探讨电压互感器二次回路N600接地在线监测的方法

李仲彬

摘要： 变电站电压互感器N600发生两点或多点接地时，如果系统发生故障，将造成中性点电压相位偏移，可能导致保护误动或拒动。在实际运行中，由于设计、施工、改造及二次设备老化、绝缘击穿等原因，造成电压互感器二次回路出现多点接地。本文将通过电压互感器N600多点接地故障的检测查找原理，探讨如何实现N600接地在线监测告警功能，通过装置及时发现电压互感器N600发生两点或多点接地情况，并通过声光或后台信号告知监控人员，并通过装置录波存储功能对接地电流的大小及变化趋势进行记录，以便专业人员分析查找。

关键字：电压回路;N600;接地;在线监测

一 引言

《南方电网电力系统继电保护反事故措施（2014版）》中4.2.3有规定：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，各电压互感器二次中性点在开关场地接地点应断开;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。 当N600分别在开关场地接地和控制室接地时，如果系统发生故障，变电站地网将流过大故障电流，这时 N600 两端会出现电位差，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。从而可能导致距离保护、零序方向保护拒动或误动作。

目前针对电压互感器N600接地情况缺乏适用的在线检测和监控手段，往往造成电压互感器N600接地点随着变电站设备改造的进行而逐渐增多。因此找到一种可以不影响设备运行情况下进行安装，并且能够实时监测电压互感器二次回路两点或多点接地的检测方法是非常有意义的。

二 电压互感器N600两点或多点接地的常规检测方法

传统的电压互感器N600两点或多点接地查找常用方法有电阻法。电阻法可以实现是否存在多点接地的粗略判断，但无法判断具体接地点在哪号开关柜或保护屏上。电阻法检测电压互感器N600两点或多点的步骤如下，电阻法检测电压互感器二次回路N600的电路原理图如下图：

测试步骤：

1）合上刀闸K，断开控制室一点接地的联接线。

2）调整滑线电阻R为0欧，合上刀闸K1，断开刀闸K，测量滑线电阻R上电流（用高精度钳型电流表测量）。

3）合上刀闸K，断开刀闸K1，滑线电阻R增加为10欧，合上刀闸K1，断开刀闸K，测量滑线电阻R上电流。

4）对滑线电阻R上电流进行分析，电流发生变化，则PT二次回路N600存在两点（或多点）接地。

正常情况下，电压互感器二次回路电缆对地分布电容、电压互感器二次电压，以及N600接地点形成回路。由于二次回路电缆分布电容很小，呈现出高阻抗，因此接地回路中的电流值基本由分布电容和二次电压决定，其值较小。当只在控制室存在一个永久接地点时，增加滑线电阻值而拆除N600接地点后，调节滑线电阻值而测量电流的大小不变。而当电压互感器二次回路存在两个及以上接地点时，因两接地点存在电位差，两接地点构成的回路中，电流将随滑线电阻的变化而明显变化。根据电流是否随滑动变阻器的变化而变化可以实现是否存在多点接地的粗略判断，便捷快速成本低下。

但电阻法检测电压互感器N600接地存在以下不足之处：1.需要解开N600接地线，不安全;2.当接地点之间电势差较小时可能存在有两点接地而无法判断出的情况;3.在查找接地点过程中，操作繁杂，极易出错。工作人员在检测过程中需要不断地合上、断开两个隔离开关，并需调整滑线电阻的阻值进行配合，检测步骤较多;且在操作过程中，如果顺序不当造成两个隔离开关均断开，使电压互感器二次回路瞬间失去接地点，将给二次系统的运行带来威胁。

三 基于单相信号电流注入的电压互感器N600两点或多点接地检测方法

为解决电阻法检测存在的不足，真正实现电压互感器N600发生两点或多点接地时，实现在线检测与实时告警功能。探讨一种基于单相信号注入的电压互感器N600接地检测技术，通过向电压互感器二次回路中某相交流回路投入单相负荷以形成单相注入信号电流，根据该信号电流的大小判断是否存在多点接地，以及实现电压互感器N600接地点的定位。

如图2所示，单相信号电流注入法是在电压互感器二次回路N600线与大地之间加入一电流源S，如果电压互感器二次回路不存在多点接地时，电流源S所产生的电流将全部通过N600接地线形成回路，电流关系为I=I1。而当发生如图所示A点接地故障时，故障接地点与N600接地线产生分流，电流关系为I=I1+I2。通过判断I与I1的关系来判断是否存在多点接地：当测量电流I约等于I1时，则可视为不存在多点接地故障。考虑到测量电流误差、故障接地点发生非全金属性接地等影响因素，注入的单相负荷信号电流幅值越大越有利于判断多点接地故障，频率为工频。但是考虑到注入的单相负荷信号电流过大，则有可能影响设备正常工作，故考虑注入的单相负荷信号电流的幅值应小于100mA。

如图3所示，基于单相信号注入法的在线监测装置原理为：以电压互感器N600接地处为起始点，在每条N线的末端轮流注入单相信号，当电压互感器发生两点或多点接地后，在线监测装置就能保证故障接地点位于单相信号注入点与N600接地点之间。当其中任何一条N线支路注入信号时，N600接地电流变化与注入信号差别明显时，说明系统发生两点或多点接地故障，同时能够准确判断接地点位于那条支路内。

单相信号电流注入法在电压互感器的A相与N线之间加入一个固定阻值的电阻，固定电阻阻值选用1至5千欧，并设置各支路信号注入投切开关K，并接到变电站的二次接地网。当分别合上各支路投切开关K时，投入负荷电阻R，同时检测电压互感器N600接地线中接地电流及其变化，根据该电流的变化情况，判斷电压互感器是否存在多点接地故障，并同时判断出那条或那几条支路存在接地情况。

通过上述分析可知单相信号注入法存在以下优点：1.单相信号注入，可以实现各组电压互感器二次回路的在线监测;2.可实现电压互感器多点接地故障告警与定位;3.监测过程中无需断开电压互感器二次回路的N600接地线;4.电压互感器多点接地故障告警与定位检测，不依赖多点接地故障点与N600接地点之间存在的电位差，完全通过注入电流的变化进行监测。

四 结束语

通过对电压互感器二次回路N600两点或多点接地检测和查找方法的介绍和分析，可以看到基于单相信号电流注入的电压互感器N600两点或多点接地检测方法，不仅可以对电压互感器二次回路两点或多点接地故障发出信号，并且能够准确判断出接地支路。通过故障信号通知运维人员进行处理，及时发现接地故障有效避免保护不正确事件的发生，大大减少接地故障存在时间及有效降低接地故障处理难度。

参考文献：

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