（1.国网湖北省电力公司咸宁供电公司 湖北咸宁 437100；
2.国网湖北省电力公司电力科学研究院 湖北武汉 430000）
摘要：由于电缆老化、接线工艺不佳、维护不到位等原因，电力互感器二次回路时常发生两点乃至多点接地故障，造成二次电压、电流采样值失真，严重时导致保护装置误动，为电网的安全稳定运行留下隐患。目前二次系统中无可靠的不停电检测互感器二次回路接地状态的设备，无法迅速有效的发现互感器多点接地故障。本文针对互感器二次回路正常运行时及多点接地故障时电压、电流特征进行了分析、比较，基于分析结果，提出了测量电压互感器二次回路中性线电流及开口三角电压、电流互感器二次回路中性线电流与保护装置自产零序电流进行比较的检测多点接地方法及相关防范措施，及时反映互感器二次回路多点接地故障，提升了故障检测准确率，为电力设备的安全稳定运行提供参考。
关键词：电力互感器；二次回路；多点接地；检测；防范措施
1 引言
作为电力系统中连接一次系统与二次系统的枢纽设备，电力互感器将一次设备的高电压、大电流转化为供继电保护、测量、计量、故录等二次设备所需的低电压和小电流。根据规程规定，电力互感器二次回路上必须有一个安全的接地点。由于施工工艺、设备老化等因素，会造成电力互感器二次回路出现多点接地，从而导致二次设备的电压、电流未能正确反映一次电压电流的电气特征，严重时会导致保护的不正确动作。但是，目前还没有检测电力互感器二次回路多点接地故障的有效手段，针对以上问题，本文通过分析电压、电流互感器二次回路发生多点接地时相应的电气特征，提出检测和防范措施，为判别电力互感器二次回路多点接地故障提供参考。
2 电压互感器二次回路多点接地故障分析
2.1 电压互感器正常运行电气特征
如图1所示，电压互感器（以下简称为TV）正常运行时，其二次回路在控制室一点接地，中性线为地电位，三相电压以中性线电位为基准保持平衡。
图1中，Uan为保护装置采集到的电压，Uam为TV二次绕组电压，当TV三相负载平衡时，流过中性线N的电流和压降均很小，即Uxn≈Uxm（x=a、b、c），三相电压大小相等，角度相差120°，见图2。
2.2 TV二次回路多点接地电气量特征
根据规程规定，TV除了在控制室一点接地外，还需在开关场经氧化锌阀片接地；而氧化锌阀片在长时间运行后容易因老化而被击穿导致多点接地；相比较而言，由此因素导致TV中性线发生两点接地故障的概率较高，以下以该故障为例进行分析，见图3。
与相电压Uan相比，U’an的大小、相角存在明显差异，从而影响方向、阻抗保护元件动作的正确性，严重时会造成保护装置误动或拒动。
假设TV中性线上的分布电容为C，忽略接地电阻，则此时流过TV二次中性线的电流IVn为：
由式（2）可知，IVn的数值与压降Umn呈正比。由于压降Umn的存在，电流IVn数值较TV正常运行时要明显变大。
3 电流互感器二次回路多点接地分析
3.1 电流互感器二次回路正常运行电气特征
图5中，在电流互感器（以下简称为TA）正常运行时，应保证三相负载平衡，三相电流大小相等，方向相差120°，如果忽略TA及二次回路分布电容的影响，此时TA二次中性线上流过的电流数值近似为0。
3.2 TA二次回路多点接地电气特征
由于施工工艺以及电缆质量等因素，TA二次回路多点接地也多发于中性线上。此处以中性线两点接地为例进行分析，见图6。
图6中，当TA二次回路发生两点接地故障时，接地点与TA二次回路接地点间存在电位差，此电位差产生电流3I’0，3I’0不再等于TA二次三相电流的矢量和，其数值要比TA正常运行时的中性线电流要大得多。
图7为TA二次回路发生两点接地故障后，二次三相电流矢量图。图7中，两点接地产生的零序电流3I’0反映在三相电流中为方向相同、大小相等的三个零序电流分量I’0，此I’0会与TA二次回路中的二次电流进行叠加，其特征与TV二次回路两点接地故障类似。
4 电力互感器多点接地检测
基于以上分析，TV与TA二次回路多点接地故障时具有一些共同特征：二次中性线零序电流大小均较正常运行时的数值有明显增大；接入二次设备的二次电压、电流的电气特征与一次电压、电流电气特征存在差异。
基于以上特征，可采取相应手段检测电力互感器二次回路多点接地故障。
（1）TV二次回路多点接地检测
由于TV中性线发生两点接地故障的概率较高，因此可通过测量流过TV二次回路中性线的电流来判别是否发生多点接地故障，具体做法如下：
a.在TV二次中性线安装穿心式TA实时检测TV二次中性线电流大小；或者在TV正常运行时采用高精度钳形电流表测量并记录二次中性线的电流数值；以实时监测或测量的二次中性线最大电流数值乘以一个可靠系数（可取为1.5）为基准值。
b.引入TV辅助绕组的开口电压（即L-N电压）3U0作为辅助判别条件。
c.当满足以下两个条件：条件1为实时监测或者测量的TV二次中性线电流数值有明显增加且大于基准值；条件2为3U0为近似零；此时认定该TV二次回路存在多点接地故障。
（2）TA二次回路多点接地故障检测
当TA二次回路多点接地故障时，各相二次电流中会出现附加的零序电流分量I’0，使得流过二次中性线的电流附加了零序电流分量3I’0，其数值为各相附加零序电流分量的3倍。可利用该电流形成检测措施，如下：
a.在TA二次中性线安装穿心式TA实时检测电流3I0，当TA正常运行时3I0与流入保护装置的三相电流Ia、Ib、Ic关系见式（3）。
b.当TA二次回路存在多点接地时，接地点与TA原有接地点（保护屏柜内部）之间存在电位差，而在二次中性线产生零序电流3I’0，此时式（3）不再成立。
基于以上方法，判断TA二次回路是否发生多点接地故障。
5 结论
本文对电压、电流互感器二次回路多点接地故障时的电气量特征进行了分析，并提出了如下结论：
（1）电压、电流互感器二次回路多点接地故障时中性线上零序电流大小较正常运行时均有明显增大；
（2）通过测量电压互感器二次回路中性线电流及开口三角电压大小、比较电流互感器二次回路中性线电流与保护装置自产零序电流大小可实现检测互感器是否存在多点接地现象；
参考文献：
[1] 张佳敏，袁宇波，卜强生，宋 爽.非接触式TA二次回路多点接地检测方法[J].电力自动化设备，2014，10（10）：128-132.
[2] 肖岸原，刘添亮.变电站二次回路中性点多点接地的检测[J].科技创新与应用，2016，05：24-25.
论文作者:肖叶清1,姚斌1,陈昌黎1,张侃君2,张小俊1,管
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/3/27
标签：多点论文; 回路论文; 电流论文; 互感器论文; 故障论文; 电压论文; 电力论文; 《电力设备》2017年第2期论文;