一起電壓回路接線錯誤引起的保護誤動分析研究

張 凱，楊永紅，崔樂樂（國網四川省綿陽供電公司，四川綿陽，621000）

一起電壓回路接線錯誤引起的保護誤動分析研究

張 凱，楊永紅，崔樂樂
（國網四川省綿陽供電公司，四川綿陽，621000）

介紹了某變電站一起低壓減載保護動作跳閘事故情況，并對事故原因進行了分析，針對該起電壓回路接線錯誤造成的繼電保護誤動作，提出了正確接線方式。分析得出由于接線錯誤造成采樣小PT飽和，使得保護裝置采樣數據異常，從而導致低壓減載保護誤動作的結論。最后對該案例做了延伸介紹，對以后的工程實踐具有指導意義。

低壓減載；電壓回路；繼電保護；飽和

0　引言

繼電保護是電力系統的重要組成部分，是保證電網安全穩定運行的技術手段。正是因為繼電保護占據這么重要的地位，所以一旦繼電保護出現故障或缺陷就會危及整個電網的安全穩定運行。為保證電網的安全可靠穩定運行，國家電網公司專門制定了《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》。雖然規定中要求嚴格執行繼電保護現場標準化作業指導書，規范現場安全措施，防止繼電保護‘三誤’事故發生，但是作業人員在安裝調試和定期檢驗保護裝置時，往往只注重裝置本身，忽視二次回路檢查，不少保護誤動的不安全事件都源于二次回路的錯誤接線。

圖1　系統接線圖

繼電保護技術不斷發展，在運行實踐的過程中由于不同原因將不免發生各種復雜的電網事故。本次事件是“誤接線”導致繼電保護誤動的典型案例，違反了《四川電網繼電保護及安全自動裝置防“三誤”工作規定》，應加強基建和改造施工全過程管理，開工后嚴格按照端子排圖接線，安裝完成后必須2人復核接線正確方可上電，上電前需檢查回路是否存在短路或接地。

1　故障前運行方式

10kV出線均采用長園深瑞ISA-351G作為饋線保護。

110kVⅠ、Ⅱ母并列運行，101開關帶#1主變運行于110kVⅠ母，102開關帶#2主變運行于110kVⅡ母。10kVⅠ、Ⅱ母分列運行，#1主變901開關供10kVⅠ母，#2主變902開關供10kVⅡ母。10kV甲線908、乙線912、丙線916、丁線914、戊線922、己線904、庚線910運行于10kVⅡ母。系統接線圖如圖1所示。

2　案例原因分析

2.1保護動作情況

1）××××年××月××日01：06分58秒，10kV甲線低壓減載保護動作跳開908開關。

2）××××年××月××日01：06分58秒，10kV乙線低壓減載保護動作跳開912開關。

3）××××年××月××日01：06分58秒，10kV丙線低壓減載保護動作跳開916開關。

2.2案例原因分析

通過對保護裝置動作記錄、故障錄波及監控信號收集分析，此次故障相關保護動作情況如下：

××××年××月××日01：06分55秒，10kVⅡ母系統發生A相接地故障，造成B、C相電壓升高，10kVⅡ母所屬設備，除10kV丁線914、戊線922饋線保護外，其余饋線保護B、C相電壓采集均出現了不同程度的飽和，波形有削頂現象，且裝置A、B、C三相電壓采樣幅值及相角與A相接地故障實際情況不符（錄波波形見圖2）；但故障錄波器錄取的10kVⅡ母三相電壓與系統發生A相接地故障實際情況相符合（錄波波形見圖3）。

圖2　10kV甲線908保護裝置電壓采樣波形

圖3　故障錄波器10kVⅡ母電壓波形

經現場檢查發現，10kVⅡ母開關柜配線如下：

10kVⅡ母饋線保護電壓均取自二次電壓小母線，10kVⅡ母PT柜A相母線電壓A640、B相母線電壓B640、C相母線電壓C640、母線零序開口電壓L640、母線電壓N600均接入小母線，標記分別為M1、M2、M3、M4、M5。但10kVⅡ母饋線保護裝置實際接線為：

II母PT柜A640——小母線M1——饋線保護裝置A相電壓開入

II母PT柜B640——小母線M2——饋線保護裝置B相電壓開入

II母PT柜C640——小母線M3——饋線保護裝置C相電壓開入

圖4　現場10kV電壓二次接線圖

II母PT柜L640——小母線M4——饋線保護裝置N相電壓開入

II母PT柜N600——小母線M5——饋線保護柜內空端子

現場10kV電壓二次接線圖如圖4所示。

當開口電壓L640接入饋線保護N相電壓開入后，饋線保護A、B、C三相電壓實際采樣值為：

圖5中，前四個通道Ua、Ub、Uc、3U0反應母線PT A、B、C三相及零序開口繞組UL電壓波形，其中Ua=12V， Ub=92V，Uc=96V，UL=84V；后三個通道Ua’、Ub’、Uc’反應母線PT A、B、C三相電壓在疊加零序開口繞組電壓后，合成的電壓波形，Ua’=73V，Ub’=169V，Uc’=174V，Ua’、Ub’、Uc’也就是實際接入饋線保護的三個單相電壓。

10kV出線均采用長園深瑞ISA-351G作為饋線保護，低壓保護動作定值為78V，時間定值為1秒，保護動作邏輯為：

式（2）三個條件同時滿足，持續1秒后低壓保護即動作出口。

根據式（1）進行計算：

根據式（3），利用波形分析軟件合成Uab、Ubc、Uca，波形及幅值如圖6所示。

表1　10kV甲線908饋線保護交流采樣小PT飽和度測試數據

圖6中前三個通道為母線PT A、B、C三相電壓波形，后三個通道為通過理論計算后合成的裝置應測得的三相線電壓幅值?？梢钥闯觯碚摵铣珊蟮娜嗑€電壓波形正常，幅值均在104V左右。即將開口電壓L640接入饋線保護N相電壓開入后，其計算線電壓仍應該是正常線電壓，低壓減載保護不應動作。

但通過饋線保護裝置的采樣波形（見圖2），可以看到饋線保護裝置電壓采集波形有明顯的削頂現象，這種現象是由于PT飽和引起。因為故障錄波器與饋線保護裝置所取電壓均取自10kVⅡ母PT同一保護繞組，故障錄波器顯示的電壓波形正常，可以排除母線PT繞組飽和的可能。饋線保護電壓波形畸變的原因落在保護交流采樣插件的小PT上。抽取10kV甲線饋線保護裝置進行PT飽和度試驗，測試結果如表1所示。

圖6　理論計算后裝置應測得的三相線電壓

由表1可以看出，裝置交流采樣小PT在130V左右漸漸進入深度飽和狀態。根據前面錄波器數據可知，開口電壓L640誤接入饋線保護N相電壓后，在系統發生A相接地故障，接入裝置B、C相二次PT電壓最高在170V左右，最低也超過130V，而A相電壓一直在60-90V左右，所以A相電壓可以正常采樣，而B、C相電壓小PT會一直處于飽和狀態，從而使得裝置采取的B、C相電壓遠低于外部接入電壓，且波形發生畸變。裝置低壓保護所用三個線電壓是運用裝置本身所采集的相電壓經過計算所得，由于A相電壓采樣正常，B、C相電壓飽和，必將引起裝置計算線電壓發生變化。

利用波形分析軟件將裝置采集三相相電壓Ua、Ub、Uc合成線電壓Uab、Ubc、Uca，波形及幅值如圖7所示。

圖7 10kV甲線908低壓減載保護動作時裝置采樣相電壓合成線電壓

圖7中，前三個通道為裝置實際的A、B、C三相電壓采樣，后三個通道為通過裝置采樣合成的三個線電壓。可以看出，B、C相小PT飽和，不能正確反應其采樣幅值和相角，合成后線電壓Uab=66V，Ubc=66V，Uca=73V，均低于定值78V，持續時間1秒，低壓減載保護動作。10kV甲線908、乙線912、丙線916饋線低壓減載保護動作均屬于上述情況。

另外4條10kVⅡ母饋線低壓減載保護未動作原因。

10kV戊線922饋線保護裝置之前發出PT斷線告警信號，在系統發生A相接地故障時，由于PT斷線閉鎖低壓保護動作，故10kV戊線922饋線低壓減載保護未動作。事后核實為裝置采樣插件B相小PT損壞，無法采集B相電壓，造成裝置PT斷線。更換采樣插件后，裝置恢復正常。

10kV丁線914饋線保護二次電壓接線正確，故低壓保護未動作。

10kV己線904饋線保護在故障期間有22次啟動報告，10kV庚線910饋線保護在故障期間有6次啟動報告，通過對其啟動波形分析，發現：故障期間，裝置三相線電壓一直在78V左右波動，但持續時間均小于1秒，故低壓保護未動作。原因為10kV己線904、10kV庚線910饋線保護裝置在故障期間小PT飽和程度較輕未引起低壓保護動作。

通過上述分析，此次10kV甲線908、乙線912、丙線916饋線低壓減載保護動作直接原因為：10kV饋線開關柜端子排電壓接線錯誤，誤將零序開口電壓UL當成UN接入保護裝置。在10kV系統發生單相接地故障時，由于三相相電壓串入了UL這個大電壓而造成保護裝置采樣PT元件過度飽和，引起保護裝置采樣失真，導致饋線低壓減載保護誤動作。

3　結論

通過以上分析得出，本次事件是因為10kV甲線908、乙線912、丙線916饋線二次接線錯誤，將UL接入了保護裝置的UN，使得10kV發生A相接地時保護裝置采到的UB、UC電壓都高達180V，超過了小PT的線性范圍，導致保護裝置采集到的電壓波形發生畸變。畸變后的電壓中基波含量遠小于一次實際值，致使以基波為判據的低壓減載保護誤動作。

4　對比說明

10kV饋線電壓二次回路正確接線方式如圖8所示：

圖8　10kV饋線電壓二次接線圖

10kV線路A相接地，10kV母線電壓情況為：A相電壓下降，B、C相電壓上升但不會超過線電壓。若本次接線正確，母線的相電壓最大不會超過110V，保護裝置采樣板的小PT不會飽和，波形就不會畸變，從而10kV饋線保護采的線電壓也不會畸變，三個線電壓大小還是為100V，低壓保護不會動作，而是發10kV母線一次接地告警，一次接地的線路還可以正常運行兩小時。

5　延伸介紹

1）10kV系統為不接地系統，在系統一點接地的情況下，接地相對地電壓下降，非接地相對地電壓升高，不過線電壓不會變化。

2）保護裝置內有若干小PT，將PT二次來的電壓轉換成更低的電壓進行采集，而這個小PT是有飽和系數的，一般取額定電壓的1.2倍。不同的保護裝置有不同的飽和度，具體情況參照保護裝置說明書。

3）低壓減載保護的作用：當系統出現無功功率缺額引起電壓下降時，根據電壓下降程度，自動斷開一部分用戶，阻止電壓繼續下降，以使電壓迅速恢復到正常值，防止系統崩潰。

6　結語

本文首先對故障前的運行方式進行了簡要介紹，其次對案例的原因進行了詳細分析，然后得出結論，故障原因是由于電壓回路接線錯誤造成的，最后介紹了正確接線方式，并對該案例做了延伸介紹，為以后的工程實踐具有指導意義。

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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