一起电压互感器二次回路缺陷引起保护装置误动事故的分析

魏刚，王小琪

(长治供电分公司，山西 长治 046011)

0 引言

随着电力系统的不断发展和微机保护装置的普遍应用，因电压互感器二次回路的缺陷直接或间接引发继电保护及安全自动装置误动，造成开关跳闸的事故时有发生，导致电网的安全、稳定运行水平下降，使电力用户供电可靠性受到影响，甚至影响了整个变电站或电网继电保护的安全、可靠运行［1］。

近来，继电保护人员对电压互感器的二次回路越来越重视，规定电压互感器二次回路只允许一点接地。为了降低干扰电压，接地点宜选在保护控制室内，电压互感器的二次回路及三次回路应在开关站处分别引出并在保护控制室内一点接地［2］，一定程度上保证了电压互感器采样的正确性。但在实际工作中，电压互感器二次回路中出现的缺陷有时直接影响了保护装置的正确动作，而这些缺陷往往隐蔽性很强，不易被发现。

1 事故经过

2011年6月，某220 kV变电站发生了一起220 kV保护装置误动事故，事故前该变电站运行接线图如图1所示。

在该事故发生时，110 kV线路1发生A相接地故障，110kV线路保护正确动作，跳开故障线路1的断路器;同时，一条220 kV线路进线1的保护装置动作，跳开220 kV进线1的断路器。

2 动作情况分析

事故发生后，分别调取220 kV故障录波器和该220 kV线路保护装置录波数据后发现，在110 kV线路故障的同时，220 kV线路装置纵联方向保护误动作，导致断路器跳开该线路。

图1 运行接线图

对故障录波图数据进行分析可知，110 kV线路故障时，220 kV母线电压以及各个220 kV线路电流都受到影响，并且220 kV线路保护装置都在故障发生时有启动记录。误动装置的启动记录与其他装置启动记录一致，而它的零序电压却与其他装置几乎反向，导致纵联方向保护的零序方向元件判断为正向区内故障。由于对侧保护装置判断的也是正向故障，所以两侧纵联方向保护动作，无延时地跳开了进线1两侧的断路器。

通过以上分析发现可知，正是因为保护装置采集到的零序电压反向(保护装置使用的是自产零序电压)，使得保护装置将反向的区外故障判断为区内的正向故障，从而导致了保护装置的误动作。

3 原因调查及分析

经过对220 kV I母电压互感器极性、变比的测试，排除了电压互感器损坏的可能性;同时，对保护装置的采样和动作特性进行试验，也排除了保护装置出错的可能性，因此，将事故原因定位于二次回路接线方面。

对220 kV I母电压互感器二次回路进行检查，各组电压的接线都正确，保护、测量、计量的N相均由单独的电缆引至主控室，在主控室一点接地且接地良好［3］。由于保护误动的原因是零序电压异常，所以对电压互感器二次回路的N相接线进行了重点检查，发现其二次回路的保护、测量、计量的N相虽然都是分别由不同电缆引至主控室一点接地，但在端子箱处的N相也进行了短接。同时，对二次电缆的走向进行分析，发现计量的二次电缆与保护、测量的二次电缆相距较远，形成了一个闭环状接线。220 kV I母电压互感器的二次回路接线情况如图2所示。

图2 二次回路接线图

根据法拉第电磁感应定律，放在变化磁通量中的导体会产生电动势，这种现象称为电磁感应现象，电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通变化率成正比。感应电动势用 ε表示，即 ε=nΔΦ/Δt［4］(式中:n 为感应线圈匝数;ΔΦ/Δt为磁通量的变化率)。

在110 kV线路发生故障时，变电站中磁场发生了变化，使得保护用的电压互感器二次回路的N相中产生了一个感应电动势ε，由于误动线路的保护装置使用的是自产零序电压3U'0，经过叠加，导致计算出的零序电压失真，方向反向，形成3U'0，使得本来在3U0动作区外的3I0进入了3U'0的动作区，导致了保护装置的误动。其零序电压向量图如图3所示。

根据以上推断，将保护与计量N相在端子箱的短接线断开，解开了N相的闭环状接线，该线路运行至今，没有再出现过误动的情况。以上分析可以解释此次故障的所有特征，证明了分析的正确性。

图3 零序电压向量图

4 结束语

电压互感器二次回路的缺陷是造成此次事故的根本原因，经过对该地区所辖变电站的调查研究发现，这种缺陷具有一定的普遍性，尤其是在运行时间较长的变电站中比较常见。当变电站中的磁场发生变化时，这种缺陷就会在一定条件下造成保护装置的误动作。

为了保证电网的安全、稳定运行，应该将所有线路端子箱上的电压互感器二次回路保护、测量、计量N相的短接线去掉，从而将2条电缆分开，保证这3组回路的N相只在主控室短接后一点接地。这样，就可有效避免本文中类似故障的发生。

［1］陈杰云.一起220 kV线路保护误动事故的分析和处理［J］.南方电网技术，2008(1):67 －74.

［2］国家电网公司.国家电网公司十八项电网重大反事故措施［M］.北京:中国电力出版社，2005.

［3］国家电力调度中心.电力系统继电保护实用技术问答［M］.北京:中国电力出版社，1997.

［4］DL/T 5136—2001，火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程［S］.