王獻(xiàn)志，張兵海，魏穎麗，何 磊，薛玉石

(1.國網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021;2.國網(wǎng)河北省電力有限公司，石家莊 050021;3.國網(wǎng)河北省電力有限公司石家莊供電分公司，石家莊 050000)

線路高頻零序保護(hù)誤動(dòng)分析

王獻(xiàn)志1，張兵海1，魏穎麗2，何 磊1，薛玉石3

(1.國網(wǎng)河北省電力有限公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021;2.國網(wǎng)河北省電力有限公司，石家莊 050021;3.國網(wǎng)河北省電力有限公司石家莊供電分公司，石家莊 050000)

從理論上分析一次系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，電壓互感器二次回路多點(diǎn)接地對(duì)保護(hù)感受電壓的影響，并通過對(duì)一起線路高頻零序保護(hù)誤動(dòng)故障時(shí)刻保護(hù)裝置錄波數(shù)據(jù)和保護(hù)室N600網(wǎng)絡(luò)分析，驗(yàn)證了電壓二次回路多點(diǎn)接地對(duì)保護(hù)感受電壓的影響和對(duì)電網(wǎng)造成的危害。

電壓互感器；多點(diǎn)接地；繼電保護(hù)；二次回路

為確保人身和二次設(shè)備的安全,《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》中規(guī)定公用電壓互感器的二次回路只允許在控制室內(nèi)有1點(diǎn)接地, 獨(dú)立的、與其他電壓互感器的二次回路沒有電氣聯(lián)系的二次回路應(yīng)在開關(guān)場(chǎng)1點(diǎn)接地[1]。如果電壓互感器二次回路2(多)點(diǎn)接地，則將在一次系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，由于參考點(diǎn)電位的影響，造成保護(hù)裝置感受到的二次電壓與實(shí)際故障電壓不對(duì)應(yīng)。同時(shí)由于存在分流回路，使通過保護(hù)裝置的零序電流也會(huì)出現(xiàn)較大偏差,從而導(dǎo)致保護(hù)裝置的不正確動(dòng)作[2]。以下通過一則實(shí)例來分析電壓互感器的二次回路2點(diǎn)接地如何引起線路高頻零序保護(hù)誤動(dòng)。

1 故障概述

如圖1所示線路3發(fā)生V相接地故障，線路兩側(cè)保護(hù)均快速動(dòng)作，跳開V相斷路器，重合閘動(dòng)作，重合成功。與此同時(shí)線路1兩側(cè)高頻保護(hù)CSL-101A動(dòng)作(高頻零序出口)，跳開線路V相斷路器并重合成功。線路1兩側(cè)LFP-931C保護(hù)啟動(dòng)未出口。3.9 s后線路3再次發(fā)生V相接地故障，線路3兩側(cè)保護(hù)均快速動(dòng)作跳開三相開關(guān)。經(jīng)調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，A電廠TV二次回路存在2點(diǎn)接地，導(dǎo)致線路1高頻保護(hù)區(qū)外誤動(dòng)。

2 故障原因查找

2.1 錄波數(shù)據(jù)分析

線路1高頻保護(hù)CSL-101A動(dòng)作后，分別調(diào)取故障錄波圖及線路1CSL-101A錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。首先，對(duì)故障錄波圖中母線的零序電壓與線路1零序電流波形進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)A電廠側(cè)故障時(shí)刻零序電流超前零序電壓約-80°，因此此次故障應(yīng)為區(qū)外故障，初步判斷為由線路3第一次故障引起的線路1高頻保護(hù)CSL-101A誤動(dòng)作。

圖1 一次系統(tǒng)示意

其次，對(duì)線路1CSL-101A保護(hù)動(dòng)作時(shí)刻錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)故障時(shí)刻裝置自產(chǎn)零序電流3I0的角度超前自產(chǎn)零序電壓3U0大約175°(根據(jù)三相電壓采樣點(diǎn)計(jì)算得出)，在保護(hù)動(dòng)作區(qū)域內(nèi)，零序方向過流的動(dòng)作區(qū)是18°～180°，且故障電流大于零序保護(hù)的動(dòng)作門檻值0.12 A，所以保護(hù)動(dòng)作。

對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)兩裝置記錄的電壓量差別較大，因此懷疑保護(hù)電壓回路可能存在異常。為進(jìn)一步證實(shí)上述判斷，調(diào)取故障時(shí)刻A電廠所有啟動(dòng)的保護(hù)錄波圖發(fā)現(xiàn)，線路3 發(fā)生V相故障時(shí)保護(hù)所錄波形的V相電壓并沒有明顯降低，U相電壓稍有降低，W相電壓稍有升高，且零序電壓與零序電流的角度也變得毫無規(guī)律。初步判斷A電廠保護(hù)電壓回路存在異常。

2.2 故障原因排查判斷

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有保護(hù)柜、控制屏、就地端子箱TV二次回路逐個(gè)排查，發(fā)現(xiàn)在2313(1號(hào)發(fā)電機(jī)出口開關(guān))斷路器保護(hù)屏內(nèi)，EYH(1號(hào)發(fā)電機(jī)主變壓器高壓側(cè)二次電壓)N600與網(wǎng)控YMN短接，因此導(dǎo)致TV二次回路2點(diǎn)接地。一個(gè)接地點(diǎn)在網(wǎng)控樓7號(hào)控制屏，另一個(gè)接地點(diǎn)在一單元發(fā)變組保護(hù)A柜(經(jīng)與電廠核實(shí)后確定，此寄生回路是2015年對(duì)2313斷路器保護(hù)進(jìn)行改造時(shí)產(chǎn)生)如圖2所示。將2個(gè)回路分開后同時(shí)用PTN600一點(diǎn)接地查找儀對(duì)電壓互感器二次回路中性點(diǎn)N600進(jìn)行測(cè)量[3]，TV回路中性點(diǎn)N600不再存在2點(diǎn)接地情況。

3 保護(hù)動(dòng)作分析

3.1 電壓回路2點(diǎn)接地對(duì)保護(hù)的影響

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，地網(wǎng)中有電流流過，接地網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中各點(diǎn)之間將不再完全等電位。以n點(diǎn)為電壓基準(zhǔn)點(diǎn)，即Un=0，設(shè)m、n2點(diǎn)間壓降為Umn，其與流過的電流同相。

圖2 TV回路2點(diǎn)接地示意

圖3 TV2點(diǎn)接地時(shí)系統(tǒng)V相故障相量

3.2 2次故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作分析

通過上述理論對(duì)A電廠網(wǎng)控室YMN網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行分析，隨著YMN從n點(diǎn)到m點(diǎn)，其路徑上的保護(hù)裝置受干擾源ΔU的影響越來越大，其中西柳線與西正II線保護(hù)沒有分布在n點(diǎn)到m點(diǎn)之間，因此它們的電壓二次回路中不受干擾源ΔU的影響，西柳線與西正II線保護(hù)能正常反應(yīng)故障時(shí)刻的電氣量。

表1按照保護(hù)裝置在網(wǎng)控YMN上從n點(diǎn)到m點(diǎn)的走向?qū)€路3第一次故障時(shí)保護(hù)裝置的錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置感受電壓受到的影響與理論分析相同。

表1 保護(hù)錄波數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

保護(hù)名稱故障相UW/V零序電壓/V故障電流超前電壓角度/(°)零序電流超前電壓角度/(°)西柳線(RCS931BMV)67.5620.84479.546-74.3西正II(PSL603GD)68.7620.48386.5-90西正I(RCS931BMV)74.5121.1685.21-160.9西正I(PSL603GD)73.5921.3189-172西北線(RCS931BMV)73.5520.3966.6425.2西北線(PSL603GD)73.6220.947219西托線(CSC103A)75.6121.35-806西平II線(NSR303G)75.7422.54-77.91.8西平I線(NSR303G)78.5724.44-60.6-9.5線路1(CSL101)78.124.960175

故障錄波器電壓N線到網(wǎng)控室YMN接地點(diǎn)n的距離最短，它的阻抗Z0n最小，作用到電壓二次回路中的干擾源ΔU也最小，因此TV 2點(diǎn)接地對(duì)故障錄波器采集電壓的影響也最小。同理TV 2點(diǎn)接地對(duì)線路1保護(hù)采集電壓影響最大。由上述分析可知，受ΔU和負(fù)荷電流的影響，在線路3第一次故障時(shí)刻線路1保護(hù)裝置自產(chǎn)零序電流3I0的角度超前自產(chǎn)零序電壓3U0約175°(如圖3所示)，落在保護(hù)動(dòng)作區(qū)域，從而引起線路1高頻零序保護(hù)的不正確動(dòng)作。

線路3第一次故障時(shí)引起線路1高頻零序保護(hù)誤動(dòng)，CSL101A高頻零序保護(hù)動(dòng)作后即退出運(yùn)行，只有當(dāng)故障相重合成功且三相電流值大于保護(hù)有流定值100 ms后才能再次投入。從線路3第一次故障重合成功到第二次故障，線路1相電流一直小于CSL101A高頻零序保護(hù)有流定值0.1 A，高頻零序保護(hù)一直在退出狀態(tài)。線路3二次故障時(shí)間只有60 ms左右，CSL101A的零序后加速動(dòng)作延時(shí)為100 ms，所以當(dāng)線路3第二次故障時(shí)沒有引起線路1CSL101A保護(hù)的再次誤動(dòng)。

4 結(jié)束語

電壓互感器二次回路接地問題易被忽視且不易檢查，但是一旦問題產(chǎn)生，會(huì)帶來嚴(yán)重的影響。電壓互感器二次回路接地問題大多是因?yàn)樵诨ɑ蚋脑爝^程中沒有嚴(yán)格執(zhí)行反措要求而形成的。所以在基建改造、質(zhì)檢驗(yàn)收、日常維護(hù)各個(gè)階段要加強(qiáng)電壓互感器二次回路中性點(diǎn)接地的管理，嚴(yán)格執(zhí)行反措要求，堅(jiān)決杜絕因電壓互感器二次回路接地問題而引起的事故，以消除危及繼電保護(hù)安全運(yùn)行的隱患，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] 國家電網(wǎng)公司．國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施(修訂版) [M]．北京：中國電力出版社，2012.

[2] 李志興，許志華．電壓互感器二次回路接地點(diǎn)的分析[J]．電力自動(dòng)化設(shè)備，2010(30)：141-143.

[3] 王獻(xiàn)志，任江波，范景哲．電壓互感器二次回路多點(diǎn)接地查找新方法[J]．河北電力技術(shù)，2014，33(2)：40-42.

[4] 張 帆 ，李一泉 ，袁亮榮 ，等．電壓互感器二次回路接地研究[J]．廣東電力，2008(4)：5-8.

High-frequency Zero Phase-sequence Protection Mis-operation Analysis

Wang Xianzhi1,Zhang Binghai1,Wei Yingli2,He Lei1,Xue Yushi3

(1.State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China;2.State Gird Hebei Eiectric Power company Co.Ltd.Shijiazhuang 050021,China;3.State Grid Hebei Electric Power Company Co.Ltd. Shijiazhuang Power Supply Branch,Shijiazhuang 050000,China)

When power system happen earth fault,the voltage of relay protection will be affected by multi grounding points in secondary circuit of voltage transformer.This paper takes analysis on the philosophy of this phenomenon,and clarifies the mis-operation resons of the high-frequency zero phase-sequence protection through the fault waveform and the network diagram of N600,verifies the harm of multipoint grounding in secondary circuit of voltage transform.

voltage transformer；multipoint grounding；relay protection；secondary circuit

2017-04-20

王獻(xiàn)志(1980-)，男，高級(jí)工程師，主要從事繼電保護(hù)工作。

TM31

B

1001-9898(2017)06-0058-02

本文責(zé)任編輯：王洪娟