一起PT断线导致异常报警的研究

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摘 要：PT二次电压回路的N600对变电站二次系统的正常运行起着重要作用，本文引用实例分析了一起pt二次电压回路断线故障对相应继电保护的影响，分析了故障产生的原因及危害，并指出了PT的现有的回路在某些特殊故障情况下的隐患，提出了PT二次N600接地的重要性和建议，保证了电网的安全稳定运行。

关键词：500kV 电压互感器 二次接线 一点接地 N600

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）08-0343-02

一、引言

近年来由于电压互感器二次电压回路在运行中出现故障，导致电网主变压器和线路保护的异常报警和不正确动作的事件时有发生，严重危害了电网的安全运行，是继电保护工作中的一个薄弱环节。因此应加强对PT二次回路的N600管理，提高电网安全稳定运行。

二、事故经过

某电厂的500kV升压站接线方式为3/2接线，正常情况下500KV系统合环运行。

2013年9月8日某电厂正常运行时网控 NCS突然报警：失步解列A、B、C装置 PT失压，远方计量U型表故障发生，远方计量PT单相失压，安全自动稳定控制装置A＼B屏报PT断线。正常运行时失步解列装置A投入一线开关跳闸压板、失步解列装置B投入二线开关跳闸压板、失步解列装置C投入三线开关跳闸压板。安全自动稳定控制装置功能为检测线路的运行状况、故障跳闸状况，输送的断面功率以及机组的出力等综合判断来切除部分机组。

下面发生报警后的网控500KV升压站的1-3串PT电压显示相关数据的变化。

由上表可见，NCS发生报警后，对500KV升压站1到3串的进出线电压影响很大，有的升高，有的降低。特别是#3发变组进线PT端子箱的B相电压下降最大，最后继保人员在#3发变组进线PT端子箱检查出PT断线相关报警原因为第一组空开B相发热损坏导致B相断线， 后来更换空开所有报警复归消除，所有保护装置陆续恢复正常。下面对于此次事件进行一下计算分析来确认。下图为PT二次B相断线后效果图。

当PT二次B相断线后，我们假设Z1=Z2=Z3=Z12=Z13=Z23（实际应该相差不大）对于故障点，采用电路叠加原理方法，分别在A和C相单独作用下计算， 分别得出故障点的电压。

A相作用下 C相作用下

在A相作用下，利用欧姆定律很容易得出：故障点Ub1=1/3Ea

在C相作用下，利用欧姆定律很容易得出：故障点Ub2=1/3Ec

所以Ub= Ub1 +Ub2=1/3Ea+1/3Ec=1/3（Ea+ Ec）

在无故障情况向量关系为Ea+Eb+Ec=0，故Ub=-1/3Eb

这样得出结论为PT二次单相断线情况下，断线相电压与断线前方向相反，大小变为原来的大概1/3，这和事件发生时间的B相断线电压情况基本一致。断线前显示为304.52KV，断线后为131.89KV，换算到二次侧为60.9V变为26.2.所以在这起事件中，所有报警的根本原因为#3发变组进线PT端子箱第一组空开一相发热断线而导致，但是由于这组PT空开带的是#3发变组远方计量，正常情况下的话应该只有远方计量U型表故障的报警，但后来出现的大范围电压波动和失步解列A、B、C装置和安全自动稳定控制装置A＼B屏皆出现报警应该属于异常情况。 例如对于三线来说，三线PT的B相达到了323.87KV，换算到二次侧大约65V，影响最大的肯定是和电压相关的保护，线路过电压保护定值为69V，对后备距离保护等也会可能导致误动。

三、事故原因分析

对于此次事件的原因经分析是由于升压站内电压互感器二次回路N600接地点存在问题导致的。从理论上讲PT二次一点接地属于保护接地，主要是防止一、二次绝缘击穿，高压侧串到二次侧，对人身和设备造成危害.但是，凡是中性点通过媒介例如大地、公用导体等接地的设备，并且一旦断开，阻碍设备安全可靠运行的，应该视为工作接地。因PT二次中性点需要通过N600接地，若断开，会使各相电压不平衡，严重的引起过电压保护动作跳闸，所以二次侧必须接地。所以准确的说，电压互感器的二次侧接地即为保护接地，同时也是工作接地. 在《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》中规定：经控制室零相小母线（N600）连通的几组电压互感器二次回路，只应在控制室将N600一点接地，其他地方不能再有第二点接地。各电压互感器二次中性点在开关场接地点应断开；为保证接地可靠，各电压互感器的中性线不得接有可能断开的断路器或接触器等。因此，在一个变电站中把几台同一电压等级的PT，通常把中心点引来的中性线引入控制室，并接到同一零相电压小母线上，然后分别向个保护屏配出电压二次中性线。在整个二次回路中只能将零相电压小母线的一点接入主地网中。

因此对于此次事件来说，如上图所示，当#3发变组进线PT 1的B相断线后，由于N600存在有第二点接地或有多个接地点，变电站接地网流过故障电流，表现在公用N600小母线上产生较大的电流，使接地网上每一点的电位是不同的，这时N600接地点间的两端会出现电位差，即PT的各二次接地点之间将出现电位差。它将造成中性点的电压相位偏移，进而影响相电压与零序电压的幅值与相位引人保护的电压不是真正的UA，UB，UC而是将不同相位电位差叠加后的数值. 从而引起保护装置的电压采样严重畸变，造成保护装置误动或拒动。因此从#3发变组进线PT断线对其他PT的影响的数值显示来看，具体数值变化大小和各保护柜与N600接地点连接距离和接地网电阻有关。对于一、二、三线路来说，由于三相的电压不平衡，导致产生零序电压，现在的继电保护是自产3U0，因此失步解列A、B、C装置当时报PT断线原因就是3倍零序电压超过定值所导致。安全自动稳定控制装置也是因此。

四、结论

变电所内电压互感器主要为计（测）量设备和继电保护装置采样提供数据来源，其工作的可靠性直接影响继电保护动作的正确与否，对电网的安全稳定运行起了重要的作用。以上通过对一起PT二次电压回路故障的分析，提出了继电保护不正确动作的可能隐患，在高度关注高压电网一次系统的保护问题同时，也应该关注二次辅助系统的安全问题，全面检查变电站PT二次接地方式，提高电网安全稳定运行的水平。

参考文献

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