關于驗證變電站380V開關接地保護能否正確動作的試驗方法

甘曉瑜

（廣東電網有限責任公司惠州供電局，廣東 惠州 510000）

1 現狀

目前，變電站380V交流系統進線開關及主饋線開關大多采用三極開關，三極開關因無N線CT，無法采集N線電流，無接地保護功能，或者接地保護反應的是接地電流和不平衡電流，而不是準確的接地電流。在接地變兼站用變的變電站，當發生低壓零流故障時，380V側開關不動作，站用變低壓零流保護動作跳開接地變開關，此時，10kV失去保護接地點，后果很嚴重。另一方面，當接地保護反應接地電流和不平衡電流時，不平衡電流過大也會影響進線開關接地保護動作，造成380V交流母線失壓。

2 措施

為進一步優化完善變電站380V站用交流開關配置要求，有效防止站用380V交流母線失壓，公司組織制定了整改措施。要使接于380V交流母線上的開關配置接地保護，首先，要在現有的三極開關外加N線CT，并將N線CT的二次線接入開關內部控制回路，以使開關能夠通過采集N線電流，和開關內部的A、B、C相CT采集的電流進行程序計算，從而實現接地保護，如圖1所示。

圖1 三極開關及加裝N線CT示意圖

3 試驗目的

CT有方向性，有正向和反向區別，裝設方向不同決定采集電流的方向，并且是相差180度的區別。

因380V交流母線上的開關均為框架式開關或塑殼開關，A、B、C三相CT均為內置CT，無法從外觀確定其裝設方向。N線CT為后期外加，不能確定所加N線CT方向是否與開關內置三相CT方向一致，變比相同。

外加N線CT裝設錯誤或者無效，均影響開關接地保護正確動作，因此，需要在加裝N線CT后對開關做升流試驗加以驗證。

4 試驗方法

對于接于380V交流母線上的開關，其接地保護實現是由公式IG=IA+IB+IC+IN實現。A、B、C三相電流通過開關內置CT采集，N線電流通過外加N線CT采集。當所加四線電流達到設定的IG時，接地保護動作，開關跳閘。

因變電站現場試驗條件有限，每次只給一相加量，以驗證該開關接地保護能否在滿足條件時動作。

現總結該升流試驗分三個步驟，稱為“三步法”。

步驟一：

給A、B、C相其中一相加量，IG=IA+IB+IC+IN=IA+0+0+0=IA，當加到設定的IG時，開關跳閘。以驗證開關內部CT采樣準確，該接地保護設定正確。如圖2所示。

圖2 升流試驗步驟一原理接線圖

步驟二：

給外加N線CT加量，IG=IA+IB+IC+IN=0+0+0+IN=IN，當加到設定的IG時，開關跳閘。以驗證外加N線CT有接入開關內部控制回路，開關能采集到N線電流，并且N線CT的變比與A、B、C三相CT變比一致。如圖3所示。

圖3 升流試驗步驟二原理接線圖

步驟三：

驗證N線CT裝設方向與A、B、C三相CT方向一致。在無接地的情況下，IA+IB+IC+IN是等于0的。在一次方面，IN的方向與A、B、C三相電流矢量和的方向相反、大小相等，在二次方面，若四線CT方向一致，以上公式也應成立。即只要是在A、B、C相上加量，同時從N線流回，不管在一次上加量多大的電流，接地保護均不動作，開關不跳閘。另IA+IB+IC+IN=IA+0+0+IN，一次接線如下，此接線方式亦是模擬了實際電流走向，如圖4所示。

圖4 升流試驗步驟三原理接線圖

此時，給開關加量至大于IG，開關不跳閘。

以上，任何一步的試驗結果不符所述，均代表該開關接地保護功能失效或者不準確。在驗收過程中常出現的一個安裝錯誤是N線CT的方向錯誤，現對該安裝錯誤會導致的試驗結果做以下分析。

（1）N線CT方向與A、B、C三相CT方向一致：IN的方向與A、B、C三相電流矢量和的方向相反、大小相等，在二次上采集到的電流亦滿足IA+IB+IC+IN=0，無法達到IG。

（2）N線CT方向與A、B、C三相CT方向相反：在二次采集的IN的方向與A、B、C三相電流矢量和的方向相等、大小相等，即IA+IB+IC+IN=IN+0+0+IN=2IN，此時，只要滿足IG=2IN，即給單相加量到1/2IG時，開關接地保護動作，開關跳閘。

5 改良方法

在做以上交流開關升流試驗“三步法”時，每步都需要改動一次接線方式，并且屏柜內電纜眾多，位置有限，接線困難，試驗時間成本及人力消耗大，需進一步改良以上“三步法”的操作。經咨詢廠家，外加的N線CT轉化的是電壓量，改良方法具體如下。

在驗證同一開關接地保護功能的三步驟中，均保持一次接線不變，即以上“三步法”第三步的接線方式，以模擬實際的電流走向。只需在二次接線端子上做改動即可。改變CT二次端子接法，可改變采集電流方向。試驗前假定所裝N線CT正確。

步驟一：解開N線CT二次接線端子中的一個，給A、B、C相其中一相加量，此時，相當于N線CT二次線未接入開關內部控制回路，開關采集不到CT電流，IG=IA+IB+IC+IN=IA+0+0+0=IA，當加到設定的IG時，開關跳閘。以驗證開關內部CT采樣準確，該接地保護設定正確，如圖5所示。

圖5 拆開開關N線CT二次擴展端子排中的一根接線

步驟二：在現有基礎上，對調N線CT二次端子上對調兩根二次線，此時，相當于N線CT方向裝反，在二次采集到的IN的方向與A、B、C三相電流矢量和的方向相等、大小相等，即IA+IB+IC+IN=IN+0+0+IN=2IN，給單相加量到1/2IG時，開關接地保護動作，開關跳閘，如圖6所示。

圖6 對調開關N線CT二次擴展端子排中的兩根接線

步驟三：恢復回正確接線，此時，CT采集的電流能正確反映一次電流關系，IA+IB+IC+IN=0。此時給開關加量至大于IG，開關不跳閘，如圖7所示。

圖7 恢復開關N線CT二次擴展端子排中的兩根接線

以上步驟二和步驟三需同時滿足即能驗證外加N線CT有接入開關內部控制回路并且安裝方向正確。

6 結語

通過對接于380V交流母線上的開關做升流試驗，可驗證開關的接地保護能否正確動作，進一步完善變電站380V站用交流開關配置。通過改良升流試驗方法，接地保護功能升流試驗三步驟從改變試驗接線的接線方式轉化為改變N線CT的二次接線方式，操作簡單便捷，大大減少了改變試驗接線方式所用的時間，進一步推動基建站驗收進程。