摘 要：对互感器二次回路中两点接地事故的原因进行分析，分析了如何连接各个互感器以避免二次回路中出现两点接地故障，并对设计、安装调试及运行维护中如何规避两点接地事故进行详细阐述。
关键词：互感器;二次回路;两点接地
中图分类号：TK11
Analysis and Prevention of Two-Point Grounding Accident in Secondary Circuit of Instrument Transformer
ZHANG Da-jia
(Shanxi Xishan Thermal Power Co., Ltd., Taiyuan 030022, Shanxi, China)
Abstract: Analyzed the reasons of two-point grounding accident in secondary circuit of instrument transformer, analyzed how to connect various instrument transformers in order to avoid the two-point grounding accidents in secondary circuit, and elaborated how to avoid the two-point grounding accidents in design, installation, commissioning, operation and maintenance in details.
Keywords: instrument transformer; secondary circuit; two-point grounding
0 引言
当前电力运行系统中，继电保护借助电流/电压互感器能显示系统中电力设备所有电流、电压信息，准确提供电力设备在运行中的二次测量值，是确保系统安稳运行的首道防线[1，2]。目前电力运行系统对继电保护多采用微机保护，计算能力强，可用软件对各种复杂保护进行分析。研究继电保护下电压互感器中二次断线的检测方法，对二次单相及多相断线中可能出现的保护误动给予闭锁，避免因为误动导致系统故障，影响电力系统运行。本文主要对电压互感器二次回路中两点接地事故对继电保护影响、原因及防范措施进行详细阐述。
1 两点接地下的误动事故
TA、TV二次回路多分布在室外，连接设备多，分布范围广，在运行过程中因为运行时间长出现绝缘老化，或在一些人为因素下会出现两点接地[3]。 TA、TV二次回路一旦出现了两点接地，保护装置保护动作不正确，会引起大面积停电，威胁电网运行安全。下面对TA、TV二次回路中两点接地事故进行详细分析。
1.1 TA二次回路
2011年9月18日，山西西山热电站220 kV变电站中220 kV母线旁路的201线路内1条线路在断路器运行状态下，1条110 kV出线W出现了接地性故障。这条线路所属断路器对接地故障正确判断，保护性跳闸。与此同时，201断路器对此故障误跳闸，201线路两侧W相断路器出现跳闸，实现重合。
对故障进行检查中发现，此变电站电缆都是年初进行更新的，但对室外一次设备区的端子箱进行拆除检查时发现，线路中仍存在其它接地点。而此次故障的主要原因为：201断路器发出的保护电流通过回路在2号主变压器电缆头位置嵌入到了N相线心，并因此导致201线路中的保护电流回路在室外端子箱处出现了两点接地，而接地点分别位于微机保护下的零序绕组两侧。具体如图1所示，图1中，U、V、W、N分别为201断路器下的并联线路，G点为线路中两点接地点。 Ik为保护回路电流， A。当系统出现接地故障时，故障一次电流会在2个接地点位置之间出现电位差，此电位差会在保护零序绕组内演变成附加电流，使采样电流出现异常，角度出现反相，使零序电流方向保护进入到动作区域，断路器在保护动作下出现保护性跳闸。
图1 TA二次回路的两点接地故障示意图
1.2 TV二次回路
2012年2月12日，山西西山热电站110 kV变电站(长荣热电站)在扩容增容后，使用前进行检查的过程中发现，当用110 kV进行模拟进线时，151线路出口处会发生W相金属性接地短路，而保护装置在启动后没有发生保护动作。经过采样分析，W相电压不是0 V，且三相电压幅值及相位同正常状态比较均出现了偏移。对电压回路进行绝缘检查过程中发现，控制室内接地点在打开后，还存在有其它接地点。经过检查，110 kV线路内4-9 TV端子箱中二次绕组，其二次回路经ZnO的避雷器接地点已被击穿，从而导致TV二次回路中出现了两点接地，具体如图2所示，图2中，U、V、W、L分别为201断路器下的并联线路，N为保护电流回路，G点为线路中两点接地点。当电力系统一次系统出现两点接地故障之后，在接地两点位置会形成相应电位差，从而导致保护装置对回路电压值不能正确测量，电压波形出现畸变，方向元件不能进行正确保护动作，最终导致了保护性拒动出现。
图2 TV二次回路的两点接地故障示意图ZnO
2 两点接地下的误动事故分析
2.1 TA二次回路
TA二次回路中出现两点接地会出现电流分流，如果2个接地点分别位于继电保护装置中电流绕组两侧，那么接地点同地会构成1个并联性回路，继而电流绕组出现短路，能通过保护装置绕组的电流会大大减少。同时当出现两点接地故障时，2个接地点位置的电位差会在二次绕组之上产生额外电流，系统保护装置内的流入电流同电流互感器二次所感应的电流间存在极大差异，致使保护装置出现保护性误动。
要避免TA二次回路中出现两点接地故障，TA二次回路应只存在1个接地点。共用的TA二次回路应安装在距离保护柜屏100 mm2内的接地铜排之上，在保护柜屏中1点接地。其它独立的二次回路应将接地点设置在配电装置的端子处。备用TA二次回路绕组需从根部引入到端子箱，在端子箱100 mm2内的接地铜排处进行可靠接地。
2.2 TV二次回路
对于电压互感器来讲，互感器有2个任务：a) 需要将高电压按照比例转换为低电压，以达到测量仪表的测量需求;b) 要将电力系统中高电位、低电位2个电位下的测量仪表同继电保护分开，确保运行人员及设备安全。
如果TV二次回路中没有接地点，TV上高电压在互感器中一次线圈及二次线圈间的电容，同二次回路中产生的对地电容间形成1个分压，并将高电压引入至这个二次回路之中。但如果TV二次回路内存在一点接地，那么二次回路中对地电容就是0 Ω，就能确保电网安全运行。
要避免TV二次回路中出现两点接地故障，TV二次回路应只设计1个接地点。共用TV二次回路只能在控制室中存在1个接地点，且各个TV中性线不能同可能断开的熔断器或断路器相连接。其它独立的二次回路应在控制室中或一次设备区中实现一点接地，并要将接地点设置在户外端子箱100 mm2内接地铜排处。高点电容器组下的TV二次回路需在一次设备区内实现一点接地。
3 两点接地的判断方法
在电力系统运行过程中，对于TV二次回路常用判别两点接地故障的方法有录波图分析法及测量判断分析法。下面对这两种方法进行详细分析。
3.1 录波图分析法
图3给出了TV二次回路中两点接地出口出现c相的金属性接地时线路母线的三相电压波形图，从上至下分别为a、b、c这三相的波形，故障前这三相电压都是对称的，而故障后三相电压波形图变化明显，a相电压明显减小，b相电压显著增大，而出现故障的c相电压在理论上本应为0 V，但是现在却存在较大值。
图3 TV二次回路两点接地故障的现场波形图
3.2测量判断分析法
在理论上，TV二次回路中三相电压负载平衡状态下，中性线的电位电压应为0 V，当中性线在控制室中实现一点接地，那么开关场中性线经交流电压下在线监测装置对两点接地进行检测的二次线的电流应该是0 A，或出现微小电流。但如果TV二次回路中存在多个接地点，且接地点存在较远空间距离，接地点内会产生较大电流。如果中性线在控制室外存在接地点，第二接地点同主控制室内的接地点间会产生明显电位差，在此电位差下会产生远大于10 mA的电流。定期用钳形电流表对TV二次回路中公共接地点电流值进行测量，就能对TV二次回路是否存在多点接地进行有效判断。
4 互感器二次回路中两点接地事故的预防
在电力系统运行过程中，要确保系统稳定运行，预防二次回路中两点接地事故，应在电网设计、安装及后期维护各个环节都采取相应防范措施[4]，对两点接地事故进行全过程及全方位的监管，这样才能将二次回路中因为两点接地导致的安全事故防患于未然。下面分别阐述。
4.1 电网设计
在电网设计过程中，要预防两点接地事故出现，设计人员需对系统中继电保护及各种自动装置的反事故特点及措施有全面了解，并按照装置的反事故措施要求进行全面设计。在设计中主要注意以下几点：a) 在电力系统中，如果电流回路是几组电流互感二次直接组合所得，那么变压器的各种保护(包括有角形开关、2/3开关主结线保护、母线差动保护、变压器差动保护等)都需要达到一点接地，高阻的差动回路不包括在内。且这个接地点需装设在被保护屏柜中的接地铜排之上。而且在设计中各绕组需分别接地设计，接地不能出现串接;b) 同其它电流互感器不产生电联的独立电流回路，接地点应装设于位于户外端子箱这一配电装置100 mm2内的接地铜排之上;c) 电流互感器中所有二次回路都需设计1个接地点，且此接地点需设计在配电装置端子处;d) 所有差动保护下的二次回路都需保持相互独立，应在配电装置经端子处选择最适宜的接地点进行接地设计[5]。
4.2 安装调试
在电网安装调试过程中，要预防两点接地事故出现，安装调试人员不仅需对系统中继电保护及各种自动装置的反事故特点及措施有全面了解，而且还要熟悉反措施内容，对于安装中同反措施要求不相匹配的措施进行及时修改，防范两点接地事故出现。主要来讲应注意下面几点：a) 如果电流互感器在接线箱中设置了限流片，那么对各个绕组的限流片在施工前都要对其接线工艺进行检查，如果是多股线需将压线连接到端子上[6];b) CT变比在选取上尽量选二次额定电流在5 A时的变比，例如选择4 000/5等;c) 在任意CT回路接地中，如果要改变接地点，不仅需严格遵守安装规程，在改变前还需进行相关实验;d) 对于电力系统内的复杂继电保护，在安装调试过程中需严格按照《继电保护安全措施票》要求进行操作。
4.3 运行维护
在电力系统后期运行维护中，维护人员需利用设备停电、保护校验等一切时机，对二次回路进行接地及绝缘检查，如不满足设计要求，要及时整改，消除潜在隐患。在一次设备区域中，TV二次绕组的中性点如果需经放电间隙或ZnO阀片来接地，需定期对其检查，检查是否出现击穿，预防两点接地出现。主要来讲需注意：a) 定期对运行保护设备进行现场检查，检查二次回路接线，发现有两点接地需及早改造，杜绝接地事故出现;b) 对新设备需定期做带负荷检查，检查中性线回路电流是否满足要求。新设备在运行前必须进行此项检查;c) 如果电力系统涉及到回路变更，要对回路接地点进行仔细核查，确保接地点实际位置符合要求后，按照绕组数量级实际投入进行台账设置，并结合实际案例，定期对维护人员进行保护反措施培训，不断提高维护人员工作水平。
5 结语
在电力系统运行过程中，二次回路是系统安全稳定运行的首道保障，作用至关重要。电力系统运行过程中，为确保继电保护及其自动装置能正确工作，必须保证二次回路电气连接拥有1个最为可靠的接地点，在运行中不能出现两点接地。在系统设计、安装调试及运行维护的各个环节都做好防范措施，将多点接地隐患消除于未然，这样才能确保电网稳定可靠运行，确保供电安全。
参考文献：
[1] 胡 泰.一起220kV主变保护装置电压消失原因分析[J].电工技术,2010(09):71-72.
[2] 刘高会,王朝霞,吴艳军.短路电流计算在主变保护动作分析中的应用[J].电工技术,2010(11):19-21 .
[3] 宋华.旁路电流互感器二次绕组在变压器微机保护中的应用分析[J].中国高新技术企业,2011(24):121-123.
[4] 秦涛,张 磊,王向东.电压互感器二次单相接地短路故障分析[J].电力系统保护与控制,2010(07): 145-147.
[5] 孙亚辉,陈志强,蔡衍.电压互感器二次回路反充电的原因分析及防范措施[J].电力系统保护与控制,2010(09): 133-136.
[6] 赵武智,高昌培,林虎.电压互感器二次回路一点接地检查及查找多个接地点方法[J].电力自动化设备,2010(06):152-154.
原标题：互感器二次回路中两点接地事故的分析与预防
