一起二次電壓畸變引起的保護(hù)動作事故分析

趙 琛 趙曉東

（國網(wǎng)安徽省電力公司宿州供電公司，安徽 宿州 234000）

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一起二次電壓畸變引起的保護(hù)動作事故分析

趙 琛 趙曉東

（國網(wǎng)安徽省電力公司宿州供電公司，安徽 宿州 234000）

本文介紹了220kV 某線路連續(xù)兩次發(fā)生第二套光纖閉鎖保護(hù)動作的事故過程?，F(xiàn)場分析查找，發(fā)現(xiàn)電壓二次回路中中性點(diǎn)N600虛接是導(dǎo)致此次事故的原因。中性點(diǎn)虛接導(dǎo)致二次電壓波形畸變，并最終導(dǎo)致反方向故障時零序方向保護(hù)動作。通過深入分析保護(hù)動作原因，為以后同類型的故障分析提供參考，并從現(xiàn)場運(yùn)維角度提出了避免此類事故的辦法。

線路保護(hù)；縱聯(lián)零序方向保護(hù)；電壓波形畸變

220kV 某線路配備了雙套保護(hù)，其中第一套為微機(jī)光纖縱差保護(hù)、第二套為微機(jī)光纖閉鎖保護(hù)。某日，220kV 此線路區(qū)外發(fā)生 B相瞬時接地故障第二套光纖閉鎖保護(hù)動作，跳開B相開關(guān)，重合閘動作，開關(guān)重合成功。數(shù)小時后，該線路再次發(fā)生區(qū)外B相瞬時接地故障，第二套光纖閉鎖保護(hù)動作，再次跳開B相開關(guān)，重合閘動作，開關(guān)重合成功。

1 保護(hù)動作情況

故障發(fā)生后，檢查相關(guān)設(shè)備。220kV ××線路第二套光纖閉鎖保護(hù)裝置：××年××月××日 00點(diǎn)57分09秒保護(hù)啟動，41ms縱聯(lián)零序方向保護(hù)動作，B相開關(guān)跳開，882ms重合閘動作，B相重合，重合成功，保護(hù)測距0km。××年××月××日06點(diǎn)37 分10秒保護(hù)又一次啟動，41ms縱聯(lián)零序方向保護(hù)動作，B相開關(guān)跳開，882ms重合閘動作，B相重合，重合成功，保護(hù)測距0km。兩次動作波形圖相似，如圖1所示。

圖1　故障波形圖

從圖1中可以看出，故障發(fā)生時，B相電流IB明顯升高，零序電流3I0明顯增大，同時B相電壓降低。

2 事故處理過程

專業(yè)人員到現(xiàn)場后，首先打印了220kV ××線路第二套微機(jī)光纖閉鎖保護(hù)的兩次跳閘報告，在通過跳閘報告分析故障過程時，發(fā)現(xiàn)波形圖上故障前及故障中二次電壓波形發(fā)生明顯畸變［1］，具體畸變波形如圖2所示。

圖2　故障過程中二次電壓波形

接著，查看了保護(hù)裝置中交流電壓采樣，幅值、相角均正常，打印出光纖閉鎖保護(hù)裝置的實時狀態(tài)，二次電壓波形也出現(xiàn)了畸變。

工程人員在分析查找過程中，發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置背板處確實存在二次電壓回路中性點(diǎn)虛接的現(xiàn)象，處理完畢后，將裝置重新上電，打印保護(hù)裝置的保護(hù)狀態(tài)（運(yùn)行工況），二次電壓、電流波形正常。同時，檢查裝置開入信息輸入正常，裝置無任何報警信號，滿足投運(yùn)條件，隨之恢復(fù)運(yùn)行。

3 事故原因分析

3.1區(qū)外故障光纖閉鎖保護(hù)動作的原因

圖3為故障錄波器采集的故障時的零序電壓和零序電流向量圖。從圖中可以看出零序電壓和零序電流幾乎反向，呈現(xiàn)正方向特征。

圖3　零序電壓和零序電流向量圖

由于系統(tǒng)及線路零序阻抗角度接近，假定均為Φ，對于反向或正向故障而言，零序電壓 U0和零序電流I0的相對相位關(guān)系如圖4所示，其中陰影區(qū)域為正方向［1］。

圖4 故障時零序電壓與零序電流相位關(guān)系

圖4中I0r為反向故障時的零序電流，I0f為正向故障時的零序電流。當(dāng) PT中性線異常時，會引入一個額外的零序電壓ΔU0，如圖5所示。

圖5　電壓位移圖

由于ΔU0的存在，導(dǎo)致保護(hù)裝置感受的零序電壓發(fā)生偏轉(zhuǎn)，變成了U′0最終導(dǎo)致零序方向發(fā)生誤判。

3.2保護(hù)裝置二次電壓波形畸變原因

從圖1中可以看出，三相電壓中包含較大的三次諧波，且故障前裝置測量到的零序電壓即包含有大量的三次諧波。其可能存在的原因包括［2-3］：①電網(wǎng)中存在三次諧波；②PT發(fā)生三次諧波的鐵磁諧振；③電壓二次回路中性線斷線；④保護(hù)裝置內(nèi)部采樣回路存在故障。由于現(xiàn)場該間隔測控裝置二次電壓正常，排除了前兩種情況，在排查第三種情況時，發(fā)現(xiàn)了裝置背板處N600存在虛接情況，處理后采樣正常，排除了第四種原因的存在。

電壓互感器的二次側(cè)回路有三次諧波存在，這個三次諧波在三角形接線方式中會有一個流通通道，而在中性點(diǎn)沒有接地的星型接線方式中由于沒有流通回路而影響到電壓的波形，產(chǎn)生畸變。本次事故中二次電壓產(chǎn)生畸變正是由于中性點(diǎn)N600接線存在虛接引起的。

4 結(jié)論

由以上分析可以看出，在二次電壓波形畸變的情況下，區(qū)外故障有可能滿足零序電壓電流正方向相位關(guān)系，導(dǎo)致縱聯(lián)零序方向保護(hù)發(fā)生誤判，因此保護(hù)裝置應(yīng)增加二次電壓波形檢測功能，當(dāng)二次電壓波形發(fā)生畸變時，裝置應(yīng)能發(fā)出告警信息。

此次故障是由二次電壓中性點(diǎn)N600虛接引起的，電壓的畸變導(dǎo)致零序電壓電流滿足零序方向保護(hù)動作條件，造成了此次事故的發(fā)生。在設(shè)備投運(yùn)前，有必要對二次電壓回路中性線接線情況進(jìn)行細(xì)致檢查，目前已有對 PT中性線斷線檢測的研究表明，零序電壓中的三次諧波含量可以作為檢測 PT中性線斷線的依據(jù)［4］。從現(xiàn)場運(yùn)維角度出發(fā)，在設(shè)備投運(yùn)時，可通過故障錄波裝置等手段來查看電壓波形，及時發(fā)現(xiàn)并杜絕此類情況的發(fā)生。

［1］國家電力調(diào)度通信中心. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)規(guī)定匯編［M］. 2版. 北京：中國電力出版社，2000.

［2］燕飛，沈軍. 電壓互感器三次諧波電壓異常的原因分析［J］. 電測與儀表，2012，49（8）：55-60.

［3］蘭華，王彬，楊龑亮，等. PT勵磁特性對鐵磁諧振的影響及檢測研究［J］. 電測與儀表，2010，47（10）：10-14.

［4］劉東超，李鐵仲，張哲，等. PT中性線斷線的研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（5）：73-76，81.

趙 ?。?988-），男，安徽宿州人，碩士研究生，工程師，現(xiàn)從事變電二次運(yùn)檢方向的工作。