張瑞明

（浙江浙能嘉華發(fā)電有限公司，浙江 嘉興314201）

0 引言

根據(jù)《繼電保護和電網(wǎng)安全自動裝置檢驗規(guī)程》以及《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求及編制釋意》規(guī)定：電流互感器的二次回路必須有且只能有一點接地，一般在端子箱經(jīng)端子排接地。但對于有幾組電流互感器連接在一起的保護裝置，則應(yīng)在保護屏上經(jīng)端子排接地[1-2]。

電流互感器二次側(cè)必須有且只能有一個接地點，如果電流互感器二次回路沒有接地點，則將使得電流互感器一次側(cè)的高電壓通過電流互感器一、二次線圈間對地分布電容傳遞到二次側(cè)，給人身及設(shè)備造成危險，一旦二次回路接地，則相當(dāng)于將二次側(cè)對地電容“固定”為零電位。如果二次回路存在多點接地，一方面會因火電廠接地網(wǎng)并非理想的等電位，將會在多點之間存在電位差，造成保護裝置或儀表采樣不精確；另一方面，一旦發(fā)生接地故障，接地電流還會在多點之間形成分流，使保護裝置采樣波形畸變和采樣值偏移，造成保護裝置的不正確動作。這樣一來，就會引起電力生產(chǎn)事故。

實際運行中，繼電保護運行維護人員多數(shù)情況下都是在保護發(fā)生誤動作后或者出現(xiàn)電流互感器CT（current transformer）斷線等嚴(yán)重情況時，才能通過分析判斷得出是CT二次回路發(fā)生多點接地，并沒有相關(guān)實時監(jiān)測二次回路接地情況的方式方法，不能及時發(fā)現(xiàn)事故隱患。同時，繼電保護運行維護人員還需花費大量時間去逐個排查端子，不僅工作量極大，巡檢效率低下，而且檢查時若未發(fā)現(xiàn)多點接地缺陷，在雷雨期間或雷電流影響下就會形成多點接地，將極大地延誤處理缺陷的時機[3-12]。針對此情況，我們研制了CT二次回路多點接地在線監(jiān)測報警裝置，此裝置能及時監(jiān)測、報警，隨時發(fā)現(xiàn)電流互感器二次回路發(fā)生兩點或多點接地，造成差動保護的誤動或拒動的現(xiàn)象，很好地解決了火力發(fā)電廠因繼電保護和安全自動裝置誤動或拒動造成的電力生產(chǎn)事故。

1 CT二次回路多點接地報警裝置設(shè)計

利用高精度鉗形電流互感器采集中性點N接地線電流，輸入高精度交流變送器進(jìn)行模擬量轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換過程如圖1所示），再將高精度交流變送器4～20 mA輸出量輸入可編程邏輯控制器PLC（programmable logic controller）采集模塊，與PLC設(shè)定定值（50 mA）進(jìn)行相與，由于CT二次回路發(fā)生多點接地導(dǎo)致交流變送器輸出量大于定值則觸發(fā)啟動繼電器K0，繼電器K0動作，繼電器K0常開接點K0-1閉合，觸發(fā)延時時間繼電器KT1、KT2，一旦KT1或KT2任意一個繼電器動作，則KT1或KT2常開接點閉合觸發(fā)繼電器K2，同時繼電器K2的常開接點K2-1串聯(lián)構(gòu)成自保持回路并且與復(fù)歸繼電器K3的常閉接點K3-1串聯(lián)構(gòu)成回路（如圖2所示）。

圖1 電流采集示意圖

圖2 CT二次回路多點接地報警裝置PLC程序控制示意圖

繼電器K2動作后，PLC輸出接點D0.1閉合去啟動就地閃光報警繼電器K4，繼電器K4動作，繼電器K4常開接點閉合去觸發(fā)就地閃光燈；繼電器K2動作，PLC輸出接點D0.2閉合去觸發(fā)報警繼電器K5，繼電器K5動作，繼電器K5常開接點K5-1閉合去啟動NCS大屏CT二次回路多點接地報警；運行維護人員發(fā)現(xiàn)報警信號后，可以復(fù)歸報警信號，按下復(fù)歸按鈕后，復(fù)歸繼電器K3常閉接點打開，斷開繼電器K2，報警返回；同時設(shè)置有直流電源監(jiān)視回路，直流電源消失時，繼電器Z1失電，繼電器Z1常閉接點閉合，發(fā)出NCS大屏直流電源消失告警信號（如圖3所示）。

圖3 CT二次回路多點接地裝置告警控制回路示意圖

2 CT二次回路多點接地報警裝置的設(shè)計思路

圖1 中，1為一點接地連接線接在CT二次回路接地點N與二次等電位地網(wǎng)M之間。滿足《繼電保護和電網(wǎng)安全自動裝置檢驗規(guī)程》中要求的電流互感器的二次回路必須有且只能有一點接地的要求。2為高精度鉗形電流互感器。采用開口CT鉗，采集電流互感器二次回路中性點N與接地網(wǎng)M之間接地線的電流，不會影響、改變原有CT二次回路接地線狀況，實時采集流過此接地線的電流，并將高精度鉗形電流互感器輸出電流數(shù)據(jù)輸入高精度交流變送器。3為高精度交流變送器，將交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的DC4～20 mA直流電流（通過250 Ω電阻轉(zhuǎn)換成DC1～5 V直流電壓供PLC使用），精度高，性價比高，穩(wěn)定性高，體積小，功耗小，抗干擾，防感應(yīng)雷電能力強，具有雷擊波飽和功能。

圖2 中，4為中間繼電器K0，用于連接PLC與門輸出接點，當(dāng)采集到接地線電流大于設(shè)定電流定值時，與門輸出值為1，觸發(fā)繼電器K0，繼電器K0動作，常開接點K0-1閉合。5為延時時間繼電器KT1。繼電器K0動作后，經(jīng)過設(shè)定延時，躲過擾動后，常開接點KT1-1、KT1-2閉合，觸發(fā)出口繼電器K2。6為延時時間繼電器KT2。設(shè)置2個時間繼電器，用于防止環(huán)境因素造成的不穩(wěn)定因素干擾，只有2個時間繼電器同時動作才能觸發(fā)出口繼電器K2。同時，延時時間繼電器常開接點KT1-1、KT1-2先并聯(lián)再與延時時間繼電器常開接點KT2-1、KT2-2并聯(lián)之后進(jìn)行串聯(lián)，再與出口繼電器K2、復(fù)歸繼電器K3常閉接點K3-1串聯(lián)。利用兩副常開接點先并聯(lián)再串聯(lián)，可有效避免誤動或拒動的可能性。7為出口繼電器K2。出口繼電器動作之后，為了防止接地線電流返回導(dǎo)致信號消失，設(shè)置有K2繼電器常開接點K2-1進(jìn)行串聯(lián)，構(gòu)成自保持回路，以便提醒運行維護人員曾發(fā)生過多點接地，只不過由于負(fù)荷電流變動等原因?qū)е滦盘柗祷亍?、9、10共同構(gòu)成復(fù)位模塊，其中10為復(fù)歸按鈕。運行檢修人員確認(rèn)信號后，按下復(fù)位鍵，復(fù)位相關(guān)回路的告警信號、聲光信號，所述復(fù)位回路閉合后，復(fù)歸繼電器K3動作，其常閉接點K3-1打開以斷開繼電器K2回路，告警信號消失。

圖3 中，11為聲光報警繼電器K4，安裝于就地，接收到PLC的開出接點后，K4繼電器線圈得電，K4繼電器常開接點閉合去觸發(fā)聲光報警裝置。12為聲光報警裝置。當(dāng)K4繼電器常開接點閉合觸發(fā)聲光報警裝置時，聲光報警裝置同時發(fā)出聲音和光進(jìn)行報警。13為電阻元件。電阻器是一個限流元件，它可限制通過它所連支路的電流大小。14為NCS告警信號繼電器K5。安裝于就地，接收到PLC的開出接點后，K5繼電器線圈得電，K5繼電器常開接點閉合去觸發(fā)NCS多點接地報警，NCS大屏彈出“**CT二次回路多點接地”告警信息。15為中間監(jiān)視繼電器Z1。16為多點接地和直流失點報警信號裝置。中間監(jiān)視繼電器Z1用于監(jiān)視直流110 V電源，當(dāng)直流電源消失時，繼電器Z1失電，繼電器Z1常閉接點閉合去觸發(fā)CT二次回路多點接地告警裝置直流電源消失報警，NCS大屏彈出“CT二次回路多點接地告警裝置直流電源消失”告警信息。

3 CT二次回路多點接地報警裝置的邏輯功能

CT二次回路多點接地在線監(jiān)測裝置，通過高精度鉗形電流互感器、高精度變送器、PLC邏輯模塊、出口繼電器、監(jiān)視繼電器的合理配合，實現(xiàn)了對火力發(fā)電廠繼電保護CT接地線電流的實時在線監(jiān)測功能。PLC模塊具有邏輯判斷功能，將CT二次接地線電流進(jìn)行比較分析，并對超過整定限值動作電流50 mA的經(jīng)過邏輯判斷發(fā)出告警信息，顯示CT二次回路發(fā)生多點接地。通過告警回路及時通知運維人員處理，消除安全隱患，降低區(qū)外故障保護誤動或區(qū)內(nèi)故障保護拒動的可能，提高運行效率。

CT二次回路多點接地在線監(jiān)測裝置體積小，功能擴展性強，可以同時實現(xiàn)對繼電保護室多組CT二次回路的監(jiān)視功能，并且安裝方便，不影響繼電保護裝置的安全穩(wěn)定運行。

4 結(jié)束語

本文研發(fā)設(shè)計的CT二次回路多點接地實時在線監(jiān)測報警裝置，能夠?qū)崟r監(jiān)測火電廠電流互感器二次接地點的接地狀況。電流互感器二次回路一旦發(fā)生多點接地，能及時觸發(fā)相關(guān)報警，發(fā)現(xiàn)安全隱患，避免區(qū)外故障保護誤動或區(qū)內(nèi)故障保護拒動，保障機組的安全穩(wěn)定運行。