龔俊祥，張菁，張曉磊

（1.國網(wǎng)山東省電力公司威海供電公司，山東威海264200；2.國網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南250001）

一起PT二次兩點(diǎn)接地引起的保護(hù)動(dòng)作異常分析

龔俊祥1，張菁1，張曉磊2

（1.國網(wǎng)山東省電力公司威海供電公司，山東威海264200；2.國網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南250001）

PT二次兩點(diǎn)接地且接地點(diǎn)之間接地網(wǎng)導(dǎo)通不良會(huì)影響繼電保護(hù)裝置動(dòng)作行為。針對(duì)一起因繼電保護(hù)動(dòng)作異常引起故障停電范圍擴(kuò)大的安全事故，分析了電網(wǎng)故障過程中在PT二次電壓正常時(shí)繼電保護(hù)的動(dòng)作行為，和PT二次兩點(diǎn)接地且接地點(diǎn)之間接地網(wǎng)導(dǎo)通不良造成接地網(wǎng)電位串入PT二次回路時(shí)繼電保護(hù)的動(dòng)作行為。接地網(wǎng)電位的串入引起保護(hù)裝置安裝處電壓值出現(xiàn)偏差，影響保護(hù)裝置元件計(jì)算結(jié)果，保護(hù)裝置拒動(dòng)或誤動(dòng)，造成電網(wǎng)事故擴(kuò)大。

PT二次兩點(diǎn)接地；繼電保護(hù)；拒動(dòng)；誤動(dòng)

0 引言

威海供電公司110 kV宋村變電站110 kV宋靖線保護(hù)動(dòng)作跳閘，1號(hào)主變保護(hù)動(dòng)作跳閘，110 kV澤宋線220 kV澤頭變電站側(cè)保護(hù)動(dòng)作跳閘，造成兩座110 kV變電站全站失電，澤庫大唐風(fēng)電場(chǎng)失壓停機(jī)。通過研究故障錄波器所錄故障信息，分析保護(hù)動(dòng)作行為，對(duì)此次故障的原因做出正確判斷。

1 宋村變電站運(yùn)行方式

宋村變電站110kV主接線為單母線分段，110kV澤宋線由220 kV澤頭變電站出線，接帶宋村站全站負(fù)荷，110 kV宋靖線為澤庫大唐風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)線路，接帶澤庫大唐風(fēng)電場(chǎng)升壓站，110 kV口宋線接帶口子變電站全站負(fù)荷，110 kV 4號(hào)、5號(hào)母線并列，1號(hào)主變110 kV側(cè)中性點(diǎn)接地刀閘處于合位，2號(hào)主變110 kV側(cè)中性點(diǎn)接地刀閘處于分位。宋村變電站110 kV主接線如圖1所示。

圖1 宋村變電站110 kV主接線

2 故障及處理經(jīng)過描述

23∶12∶24.185，110 kV宋村變電站110 kV宋靖線接地距離Ⅰ段保護(hù)動(dòng)作，1121開關(guān)跳閘，澤庫大唐風(fēng)電場(chǎng)與系統(tǒng)失聯(lián)停機(jī)；23∶12∶25.163，宋村站1號(hào)主變高后備保護(hù)零序Ⅲ段動(dòng)作，1號(hào)主變高、中、低壓側(cè)開關(guān)跳閘；23∶12∶26.174，220 kV澤頭站110 kV澤宋線零序Ⅲ段保護(hù)動(dòng)作，開關(guān)跳閘，110 kV宋村變電站、口子變電站全站失電。

故障后對(duì)110 kV宋靖線、澤宋線、口宋線進(jìn)行了查線排障，110 kV宋靖線、澤宋線線路正常，110 kV口宋線27號(hào)耐張塔C相瓷盤式絕緣子閃絡(luò)擊穿。

故障后提取宋村變電站110 kV故障錄波器錄波信息，故障時(shí)所錄電壓和電流相量值如表1～表4所示。

從表1、表2可以看出110 kV兩段母線電壓不一致，對(duì)宋村變電站110 kV母線PT二次回路進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)110 kV宋村變電站110 kV 4號(hào)、5號(hào)母線PT二次N600各在PT端子箱處接地，開口三角和保護(hù)二次繞組采用同一N600線引至主控室，并在電壓并列屏處連接。PT二次接線示意如圖2所示［1］。

圖2 PT二次接線圖

3 110kV口宋線、宋靖線等保護(hù)動(dòng)作行為分析

3.1 母線電壓計(jì)算分析

對(duì)于并列運(yùn)行的兩臺(tái)PT，序電壓應(yīng)一致，由于只有零序電壓及開口三角電壓不同，可以斷定是PT二次回路中串入了零序電壓分量，從PT二次接線圖可以看出，當(dāng)PT二次回路有兩個(gè)接地點(diǎn)時(shí)，某一原因造成兩個(gè)接地點(diǎn)之間有電位差時(shí)，在4號(hào)、5號(hào)母線PT的N600線上產(chǎn)生的壓降具有零序電壓特性，設(shè)4號(hào)母線PT二次實(shí)際零序電壓為U04，二次N600線上零序壓降為U06，根據(jù)U04+U06＝U04′＝85∠（-38°）V，，推算出4號(hào)母線PT二次實(shí)際零序電壓U04＝9∠15°V，N600線上零序壓降U06＝79∠（-43°）V；設(shè)5號(hào)母線PT二次實(shí)際零序電壓為U05，二次N600線上零序壓降為U07，根據(jù)，推算出5號(hào)母線PT二次實(shí)際零序電壓U05＝9∠15°V，N600線上零序壓降U07＝56∠135°V。

表1 4號(hào)母線電壓V

表2 5號(hào)母線電壓V

表3 110kV口宋線電流A

表4 110kV宋靖線電流A

4號(hào)母線上設(shè)備的保護(hù)裝置所采集的電壓為系統(tǒng)的二次電壓疊加上N600線上的電壓U06，即：UA4′＝UA4+U06，UB4′＝UB4+U06，UC4′＝UC4+U06。

5號(hào)母線上設(shè)備的保護(hù)裝置所采集的電壓為系統(tǒng)的二次電壓疊加上N600線上的電壓U07，即：UA5′＝UA5+U07，UB5′＝UB5+U07，UC5′＝UC5+U07［2］。

3.2 繼電保護(hù)動(dòng)作行為分析

因保護(hù)裝置所獲取的電壓已不是系統(tǒng)的實(shí)際電壓，必然對(duì)動(dòng)作條件造成影響。以5號(hào)母線上所帶110 kV宋靖線、口宋線為例。

1）故障時(shí)實(shí)際電壓電流相量如圖3所示（以A相正序電壓為基準(zhǔn)）。

圖3 故障時(shí)實(shí)際電壓電流相量

110 kV口宋線C相電流幅值為24 A，相位超前A相正序電壓角度為50°，母線C相電壓幅值為17.5 V，口宋線接地距離繼電器中C相工作電壓UC-（IC+ k3I0）ZZD＝26∠（-41°）V，極化電壓-U1C＝42∠（-60°）V，角差為19°（在-90°至90°之間），C相接地距離繼電器應(yīng)動(dòng)作；零序電流超前零序電壓角度為104°，零序方向?yàn)檎较?，零序元件?yīng)動(dòng)作。宋靖線A、B、C相電流幅值相位相同（因風(fēng)電場(chǎng)變壓器基本為中性點(diǎn)接地空載變壓器，序網(wǎng)圖中只有零序網(wǎng)絡(luò)中有零序電流流過），幅值為1.5 A，相位超前A相正序電壓角度為230°，三相接地距離繼電器、零序方向過流繼電器均不滿足動(dòng)作條件，不應(yīng)動(dòng)作。

2）因疊加N600線上零序壓降U07，5號(hào)母線上設(shè)備保護(hù)裝置獲取的電壓電流相量如圖4所示（以A相正序電壓為基準(zhǔn)）。

圖4 疊加U07后電壓電流相量

5號(hào)母線C相電壓幅值增大到實(shí)際值的4.4倍，角度也發(fā)生變化，口宋線接地距離繼電器中C相工作電壓UC-（IC+k3I0）ZZD＝58∠42°V，極化電壓-U1C＝42∠（-60°）V，角差為102°，大于90°，C相接地距離繼電器不動(dòng)作；零序電流滯后零序電壓角度為7°左右，零序方向?yàn)榉捶较?，零序方向過流繼電器不動(dòng)作。因宋靖線故障電流很小，各相工作電壓基本等于相電壓，從電壓電流相量圖可以看出，A、C兩相相電壓與負(fù)的正序電壓角差為90°～270°，接地距離繼電器不動(dòng)作，B相工作電壓UB-（IB+k3I0）ZZD≈U′B＝11∠140°V，極化電壓-U1B＝42∠60°V，角差為80°，因此應(yīng)是B相接地距離繼電器動(dòng)作跳閘。

3.3 PT二次接地點(diǎn)間電位差原因分析

為查明PT二次兩個(gè)接地點(diǎn)之間電位差產(chǎn)生的原因，對(duì)宋村變電站地網(wǎng)進(jìn)行了導(dǎo)通試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)全站地網(wǎng)分成兩部分，兩部分地網(wǎng)間阻值大約為0.3 Ω。經(jīng)追溯，認(rèn)定是宋村變電站擴(kuò)建110 kV 5號(hào)母線時(shí)，新擴(kuò)建地網(wǎng)部分與原地網(wǎng)部分沒有進(jìn)行有效連接，而4號(hào)母線PT端子箱接地于原地網(wǎng)，5號(hào)母線PT端子箱接地于擴(kuò)建地網(wǎng)（4號(hào)母線PT端子箱與主變接地點(diǎn)間阻值為50 mΩ，5號(hào)母線PT端子箱與主變接地點(diǎn)間阻值為350 mΩ）。當(dāng)口宋線線路發(fā)生接地故障，大部分接地電流通過線路避雷線流向宋村站，部分接地電流再通過5號(hào)母線地網(wǎng)、4號(hào)母線地網(wǎng)、澤宋線避雷線流向澤頭站，這樣故障接地電流就在兩個(gè)接地網(wǎng)間產(chǎn)生了壓差，此電壓差也加在了PT二次N600兩個(gè)接地點(diǎn)之間，電壓幅值約為135 V［3］。

4 故障分析結(jié)論

此次引發(fā)故障擴(kuò)大的原因是宋村變電站110 kV PT二次回路兩點(diǎn)接地，且接地點(diǎn)之間導(dǎo)通不良阻值較大，110 kV口宋線發(fā)生C相單相接地故障時(shí)，流過變電站接地網(wǎng)的故障電流在PT二次兩個(gè)接地點(diǎn)之間產(chǎn)生電位差，保護(hù)裝置采集的是不正確的PT二次電壓值，造成110 kV口宋線保護(hù)裝置該動(dòng)作而不動(dòng)作，110 kV宋靖線保護(hù)不該動(dòng)作而動(dòng)作，因110 kV口宋線保護(hù)裝置不動(dòng)作，故障持續(xù)存在，造成中性點(diǎn)接地的1號(hào)變壓器零序保護(hù)動(dòng)作跳閘，110 kV澤宋線澤頭變電站側(cè)零序保護(hù)動(dòng)作跳閘，切除口宋線線路接地故障。

5 結(jié)語

為防止PT二次回路串入接地網(wǎng)中的電位，引起PT二次電壓失真，PT二次回路一點(diǎn)接地是必要的，變電站接地網(wǎng)兼有泄流和均壓作用，對(duì)保障變電站內(nèi)人身和設(shè)備安全至關(guān)重要，不允許出現(xiàn)任何問題。為避免再次發(fā)生此類保護(hù)動(dòng)作異常擴(kuò)大停電范圍及其他可能由不合格接地網(wǎng)引起的事故，應(yīng)采取如下防范措施。第一，排查所有220 kV、110 kV變電站，對(duì)PT二次回路嚴(yán)格執(zhí)行GB／T 14285—2006《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》及國網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施有關(guān)規(guī)定的要求：取消N600端子箱處接地點(diǎn)，在主控室內(nèi)一點(diǎn)接地，來自電壓互感器二次回路的4根開關(guān)場(chǎng)引入線和互感器三次回路的2根開關(guān)場(chǎng)引入線必須分開，不得共用。第二，嚴(yán)格按Q／GDW 168—2008《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》周期性對(duì)所有220 kV、110 kV變電站進(jìn)行接地電阻測(cè)量和設(shè)備接地引下線導(dǎo)通測(cè)量，對(duì)一般設(shè)備要求導(dǎo)通情況良好，變壓器、避雷器、避雷針等接地電阻不大于200 mΩ，且導(dǎo)通電阻初值差不超過50%。

［1］何永華.發(fā)電廠及變電站二次回路［M］.北京：中國電力出版社，2012.

［2］朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，1995.

［3］傅知蘭.電力系統(tǒng)電氣設(shè)備選擇與實(shí)用計(jì)算［M］.北京：中國電力出版社，2004.

圖5 鉚釘脫落

3 結(jié)語

介紹超高頻檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、SF6分解物檢測(cè)及紅外熱像檢測(cè)等現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較為廣泛的新型帶電檢測(cè)檢測(cè)方法和原理。通過一起110 kV COMPASS開關(guān)帶電檢測(cè)應(yīng)用案例，說明了帶電檢測(cè)技術(shù)對(duì)于不停電狀態(tài)下發(fā)現(xiàn)COMPASS組合電器內(nèi)部故障，判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)具有重要意義，為設(shè)備停電檢修和安全運(yùn)行提供技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

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［2］郗曉光，張弛，滿玉巖，等.如何利用帶電檢測(cè)新技術(shù)查找組合電器缺陷［J］.電工技術(shù)，2011（5）：44－45.

［3］廖建平，駱曉龍.SF6氣體分解物測(cè)試在設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用［J］.高壓電器，2012，48（6）：109-111.

［4］李建明，朱康.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法［M］.北京：中國電力出版社，2001.

收稿日期：2014-11-19

作者簡介：

李琮（1985），男，工程師，從事高壓電氣試驗(yàn)工作。

Abnormal Operation of Protection Caused by Two Points Grounding in PT Secondary Circuit

GONG Junxiang1，ZHANG Jing1，ZHANG Xiaolei2
（1.State Grid Weihai Power Supply Company，Weihai 264200，China；2.State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China）

High resistance between two points grounding in PT secondary circuit tends to affect the operation behavior of relay protection equipment.In view of a safety accident of power failure expansion caused by abnormal operation of relay protection，operation behavior of relay protection is analyzed，both when the PT secondary circuit works in proper operating voltage and when under abnormal circumstance caused by the high resistance between two points grounding in PT secondary circuit.The introduction of the potential of grounding grids leads to voltage deviation of relay protection installation location，alters the calculation result of relay protection，which in consequence results in malfunction or failure of relay protection and the expansion of power failure ultimately.

two points grounding in PT secondary circuit；relay protection；failure to operate；malfunction

TM451

B

1007－9904（2015）04－0067－04

2014-11-23

龔俊祥（1972），男，高級(jí)工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃工作；

張菁（1975），女，高級(jí)工程師，從事變電設(shè)計(jì)工作；

張曉磊（1983），男，高級(jí)工程師，從事電網(wǎng)規(guī)劃工作。