赵 琛 赵晓东

（国网安徽省电力公司宿州供电公司，安徽 宿州 234000）



一起二次电压畸变引起的保护动作事故分析

赵 琛 赵晓东

（国网安徽省电力公司宿州供电公司，安徽 宿州 234000）

本文介绍了220kV 某线路连续两次发生第二套光纤闭锁保护动作的事故过程。现场分析查找，发现电压二次回路中中性点N600虚接是导致此次事故的原因。中性点虚接导致二次电压波形畸变，并最终导致反方向故障时零序方向保护动作。通过深入分析保护动作原因，为以后同类型的故障分析提供参考，并从现场运维角度提出了避免此类事故的办法。

线路保护；纵联零序方向保护；电压波形畸变

220kV 某线路配备了双套保护，其中第一套为微机光纤纵差保护、第二套为微机光纤闭锁保护。某日，220kV 此线路区外发生 B相瞬时接地故障第二套光纤闭锁保护动作，跳开B相开关，重合闸动作，开关重合成功。数小时后，该线路再次发生区外B相瞬时接地故障，第二套光纤闭锁保护动作，再次跳开B相开关，重合闸动作，开关重合成功。

1 保护动作情况

故障发生后，检查相关设备。220kV ××线路第二套光纤闭锁保护装置：××年××月××日 00点57分09秒保护启动，41ms纵联零序方向保护动作，B相开关跳开，882ms重合闸动作，B相重合，重合成功，保护测距0km。××年××月××日06点37 分10秒保护又一次启动，41ms纵联零序方向保护动作，B相开关跳开，882ms重合闸动作，B相重合，重合成功，保护测距0km。两次动作波形图相似，如图1所示。

图1　故障波形图

从图1中可以看出，故障发生时，B相电流IB明显升高，零序电流3I0明显增大，同时B相电压降低。

2 事故处理过程

专业人员到现场后，首先打印了220kV ××线路第二套微机光纤闭锁保护的两次跳闸报告，在通过跳闸报告分析故障过程时，发现波形图上故障前及故障中二次电压波形发生明显畸变［1］，具体畸变波形如图2所示。

图2　故障过程中二次电压波形

接着，查看了保护装置中交流电压采样，幅值、相角均正常，打印出光纤闭锁保护装置的实时状态，二次电压波形也出现了畸变。

工程人员在分析查找过程中，发现保护装置背板处确实存在二次电压回路中性点虚接的现象，处理完毕后，将装置重新上电，打印保护装置的保护状态（运行工况），二次电压、电流波形正常。同时，检查装置开入信息输入正常，装置无任何报警信号，满足投运条件，随之恢复运行。

3 事故原因分析

3.1区外故障光纤闭锁保护动作的原因

图3为故障录波器采集的故障时的零序电压和零序电流向量图。从图中可以看出零序电压和零序电流几乎反向，呈现正方向特征。

图3　零序电压和零序电流向量图

由于系统及线路零序阻抗角度接近，假定均为Φ，对于反向或正向故障而言，零序电压 U0和零序电流I0的相对相位关系如图4所示，其中阴影区域为正方向［1］。

图4 故障时零序电压与零序电流相位关系

图4中I0r为反向故障时的零序电流，I0f为正向故障时的零序电流。当 PT中性线异常时，会引入一个额外的零序电压ΔU0，如图5所示。

图5　电压位移图

由于ΔU0的存在，导致保护装置感受的零序电压发生偏转，变成了U′0最终导致零序方向发生误判。

3.2保护装置二次电压波形畸变原因

从图1中可以看出，三相电压中包含较大的三次谐波，且故障前装置测量到的零序电压即包含有大量的三次谐波。其可能存在的原因包括［2-3］：①电网中存在三次谐波；②PT发生三次谐波的铁磁谐振；③电压二次回路中性线断线；④保护装置内部采样回路存在故障。由于现场该间隔测控装置二次电压正常，排除了前两种情况，在排查第三种情况时，发现了装置背板处N600存在虚接情况，处理后采样正常，排除了第四种原因的存在。

电压互感器的二次侧回路有三次谐波存在，这个三次谐波在三角形接线方式中会有一个流通通道，而在中性点没有接地的星型接线方式中由于没有流通回路而影响到电压的波形，产生畸变。本次事故中二次电压产生畸变正是由于中性点N600接线存在虚接引起的。

4 结论

由以上分析可以看出，在二次电压波形畸变的情况下，区外故障有可能满足零序电压电流正方向相位关系，导致纵联零序方向保护发生误判，因此保护装置应增加二次电压波形检测功能，当二次电压波形发生畸变时，装置应能发出告警信息。

此次故障是由二次电压中性点N600虚接引起的，电压的畸变导致零序电压电流满足零序方向保护动作条件，造成了此次事故的发生。在设备投运前，有必要对二次电压回路中性线接线情况进行细致检查，目前已有对 PT中性线断线检测的研究表明，零序电压中的三次谐波含量可以作为检测 PT中性线断线的依据［4］。从现场运维角度出发，在设备投运时，可通过故障录波装置等手段来查看电压波形，及时发现并杜绝此类情况的发生。

［1］国家电力调度通信中心. 电力系统继电保护规定汇编［M］. 2版. 北京：中国电力出版社，2000.

［2］燕飞，沈军. 电压互感器三次谐波电压异常的原因分析［J］. 电测与仪表，2012，49（8）：55-60.

［3］兰华，王彬，杨龑亮，等. PT励磁特性对铁磁谐振的影响及检测研究［J］. 电测与仪表，2010，47（10）：10-14.

［4］刘东超，李铁仲，张哲，等. PT中性线断线的研究［J］.电力系统保护与控制，2010，38（5）：73-76，81.

赵 琛（1988-），男，安徽宿州人，硕士研究生，工程师，现从事变电二次运检方向的工作。