张 凯，杨永红，崔乐乐（国网四川省绵阳供电公司，四川绵阳，621000）

一起电压回路接线错误引起的保护误动分析研究

张 凯，杨永红，崔乐乐
（国网四川省绵阳供电公司，四川绵阳，621000）

介绍了某变电站一起低压减载保护动作跳闸事故情况，并对事故原因进行了分析，针对该起电压回路接线错误造成的继电保护误动作，提出了正确接线方式。分析得出由于接线错误造成采样小PT饱和，使得保护装置采样数据异常，从而导致低压减载保护误动作的结论。最后对该案例做了延伸介绍，对以后的工程实践具有指导意义。

低压减载；电压回路；继电保护；饱和

0　引言

继电保护是电力系统的重要组成部分，是保证电网安全稳定运行的技术手段。正是因为继电保护占据这么重要的地位，所以一旦继电保护出现故障或缺陷就会危及整个电网的安全稳定运行。为保证电网的安全可靠稳定运行，国家电网公司专门制定了《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》。虽然规定中要求严格执行继电保护现场标准化作业指导书，规范现场安全措施，防止继电保护‘三误’事故发生，但是作业人员在安装调试和定期检验保护装置时，往往只注重装置本身，忽视二次回路检查，不少保护误动的不安全事件都源于二次回路的错误接线。

图1　系统接线图

继电保护技术不断发展，在运行实践的过程中由于不同原因将不免发生各种复杂的电网事故。本次事件是“误接线”导致继电保护误动的典型案例，违反了《四川电网继电保护及安全自动装置防“三误”工作规定》，应加强基建和改造施工全过程管理，开工后严格按照端子排图接线，安装完成后必须2人复核接线正确方可上电，上电前需检查回路是否存在短路或接地。

1　故障前运行方式

10kV出线均采用长园深瑞ISA-351G作为馈线保护。

110kVⅠ、Ⅱ母并列运行，101开关带#1主变运行于110kVⅠ母，102开关带#2主变运行于110kVⅡ母。10kVⅠ、Ⅱ母分列运行，#1主变901开关供10kVⅠ母，#2主变902开关供10kVⅡ母。10kV甲线908、乙线912、丙线916、丁线914、戊线922、己线904、庚线910运行于10kVⅡ母。系统接线图如图1所示。

2　案例原因分析

2.1保护动作情况

1）××××年××月××日01：06分58秒，10kV甲线低压减载保护动作跳开908开关。

2）××××年××月××日01：06分58秒，10kV乙线低压减载保护动作跳开912开关。

3）××××年××月××日01：06分58秒，10kV丙线低压减载保护动作跳开916开关。

2.2案例原因分析

通过对保护装置动作记录、故障录波及监控信号收集分析，此次故障相关保护动作情况如下：

××××年××月××日01：06分55秒，10kVⅡ母系统发生A相接地故障，造成B、C相电压升高，10kVⅡ母所属设备，除10kV丁线914、戊线922馈线保护外，其余馈线保护B、C相电压采集均出现了不同程度的饱和，波形有削顶现象，且装置A、B、C三相电压采样幅值及相角与A相接地故障实际情况不符（录波波形见图2）；但故障录波器录取的10kVⅡ母三相电压与系统发生A相接地故障实际情况相符合（录波波形见图3）。

图2　10kV甲线908保护装置电压采样波形

图3　故障录波器10kVⅡ母电压波形

经现场检查发现，10kVⅡ母开关柜配线如下：

10kVⅡ母馈线保护电压均取自二次电压小母线，10kVⅡ母PT柜A相母线电压A640、B相母线电压B640、C相母线电压C640、母线零序开口电压L640、母线电压N600均接入小母线，标记分别为M1、M2、M3、M4、M5。但10kVⅡ母馈线保护装置实际接线为：

II母PT柜A640——小母线M1——馈线保护装置A相电压开入

II母PT柜B640——小母线M2——馈线保护装置B相电压开入

II母PT柜C640——小母线M3——馈线保护装置C相电压开入

图4　现场10kV电压二次接线图

II母PT柜L640——小母线M4——馈线保护装置N相电压开入

II母PT柜N600——小母线M5——馈线保护柜内空端子

现场10kV电压二次接线图如图4所示。

当开口电压L640接入馈线保护N相电压开入后，馈线保护A、B、C三相电压实际采样值为：

图5中，前四个通道Ua、Ub、Uc、3U0反应母线PT A、B、C三相及零序开口绕组UL电压波形，其中Ua=12V， Ub=92V，Uc=96V，UL=84V；后三个通道Ua’、Ub’、Uc’反应母线PT A、B、C三相电压在叠加零序开口绕组电压后，合成的电压波形，Ua’=73V，Ub’=169V，Uc’=174V，Ua’、Ub’、Uc’也就是实际接入馈线保护的三个单相电压。

10kV出线均采用长园深瑞ISA-351G作为馈线保护，低压保护动作定值为78V，时间定值为1秒，保护动作逻辑为：

式（2）三个条件同时满足，持续1秒后低压保护即动作出口。

根据式（1）进行计算：

根据式（3），利用波形分析软件合成Uab、Ubc、Uca，波形及幅值如图6所示。

表1　10kV甲线908馈线保护交流采样小PT饱和度测试数据

图6中前三个通道为母线PT A、B、C三相电压波形，后三个通道为通过理论计算后合成的装置应测得的三相线电压幅值。可以看出，理论合成后的三相线电压波形正常，幅值均在104V左右。即将开口电压L640接入馈线保护N相电压开入后，其计算线电压仍应该是正常线电压，低压减载保护不应动作。

但通过馈线保护装置的采样波形（见图2），可以看到馈线保护装置电压采集波形有明显的削顶现象，这种现象是由于PT饱和引起。因为故障录波器与馈线保护装置所取电压均取自10kVⅡ母PT同一保护绕组，故障录波器显示的电压波形正常，可以排除母线PT绕组饱和的可能。馈线保护电压波形畸变的原因落在保护交流采样插件的小PT上。抽取10kV甲线馈线保护装置进行PT饱和度试验，测试结果如表1所示。

图6　理论计算后装置应测得的三相线电压

由表1可以看出，装置交流采样小PT在130V左右渐渐进入深度饱和状态。根据前面录波器数据可知，开口电压L640误接入馈线保护N相电压后，在系统发生A相接地故障，接入装置B、C相二次PT电压最高在170V左右，最低也超过130V，而A相电压一直在60-90V左右，所以A相电压可以正常采样，而B、C相电压小PT会一直处于饱和状态，从而使得装置采取的B、C相电压远低于外部接入电压，且波形发生畸变。装置低压保护所用三个线电压是运用装置本身所采集的相电压经过计算所得，由于A相电压采样正常，B、C相电压饱和，必将引起装置计算线电压发生变化。

利用波形分析软件将装置采集三相相电压Ua、Ub、Uc合成线电压Uab、Ubc、Uca，波形及幅值如图7所示。

图7 10kV甲线908低压减载保护动作时装置采样相电压合成线电压

图7中，前三个通道为装置实际的A、B、C三相电压采样，后三个通道为通过装置采样合成的三个线电压。可以看出，B、C相小PT饱和，不能正确反应其采样幅值和相角，合成后线电压Uab=66V，Ubc=66V，Uca=73V，均低于定值78V，持续时间1秒，低压减载保护动作。10kV甲线908、乙线912、丙线916馈线低压减载保护动作均属于上述情况。

另外4条10kVⅡ母馈线低压减载保护未动作原因。

10kV戊线922馈线保护装置之前发出PT断线告警信号，在系统发生A相接地故障时，由于PT断线闭锁低压保护动作，故10kV戊线922馈线低压减载保护未动作。事后核实为装置采样插件B相小PT损坏，无法采集B相电压，造成装置PT断线。更换采样插件后，装置恢复正常。

10kV丁线914馈线保护二次电压接线正确，故低压保护未动作。

10kV己线904馈线保护在故障期间有22次启动报告，10kV庚线910馈线保护在故障期间有6次启动报告，通过对其启动波形分析，发现：故障期间，装置三相线电压一直在78V左右波动，但持续时间均小于1秒，故低压保护未动作。原因为10kV己线904、10kV庚线910馈线保护装置在故障期间小PT饱和程度较轻未引起低压保护动作。

通过上述分析，此次10kV甲线908、乙线912、丙线916馈线低压减载保护动作直接原因为：10kV馈线开关柜端子排电压接线错误，误将零序开口电压UL当成UN接入保护装置。在10kV系统发生单相接地故障时，由于三相相电压串入了UL这个大电压而造成保护装置采样PT元件过度饱和，引起保护装置采样失真，导致馈线低压减载保护误动作。

3　结论

通过以上分析得出，本次事件是因为10kV甲线908、乙线912、丙线916馈线二次接线错误，将UL接入了保护装置的UN，使得10kV发生A相接地时保护装置采到的UB、UC电压都高达180V，超过了小PT的线性范围，导致保护装置采集到的电压波形发生畸变。畸变后的电压中基波含量远小于一次实际值，致使以基波为判据的低压减载保护误动作。

4　对比说明

10kV馈线电压二次回路正确接线方式如图8所示：

图8　10kV馈线电压二次接线图

10kV线路A相接地，10kV母线电压情况为：A相电压下降，B、C相电压上升但不会超过线电压。若本次接线正确，母线的相电压最大不会超过110V，保护装置采样板的小PT不会饱和，波形就不会畸变，从而10kV馈线保护采的线电压也不会畸变，三个线电压大小还是为100V，低压保护不会动作，而是发10kV母线一次接地告警，一次接地的线路还可以正常运行两小时。

5　延伸介绍

1）10kV系统为不接地系统，在系统一点接地的情况下，接地相对地电压下降，非接地相对地电压升高，不过线电压不会变化。

2）保护装置内有若干小PT，将PT二次来的电压转换成更低的电压进行采集，而这个小PT是有饱和系数的，一般取额定电压的1.2倍。不同的保护装置有不同的饱和度，具体情况参照保护装置说明书。

3）低压减载保护的作用：当系统出现无功功率缺额引起电压下降时，根据电压下降程度，自动断开一部分用户，阻止电压继续下降，以使电压迅速恢复到正常值，防止系统崩溃。

6　结语

本文首先对故障前的运行方式进行了简要介绍，其次对案例的原因进行了详细分析，然后得出结论，故障原因是由于电压回路接线错误造成的，最后介绍了正确接线方式，并对该案例做了延伸介绍，为以后的工程实践具有指导意义。

［1］ 曹嫄，李丹.现代提高继电保护动作可靠性的策略分析［J］. 城市建设理论研究，2015，5（9）.

CAO Yuan，LI Dan.Strategy analysis of improving the reliability of relay protection action in modern［J］.Theoretical research on urban construction，2015， 5（9）.

［2］ 孙金强.现代提高继电保护动作可靠性的策略分析［J］.科技致富向导，2014（29）：112，201.

SUN Jin-qiang.Strategy analysis of improving the reliability of relay protection action in modern［J］. Guide of Sci-tech Magazine， 2014（29）：112，201.

［3］ 张勇， 罗滇生，范幸，等.非解析复变电力系统动态无功点优化配置［J］.电力系统保护与控制，2015，43（8）：28-34.

ZHANG Yong，LUO Diansheng，FAN Xing，et al. Optimization configuration of dynamic reactive power point for nonanalytical complex variable power system［J］.Power System Protection and Control，2015， 43（8）： 28-34.

［4］ 王海运.关于继电保护二次回路若干问题的分析［J］.中国高新科技企业，2013（33）.

WANG Hai-yun.Analysis on the two circuit problems in relay protection［J］.China Hi-tech Enterprises，2013（33）.

［5］ 任望.变电所继电保护故障分析与应对策略［J］.中国新技术新产品，2013，V（15）：86-87.

REN Wang.Fault analysis and Countermeasures of relay protection in Substation［J］.China Selected New Technologies and Products， 2013（08）：86-87.

［6］ 王士.电力系统控制与调度自动化［M］.中国电力出版社，2012.

WANG Shi.Power system control and dispatching automation［M］.China Electric Power Press， 2012.

With the analysis of protection misoperation caused by the voltage circuit wiring error

Zhang Kai，Yang Yonghong，Cui Lele
（State Grid MianYang Electric Power Supply Company，Mianyang，621000，China）

This paper introduces protection tripping accidents for a substation，which because low voltage load shedding，and analyses the cause of the accident.In the view of the relay protection misoperation caused by the voltage circuit wiring error，this paper proposes the correct wiring.This paper arrive at the reason of voltage load shedding that sampling small PT saturation due to wrong wiring，makes the protective device sampling data is abnormal. Finally，the case makes a presentation extension，which has guiding significance for engineering practice.

low voltage load shedding；the voltage circuit；the relay protection；saturation

TM76

A