新型電壓互感器二次接地保護器的應用

王群明

(臺州電業局，浙江 臺州 317000)

根據2005年11月國家電力調度通信中心“關于印發《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》(試行)繼電保護專業重點實施要求的通知”中6.3.1條要求：經控制室零相小母線(N600)連通的幾組電壓互感器二次回路，只在控制室將N600一點接地，公用電壓互感器的二次回路宜在開關場將二次線圈中性點經放電間隙或氧化鋅閥片(即電壓互感器二次接地保護器)接地，應定期檢查放電間隙或氧化鋅閥片，防止造成電壓二次回路多點接地的現象。

電壓互感器二次接地保護器的擊穿電壓峰值為大于30ImaxV，是電網接地故障時通過變電站的最大接地電流有效值。因此，接地保護器的設置主要是為了防止雷電等系統過電壓危害二次設備安全，防止在雷擊過電壓、沖擊過電壓時瞬時放電，保護二次繞組免受影響。但在現實中，由于選材、老化等原因，原有電壓互感器二次接地保護器的負面影響逐漸顯現。

1 老電壓互感器二次接地保護器存在問題

在常規設計中，就地電壓互感器端子箱內的二次中性點(即N線)安裝了1個二次接地保護器(擊穿保險)。使用較多的二次接地保護為圖1所示的簡單氧化鋅接地保護器。這種采用云母介質的擊穿保險由于受當時生產條件的限制，擊穿動作值離散性較大，元件可靠性較低，易損壞。最惡劣的情況是，一旦元件損壞，它呈導通狀態的幾率很大，加上元件沒有任何告警信號，運行維護人員也無法在線檢測。這將造成PT二次回路長期兩點接地；一旦發生區外故障，保護誤動將不可避免。

220 V氧化鋅接地保護器在嚴重出口短路時，可能會造成電壓二次回路多點接地，引起保護誤動。而其誤動原因多是接地保護器在過電壓擊穿后間隙未斷開，電壓中性點N600二次回路存在兩點接地，從而在電壓回路中疊加了一個附加零序電壓，使得繼電保護裝置感受到的電壓相角幅值不正確，導致在系統發生接地故障時保護不正確動作。

2 檢查N600接地的方法

在電壓互感器運行的情況下，檢查N600是否有兩(多)點接地的方法有2種。

(1) 在保護小室打開全站唯一的N600接地點，用萬用表測量N600對地的交流電壓。若電壓為0，則N600還有別的接地點；若電壓不為0，則N600沒有別的接地點。根據經驗值，若該電壓不為0，在220 kV變電站中其值約為3～7 V，在110 kV變電站中其值約為1～3 V。

此種檢查N600是否接地的方法需要在天氣晴好的情況下進行。操作時準備工作要充分，速度要快，防止在N600接地點消失期間出現故障時保護可能發生誤動、拒動。

(2) 個別廠家的最新保護裝置具有對N600接地異常后電壓波形畸變的報警功能。在保護裝置中加入了三次諧波含量判據，正常運行時，當三次諧波含量達到一定值時，有告警并閉鎖零序方向保護的功能。

以上2種方法只能判斷N600接地是否異常，但對接地保護器究竟在什么時候被擊穿、是否被擊穿、哪個被擊穿，卻很難判斷。

3 新型電壓互感器二次接地保護器

隨著科技水平的發展，已經開發出了新型二次接地保護器，如圖2所示。

新型二次接地保護器采用了浪涌大電流過載分離和短路熱分離的技術雙脫扣自保護功能，確保電壓互感器N線在大沖擊情況下可有效開斷，使元件整體呈現開路狀態，從而杜絕了造成兩點接地的可能。新型二次接地保護器安裝、替換方便，具有當地掉牌和遙信報警功能，解決了難以發現二次接地保護器運行中有無擊穿接地的難題。

4 替代方案

由于老二次接地保護器壽命一般為10年左右，因此對變電站接近或超過10年的老二次接地保護器應進行改造。改造方案為結合技改對老二次接地保護器進行更換，其原理接線如圖3所示。

(1) 按照二次繞組配置接地保護器，在每組二次繞組的中性線N與地之間串接1只接地保護器。如，母線電壓互感器共有保護、測量、零序開口三角3組二次繞組，就必須配置3只接地保護器；線路電壓互感器只有保護1組二次繞組，則配置1只接地保護器。

(2) 在每個電壓互感器端子箱內，可將保護、測量、零序開口三角3組二次繞組各接地保護器提供的常開空節點并接，發一個接地保護器裝置故障遙信信號，指示如220 kV電壓互感器二次接地保護器故障的遙信信號。

(3) 當有接地保護器裝置故障遙信信號時，只要巡視檢查該電壓互感器端子箱內各接地保護器的掉牌信號，即可確認故障的接地保護器。

5 結束語

電壓互感器二次繞組必須保證僅有一點接地，而使用新型二次接地保護器可以及時發現系統中有無電壓互感器二次繞組兩點接地的情況，因而提高了系統保護運行的可靠性，值得大面積推廣。

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