线路高频零序保护误动分析

王献志，张兵海，魏颖丽，何 磊，薛玉石

(1.国网河北省电力有限公司电力科学研究院，石家庄 050021;2.国网河北省电力有限公司，石家庄 050021;3.国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司，石家庄 050000)

线路高频零序保护误动分析

王献志1，张兵海1，魏颖丽2，何 磊1，薛玉石3

(1.国网河北省电力有限公司电力科学研究院，石家庄 050021;2.国网河北省电力有限公司，石家庄 050021;3.国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司，石家庄 050000)

从理论上分析一次系统发生接地故障时，电压互感器二次回路多点接地对保护感受电压的影响，并通过对一起线路高频零序保护误动故障时刻保护装置录波数据和保护室N600网络分析，验证了电压二次回路多点接地对保护感受电压的影响和对电网造成的危害。

电压互感器；多点接地；继电保护；二次回路

为确保人身和二次设备的安全,《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》中规定公用电压互感器的二次回路只允许在控制室内有1点接地, 独立的、与其他电压互感器的二次回路没有电气联系的二次回路应在开关场1点接地[1]。如果电压互感器二次回路2(多)点接地，则将在一次系统发生接地故障时，由于参考点电位的影响，造成保护装置感受到的二次电压与实际故障电压不对应。同时由于存在分流回路，使通过保护装置的零序电流也会出现较大偏差,从而导致保护装置的不正确动作[2]。以下通过一则实例来分析电压互感器的二次回路2点接地如何引起线路高频零序保护误动。

1 故障概述

如图1所示线路3发生V相接地故障，线路两侧保护均快速动作，跳开V相断路器，重合闸动作，重合成功。与此同时线路1两侧高频保护CSL-101A动作(高频零序出口)，跳开线路V相断路器并重合成功。线路1两侧LFP-931C保护启动未出口。3.9 s后线路3再次发生V相接地故障，线路3两侧保护均快速动作跳开三相开关。经调查后发现，A电厂TV二次回路存在2点接地，导致线路1高频保护区外误动。

2 故障原因查找

2.1 录波数据分析

线路1高频保护CSL-101A动作后，分别调取故障录波图及线路1CSL-101A录波数据进行分析。首先，对故障录波图中母线的零序电压与线路1零序电流波形进行比较，发现A电厂侧故障时刻零序电流超前零序电压约-80°，因此此次故障应为区外故障，初步判断为由线路3第一次故障引起的线路1高频保护CSL-101A误动作。

图1 一次系统示意

其次，对线路1CSL-101A保护动作时刻录波数据进行分析，发现故障时刻装置自产零序电流3I0的角度超前自产零序电压3U0大约175°(根据三相电压采样点计算得出)，在保护动作区域内，零序方向过流的动作区是18°～180°，且故障电流大于零序保护的动作门槛值0.12 A，所以保护动作。

对上述数据进行分析后，发现两装置记录的电压量差别较大，因此怀疑保护电压回路可能存在异常。为进一步证实上述判断，调取故障时刻A电厂所有启动的保护录波图发现，线路3 发生V相故障时保护所录波形的V相电压并没有明显降低，U相电压稍有降低，W相电压稍有升高，且零序电压与零序电流的角度也变得毫无规律。初步判断A电厂保护电压回路存在异常。

2.2 故障原因排查判断

对现场所有保护柜、控制屏、就地端子箱TV二次回路逐个排查，发现在2313(1号发电机出口开关)断路器保护屏内，EYH(1号发电机主变压器高压侧二次电压)N600与网控YMN短接，因此导致TV二次回路2点接地。一个接地点在网控楼7号控制屏，另一个接地点在一单元发变组保护A柜(经与电厂核实后确定，此寄生回路是2015年对2313断路器保护进行改造时产生)如图2所示。将2个回路分开后同时用PTN600一点接地查找仪对电压互感器二次回路中性点N600进行测量[3]，TV回路中性点N600不再存在2点接地情况。

3 保护动作分析

3.1 电压回路2点接地对保护的影响

当系统发生故障，地网中有电流流过，接地网网络中各点之间将不再完全等电位。以n点为电压基准点，即Un=0，设m、n2点间压降为Umn，其与流过的电流同相。

图2 TV回路2点接地示意

图3 TV2点接地时系统V相故障相量

3.2 2次故障时保护动作分析

通过上述理论对A电厂网控室YMN网络图进行分析，随着YMN从n点到m点，其路径上的保护装置受干扰源ΔU的影响越来越大，其中西柳线与西正II线保护没有分布在n点到m点之间，因此它们的电压二次回路中不受干扰源ΔU的影响，西柳线与西正II线保护能正常反应故障时刻的电气量。

表1按照保护装置在网控YMN上从n点到m点的走向对线路3第一次故障时保护装置的录波数据进行统计，发现保护装置感受电压受到的影响与理论分析相同。

表1 保护录波数据统计表

保护名称故障相UW/V零序电压/V故障电流超前电压角度/(°)零序电流超前电压角度/(°)西柳线(RCS931BMV)67.5620.84479.546-74.3西正II(PSL603GD)68.7620.48386.5-90西正I(RCS931BMV)74.5121.1685.21-160.9西正I(PSL603GD)73.5921.3189-172西北线(RCS931BMV)73.5520.3966.6425.2西北线(PSL603GD)73.6220.947219西托线(CSC103A)75.6121.35-806西平II线(NSR303G)75.7422.54-77.91.8西平I线(NSR303G)78.5724.44-60.6-9.5线路1(CSL101)78.124.960175

故障录波器电压N线到网控室YMN接地点n的距离最短，它的阻抗Z0n最小，作用到电压二次回路中的干扰源ΔU也最小，因此TV 2点接地对故障录波器采集电压的影响也最小。同理TV 2点接地对线路1保护采集电压影响最大。由上述分析可知，受ΔU和负荷电流的影响，在线路3第一次故障时刻线路1保护装置自产零序电流3I0的角度超前自产零序电压3U0约175°(如图3所示)，落在保护动作区域，从而引起线路1高频零序保护的不正确动作。

线路3第一次故障时引起线路1高频零序保护误动，CSL101A高频零序保护动作后即退出运行，只有当故障相重合成功且三相电流值大于保护有流定值100 ms后才能再次投入。从线路3第一次故障重合成功到第二次故障，线路1相电流一直小于CSL101A高频零序保护有流定值0.1 A，高频零序保护一直在退出状态。线路3二次故障时间只有60 ms左右，CSL101A的零序后加速动作延时为100 ms，所以当线路3第二次故障时没有引起线路1CSL101A保护的再次误动。

4 结束语

电压互感器二次回路接地问题易被忽视且不易检查，但是一旦问题产生，会带来严重的影响。电压互感器二次回路接地问题大多是因为在基建或改造过程中没有严格执行反措要求而形成的。所以在基建改造、质检验收、日常维护各个阶段要加强电压互感器二次回路中性点接地的管理，严格执行反措要求，坚决杜绝因电压互感器二次回路接地问题而引起的事故，以消除危及继电保护安全运行的隐患，保证电网安全稳定运行。

[1] 国家电网公司．国家电网公司十八项电网重大反事故措施(修订版) [M]．北京：中国电力出版社，2012.

[2] 李志兴，许志华．电压互感器二次回路接地点的分析[J]．电力自动化设备，2010(30)：141-143.

[3] 王献志，任江波，范景哲．电压互感器二次回路多点接地查找新方法[J]．河北电力技术，2014，33(2)：40-42.

[4] 张 帆 ，李一泉 ，袁亮荣 ，等．电压互感器二次回路接地研究[J]．广东电力，2008(4)：5-8.

High-frequency Zero Phase-sequence Protection Mis-operation Analysis

Wang Xianzhi1,Zhang Binghai1,Wei Yingli2,He Lei1,Xue Yushi3

(1.State Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China;2.State Gird Hebei Eiectric Power company Co.Ltd.Shijiazhuang 050021,China;3.State Grid Hebei Electric Power Company Co.Ltd. Shijiazhuang Power Supply Branch,Shijiazhuang 050000,China)

When power system happen earth fault,the voltage of relay protection will be affected by multi grounding points in secondary circuit of voltage transformer.This paper takes analysis on the philosophy of this phenomenon,and clarifies the mis-operation resons of the high-frequency zero phase-sequence protection through the fault waveform and the network diagram of N600,verifies the harm of multipoint grounding in secondary circuit of voltage transform.

voltage transformer；multipoint grounding；relay protection；secondary circuit

2017-04-20

王献志(1980-)，男，高级工程师，主要从事继电保护工作。

TM31

B

1001-9898(2017)06-0058-02

本文责任编辑：王洪娟