TV二次回路两点接地对线路保护的影响

摘 要：本文阐述了造成电压互感器二次回路异常的原因，就电压互感器二次回路两点接地对继电保护装置的影响进行分析，并提出了防止TV二次回路异常的措施。

关键词：继电保护；TV二次回路；两点接地

Abstract：This paper describes the reasons caused by abnormal for the secondary circuit voltage transformer, the voltage transformer on the secondary circuit protection devices on the ground two points of impact analysis and proposed measures to prevent abnormal for secondary circuit of TV.

Key words: relay Voltage transformer secondary circuit Two grounding

0 引言

近年来因电压互感器（以下简称TV）二次回路的异常所造成的继电保护误动已在电力系统中多次发生，造成了多起扩大性事故。所谓TV回路异常是指由于某些原因所造成的TV二次测量值不能正常地反映一次系统的运行状态和一次电压的幅值及相位。因此有必要对TV二次回路两点接地造成TV二次回路异常的原因进行分析，并探讨电压二次回路异常后是如何造成保护装置不正确动作。

1 TV二次回路两点接地产生异常的原因

图1为发生TV二次两点接地的一个典型例子，TV二次中性点在现场直接接地，保护装置电压输入的中性点在控制室也直接接地，由此形成TV中性点两点接地。当M至N有电流流过时，这两点间将产生一个压降计为 ， 与流过的电流同相，保护

测量到的电压为：

Van=Vam+Vmn

Vbn=Vbm+Vmn

Vcn=Vcm+Vmn

自产3U0=Vam=Vbm+Vcm+3Vmn

正常运行时，地中没有电流流过， 等于零，自产3U0等于零，保护装置感受到正常的三相电压，不可能给予告警，当系统发生接地故障时，地中将有零序电流流过， 不再等与零，保护装置测量到相电压不再真实反映系统的一次情况，而相间电压仍是正确的。 将与保护感受到的零序电流同相或反相。

2 单相接地故障

2.1 电压变化分析

假设发生母线或线路出口的C相接地故障，故障后C相电压基本为零而A，B两相电压基本不变，故障电流滞后

原C相电压约 或超前约 ，由前

分析，由于TV二次两点接地而产生的附加电压也将滞后原C相电压约 或 超前约，图2给出了这两种情况的电压相量图。故障后保护测量到的电压

，而A，B相电压均叠加了 。由图2（a）可见，B相电压升高大于额定电压，A相电压降低，故障相电压幅值变大相位变化也大，图2（b）也有类似的现象，A相电压升高大于额定电压，B相电压降低，故障相电压变化大。由此可以得出一个结论：在母线或线路出口故障时，TV二次两点接地产生的附加电压将使健全相中一相电压明显升高另一相降低，故障相电压幅值变大，相位变化明显。

图3为现场实录的当TV两点接地时在一回线出口发生C相金属性接地故障，母线三相电压的波形，从上至下分别为A，B，C三相电压波形，从图中可以看出，故障前三相电压对称，故障后非故障相B相电压明显增大，A相电压减小，而故障相C相电压因母线附近故障理应接近为零却有较大值。这与图2（a）分析结果相似。

2.2 对线路保护影响分析

对图2（a），对于发生正向故障的线路，零序功率方向继电器，接地距离继电器和工频变化量接地距离继电器仍能够正确动作，对于发生反向故障的线路，零序功率方向继电器不会误动；接地距离继电器当整定阻抗较小时有可能误动；工频变化量接地距离继电器当整定阻抗较小时也有可能误动。

对图2（b），对于发生正向故障的线路，零序功率方向继电器一般仍然正确动作，除非附加电压很大；接地距离继电器当整定阻抗较小时有可能拒动；工频变化量接地距离继电器当整定阻抗较小时也有可能拒动。对于发生反向故障的线路，零序功率方向继电器可能会误动；故障相接地距离继电器不会误动；工频变化量接地距离继电器一般也不会误动，除非附加电压很大。

2.3对零序功率方向继电器的影响

对2.1中图（a）所示得到下图：

=-3 (原 方向)

发生正向故障时：当 时，保护不会拒动

当 时， 和 同相，保护不会拒动

发生反相故障时：当 时，保护不会误动

当 时， 和 反相，保护不会误动

对2.1中图（b）所示得到下图：

=-3 (原 方向)

发生正向故障时：当 时，保护不会拒动

当 时， 和 反相，保护拒动

发生反相故障时：当 时，保护不会误动

当 时， 和 同相，保护误动

接地距离继电器和工频变化量接地距离继电器的分析方法和零序功率方向继电器的分析方法相同，可以得出2.2中的结论。

3 两相接地故障

3.1 电压变化分析

假设发生母线或线路出口的AB两相金属性接地故障，故障后A，B相电压应基本为零而C相电压基本不变，零序电流滞后原C相电压约60-80度或超前约100-120度，由前分析，由于TV二次两点接地而产生的附加电压也将滞后原C相电压约60-80度或超前约100-120度，这两种情况的电压相量见图4，与图2基本相同，不同的是故障后保护

测量到的电压 ，而C相电压叠加了

由图4（a）可见，C相电压升高大于故障前电压，故障相电压幅值比实际大，B相电压相位与故障前相比接近反相，A相电压相位变化大，由图4（b）可见，C相电压降低，故障相电压幅值比实际大，B相电压相位基本不变，A相电压相位变化大，由此可以得出一个结论：在母线或线路出口故障时，TV二次两点接地产生的附加电压将使健全相电压有明显变化或升高或降低，故障相电压幅值变化明显。

图4 TV二次两点接地，在母线附近发生AB两相金属性接地故障，母线三相电压的波形，从上至下分别为A，B，C三相电压波形，从图中可以看出，故障前三相电压对称，故障后非故障相C相电压明显减小，故障相A相电压相位变化很大B相电压相位变化不大，故障相电压因母线附近故障理应接近为零却有较大值。这与图4（b）分析结果相似。从图中还可以看出，故障后A，B两相电压幅值相位相同且含有衰减的直流分量，这也说明了该电压是由故障电流在TV二次中性线上流过产生的压降。

图6 TV二次两点接地，发生C相转BC两相接地故障时现场实录的三相电压波形图6则是图3和图5两种情况的结合，只有C相故障时，B相电压升高A相电压转为BC两相接地故障时，B，C相电压幅值相位相同。

3.2 对线路保护影响的分析

对图4（a），对于发生正向故障的线路，零序功率方向继电器仍然能正确动作，故障相接地距离继电器，当整定阻抗较小时A相接地距离继电器有可能不动，B相接地距离继电器仍然能够正确动作；工频变化量接地距离继电器情况同常规接地距离。对于发生反方向故障的线路，零序功率方向继电器不会误动；故障相接地距离继电器中A相接地距离继电器不会误动，而B相当整定阻抗较小时有可能误动；工频变化量接地距离继电器当整定阻抗较小时B相会误动。

对图4（b），对于发生正向故障的线路，零序功率方向继电器，一般仍正确动作；除非附加电压很大；故障相接地距离继电器，A相和B相当整定阻抗较小时都可能拒动；工频变化量接地距离继电器B相当整定阻抗较小时有可能拒动。对于发生反方向故障的线路，零序功率方向继电器一般不会误动；除非附加电压很大，故障相接地距离继电器中B相接地距离继电器不会误动，而A相当整定阻抗较小时有可能误动；工频变化量接地距离继电器，当整定阻抗较小时B相会误动。

由于相间电压不受TV二次两点接地产生的附加电压的影响，在两相接地故障时，相间距离继电器能够正确动作，正向故障可由其切除。

发生接地故障时TV二次两点接地产生的附加电压对保护的影响总结如下：（1）零序功率方向继电器基本不受影响；（2）接地距离继电器在整定阻抗较小时有可能误动或拒动，即对应于短线路情况；（3）附加电压越大影响越大，即当在站内或附近故障时；（4）相间距离继电器不受影响。

4 结论

本文分析的TV二次回路异常现象正常时不易发现，在故障时才暴露出来，此时则往往伴随着保护的不正确动作。TV二次回路两点接地所产生的附加电压会引起故障时健全相电压幅值异常的升高，减小或相位剧烈变化，引起故障相电压与实际情况不符。而零序功率方向继电器、接地距离继电器、工频变化量接地距离继电器、接地多相补偿距离继电器在动作时都必须要到测量电压，测量电压不准确会直接导致线路保护区内故障时拒动和区外故障时误动，对电气设备正常运行造成很大影响，给电力系统的安全生产带来危害。因此电力部对电压互感器二次回路的接线方式多次提出反事故措施要求，明确指出：电压互感器的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。

由于TV二次回路异常将造成继电器保护装置的不正确动作，因此必须要采取相应的措施防止TV二次回路出现异常。根据现场运行经验，下面措施对于防止TV二次回路异常是行之有效的：

1 .TV二次回路中每一个有电气连接的继电保护回路只允许留一个接地点，且接地一定要可靠。

2.如几组TV共用一条“地”母线，则这几组TV的二次回路共属一个电气连接，也只能有一处接地。这里指的“一处接地”是意味着在强电接地故障时，该“处”接地网的电位各点基本相等，因此在“一处”允许多点接地。控制室的接地网是能满足“接地网电位回点基本相等”条件的。因此，TV二次回路在控制室允许多点接地，不必查TV二次各路在控制室的接地点。

3.为了降低干扰电压，接地的地点宜选在保护屏所在的控制室内。由TV端子引出的二次线应用带屏蔽层的电缆，电缆的数设应尽可能靠近TV的接地引下线，电缆两端的外皮分别在开关场及控制室接地。

4.由于TV端子到接地点间的导线不得串入小开关或保险丝，且不得拆动，以保持TV二次回路良好可靠接地。

5.TV的不同二次绕组引至控制室接地点的电缆不允许共用电缆芯。具体来说就是对于TV的开口三角绕组不允许与Y0接法的星形绕组接地回路共用电缆芯，即开口三角形绕组必须用单独电缆芯N线引至控制室后再可靠接地。

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