0～0.2 A，其電壓幅值限制在50 mV以內(nèi)。

電壓信號、傳感器信號、電流信號送到CPU處理器，做為TV二次回路接地情況的判斷依據(jù)。

LCD顯示部分會顯示檢測模式、電壓大小、電流大小、二次回路接地情況等信息。

CPU處理器對高精度傳感器的輸入電流進(jìn)行電流信息進(jìn)行采集，同時監(jiān)測電壓信息，通過CPU處理器智能判斷TV二次回路多點接地情況，及時通過報警模塊發(fā)布短信。

2.3.2 TV二次回路在線監(jiān)測裝置的安裝與實現(xiàn)

圖6 在線監(jiān)測裝置安裝圖Fig.6 Installation drawing of online monitoring device

通過安裝于TV二次回路中性線N600的漏電流傳感器和交流變送器將I1和I2傳至在線測試儀，通過對電流I1和I2的差流I判斷二次回路的多點接地情況。

3 算 例

本裝置于2014年7月在佛山電網(wǎng)220 kV平勝站220 kV TV并列屏安裝并投入試運行。

1）2014年7月至2014年10月在線測試結(jié)果（選取6個時間點）。

2）上表中第6條記錄為多點接地，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，在10月21日上午9時22分220 kV文平乙線進(jìn)行保護(hù)改造過程中，誤將220 kV文平乙線主一保護(hù)屏TV二次回路N600接地，造成TV二次回路兩點接地，拆除該接地點，差流I恢復(fù)正常。

表1 220 kV平勝站TV二次回路在線監(jiān)測結(jié)果Tab.1 220 kV Pingsheng station TV secondary circuit on-line monitoring results

4 結(jié) 論

TV二次回路多點接地嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，預(yù)防TV二次回路異常顯得尤其重要，通過在TV二次回路加裝在線監(jiān)測裝置，及時有效地發(fā)現(xiàn)并消除二次回路隱患，將有效地避免繼電保護(hù)及安全自動裝置不正確動作給電網(wǎng)安全造成的威脅。

1）按照分流法原理研制的TV二次回路在線監(jiān)測裝置能及時地發(fā)現(xiàn)N600多點接地故障，有效避免繼電保護(hù)及安全自動裝置的不正確動作事件的發(fā)生。

2）按照分流法研制的TV二次回路在線監(jiān)測裝置能夠自動在線準(zhǔn)確檢測N600多點接地故障，且不受接地故障點距離的限制，具有良好的抗干擾性和穩(wěn)定性。

3）按照分流法研制的TV二次回路在線監(jiān)測裝置采用了分辨率高達(dá)0.1 mA的高精度傳感器，具有高精度、線性好、大范圍檢測能力等優(yōu)勢，對TV二次回路多點接地具有準(zhǔn)確的判斷能力。

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