PT 二次N600回路缺陷對保護影響分析

飛翔子華123 2021-05-24

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1　中性點接地不良引起的PT二次中性點電位偏移

繼電保護用電壓互感器的二次接線可簡化為圖1電路。圖中U*_a、U*_b、U*_c為 PT 二次三相電壓，Z_a、Z_b、Z_c為 PT 二次三相負載阻抗。

圖1　PT 二次接線簡化圖

根據(jù)圖1電路，可求得 PT 二次中性點的對地電壓U*_on，

式中，為 PT 二次三相電壓；Y_a、Y_b、Y_c為 PT 二次三相導納。正常運行時，_a+_b+_C=0，如果 PT 二次三相負載對稱或 PT 二次中性點接地良好，則U*_on=0。但在實際運行中，PT 二次負載并不完全對稱；同時，由于諸如接地網本身接地不良、接觸電阻過大以及接地線因銹蝕嚴重造成斷線等原因，將會造成 PT 二次中性點接地不良，在這種情況下 U*_on將不等于零，即 PT 二次中性點對地有電位偏移，而此中性點的電位偏移與 PT 的二次三相電壓疊加后，將會引起三相電壓對稱關系的改變。三相電壓的相位和幅值都將隨之而產生變化。當一次系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時，一次電壓的不對稱會使這一偏移更加明顯，這勢必會影響功率方向元件的動作。如偏移過大，就可能造成方向元件誤動。另外，對于 WXB -11 X 型微機保護的零序方向元件，同樣也存在上述問題。因為根據(jù) WXB-11 x型微機保護的原理，零序保護方向元件的3U*₀，在故障前未發(fā)生 PT 斷線的情況下均取用儀器內自產的3U*₀，即3 U*₀=U*_a+U*_b+U*_c，這樣，若 PT 二次中性點的對地電位發(fā)生偏移而引起 PT 二次三相電壓的的對稱關系發(fā)生變化，則自產 3U*₀=U*_a+U*_b+U*_c的相位也將出現(xiàn)偏移，從而也會對其方向元件的正確動作產生不利影響，進而造成零序方向保護的錯誤動作。這種情況在系統(tǒng)運行中已經出現(xiàn)過。比如，葛洲壩二江電廠就曾發(fā)生過因 PT 二次中性點接地不良，在區(qū)內接地故障時，由于零序方向元件拒動，而造成微機零序方向保護拒動的情況。

2.PT 二次接地方式錯誤造成的 PT 二次中性點電位偏移

根據(jù)《電力系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點》(以下簡稱《反措》)9.3條的規(guī)定，經控制室零相小母線 N600 連通的幾組電壓互感器二次回路，只應在控制室將N600 一點接地，各電壓互感器二次中性點在開關場的接地點斷開。而在實際運行中，特別是一些較老的變電站，由于設計中沒有注意到這一點，運行后又沒有機會執(zhí)行反措，其 PT二次中性點分別在開關場接地。我局的賈庵子變電站就是這種情況，其接線方式可以簡化如圖2所示。圖中電阻R是兩組 PT 中性接地點間大地電阻的等效電阻。

圖 2　中性點在開關場接地的
PT 二次接線示意圖

下面分析當一次系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時，如圖2所示接線方式的 PT 二次的電壓情況。假設某線路發(fā)生出口 A 相金屬性接地故障，理論上 PT 二次電壓向量應如圖3所示。圖中U*_ka、U*_kb、U*_kc為理論上的三相故障電壓。而實際上，由于兩組 PT 中性接地點的地電位并不等(其電位差可以看作是由于接地故障電流流經兩組 PT 二次接地點間的大地電阻 R所產生的壓降)，在 N 600 中將有電流 I*_n流過，其方向與接地故障電流同相。雖然 PT 二次中性點對地電位在開關場仍為零，但在保護屏上的N 600 處，由于I*_n 在 N 600 中流動產生了壓降，其對地電位將不為零，即相當于 PT 二次中性點的對地電位發(fā)生了偏移。偏移電壓的相位與接地故障電流同相。將這一偏移電壓與 PT 二次三相電壓相迭加，并取線路阻抗角為80°，就可以得到 PT 二次電壓的實際向量關系如圖4所示。圖中 U*_kb、 U*_kc為理論上的故障電壓， I*_ka為故障電流，Δ U*為偏移電壓，U*_ka、U*_kb、U*_kc為三相故障電壓的實際向量。在圖中我們可以看到，不僅二次電壓的幅值發(fā)生了變化(故障相 A 相電壓不為零，非故障相 B 相電壓升高， C 相電壓降低)，二次三相電壓的相位也發(fā)生了變化，這種情況亦會影響方向元件的正確動作。
　　另外，如果接線未執(zhí)行《反措》 9.7 條，關于來自電壓互感器二次回路的4根開關場引入線和互感器三次回路 2(3) 根開關場引入線必須分開，不得公用的要求。當線路出口發(fā)生接地故障時，由于零序電壓較高，在共用的 N 600 上將產生壓降，也會使 PT 二次中性點電位發(fā)生偏移，從而引起方向元件的錯誤判斷。
　　綜上所述，PT 二次中性點接地不良或接地方式錯誤，會造成 PT 二次中性點的對