PT 二次中性点电位偏移对继电保护方向元件的影响 文 摘 PT 二次中性点接地不良或接地方式错误，会造成 PT 二次中性点对地电位产生偏移，从而影响继电保护方向元件的正确动作，甚至造成误动。为此对两种因素分别进行分析。从原理出发，结合实例说明其影响作用的因果关系，以及严格实施“电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点”的重要性。
关键词 二次中性点电位偏移 接地可靠性 继电保护 方向元件 保护误动 拒动 目前，电力系统继电保护的方向元件多采用功率方向的原理，而功率方向元件所采用的电气比较量之一是取自 PT 的二次电压。如果 PT 不能在二次系统准确地反映一次系统的实际情况，则很可能会导致功率方向元件的拒动或误动，从而影响整套方向保护动作的正确性。 除了 PT 本身的原因外，造成一、二次系统参数不相符的另一常见原因就是 PT 二次中性点的对地电位发生了偏移。而这一问题的出现，主要是由 PT 二次中性点接地不良或接地方式错误引起的。下面对这两种情况分别加以分析。
1 中性点接地不良引起的PT 二次中性点电位偏移 继电保护用电压互感器的二次接线可简化为图1电路。图中U*a 、U*b 、U*c 为 PT 二次三相电压，Z a 、Z b 、Z c 为 PT 二次三相负载阻抗。
图1 PT 二次接线简化图
根据图1电路，可求得 PT 二次中性点的对地电压U*on ，
式中，
a +b +为 PT 二次三相电压；Y a 、Y b 、Y c 为 PT 二次三相导纳。正常运行时，C =0，如果 PT 二次三相负载对称或 PT 二次中性点接地良好，则U*on =0。但在实际运行中，PT 二次负载并不完全对称；同时，由于诸如接地网本身接地不良、接触电阻过大以及接地线因锈蚀严重造成断线等原因，将会造成 PT 二次中性点接地不良，在这种情况下 U*on 将不等于零，即 PT 二次中性点对地有电位偏移，而此中性点的电位偏移与 PT 的二次三相电压叠加后，将会引起三相电压对称关系的改变。三相电压的相位和幅值都将随之而产生变化。当一次系统发生不对称故障时，一次电压的不对称会使这一偏移更加明显，这势必会影响功率方向元件的动作。如偏移过大，就可能造成方向元件误动。另外，对于
WXB
-11 X 型微机保护的零序方向元件，同样也存在上述问题。因为根据 WXB-11 x型微机保护的原理，零序保护方向元件的3U*0，在故障前未发生 PT 断线的情况下均取用仪器内自产的3U*0，即3 U*0=U*a +U*b +U*c ，这样，若 PT 二次中性点的对地电位发生偏移而引起 PT 二次三相电压的的对称关系发生变化，则自产 3U*0=U*a +U*b +U*c 的相位也将出现偏移，从而也会对其方向元件的正确动作产生不利影响，进而造成零序方向保护的错误动作。这种情况在系统运行中已经出现过。比如，葛洲坝二江电厂就曾发生过因 PT 二次中性点接地不良，在区内接地故障时，由于零序方向元件拒动，而造成微机零序方向保护拒动的情况。
2 PT 二次接地方式错误造成的 PT 二次中性点电位偏移 根据《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》(以下简
称《反措》)9.3条的规定，经控制室零相小母线 N600 连通的几组电压互感器二次回路，只应在控制室将N600 一点接地，各电压互感器二次中性点在开关场的接地点断开。而在实际运行中，特别是一些较老的变电站，由于设计中没有注意到这一点，运行后又没有机会执行反措，其 PT二次中性点分别在开关场接地。我局的贾庵子变电站就是这种情况，其接线方式可以简化如图2所示。图中电阻R 是两组 PT 中性接地点间大地电阻的等效电阻。
图 2 中性点在开关场接地的
PT 二次接线示意图
下面分析当一次系统发生不对称故障时，如图2所示接线方式的 PT
二次的电压情况。假设某线路发生出口 A 相金属性接地故障，理论上 PT 二次电压向量应如图3所示。图中U*ka 、U*kb 、U*kc 为理论上的三相故障
电压。而实际上，由于两组 PT 中性接地点的地电位并不等(其电位差可以看作是由于接地故障电流流经两组 PT 二次接地点间的大地电阻 R
所产生的压降) ，在 N 600 中将有电流 I*n 流过，其方向与接地故障电
流同相。虽然 PT 二次中性点对地电位在开关场仍为零，但在保护屏上的N 600 处，由于I*n 在 N 600 中流动产生了压降，其对地电位将不
为零，即相当于 PT 二次中性点的对地电位发生了偏移。偏移电压的相位与接地故障电流同相。将这一偏移电压与 PT
二次三相电压相迭加，
并取线路阻抗角为80°，就可以得到 PT 二次电压的实际向量关系如图4所示。图中 U*kb 、 U*kc 为理论上的故障电压， I*ka 为故障电流，Δ U*
为偏移电压，U*ka 、U*kb 、U*kc 为三相故障电压的实际向量。在图中我们
可以看到，不仅二次电压的幅值发生了变化(故障相 A 相电压不为零，非故障相 B 相电压升高， C 相电压降低) ，二次三相电压的相位也发生了变化，这种情况亦会影响方向元件的正确动作。
另外，如果接线未执行《反措》 9.7 条，关于来自电压互感器二次回路的4根开关场引入线和互感器三次回路 2(3) 根开关场引入线必须分开，不得公用的要求。当线路出口发生接地故障时，由于零序电压较高，在共用的 N 600 上将产生压降，也会使 PT 二次中性点电位发生偏移，从而引起方向元件的错误判断。
综上所述，PT 二次中性点接地不良或接地方式错误，会造成 PT 二次中性点的对
图3 理论电压向量图
图4 实际电压向量图
地电位产生偏移，从而影响继电保护方向元件的正确动作，甚至造成方向保护的错误动作。所以对 PT 二次中性点的接地状况应定期检查。而对于不符合反措要求的接线方式，应尽快加以改正。以消除危及继电保护安全运行的隐患。
PT 二次中性点电位偏移对继电保护方向元件的影响 文 摘 PT 二次中性点接地不良或接地方式错误，会造成 PT 二次中性点对地电位产生偏移，从而影响继电保护方向元件的正确动作，甚至造成误动。为此对两种因素分别进行分析。从原理出发，结合实例说明其影响作用的因果关系，以及严格实施“电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点”的重要性。
关键词 二次中性点电位偏移 接地可靠性 继电保护 方向元件 保护误动 拒动 目前，电力系统继电保护的方向元件多采用功率方向的原理，而功率方向元件所采用的电气比较量之一是取自 PT 的二次电压。如果 PT 不能在二次系统准确地反映一次系统的实际情况，则很可能会导致功率方向元件的拒动或误动，从而影响整套方向保护动作的正确性。 除了 PT 本身的原因外，造成一、二次系统参数不相符的另一常见原因就是 PT 二次中性点的对地电位发生了偏移。而这一问题的出现，主要是由 PT 二次中性点接地不良或接地方式错误引起的。下面对这两种情况分别加以分析。
1 中性点接地不良引起的PT 二次中性点电位偏移 继电保护用电压互感器的二次接线可简化为图1电路。图中U*a 、U*b 、U*c 为 PT 二次三相电压，Z a 、Z b 、Z c 为 PT 二次三相负载阻抗。
图1 PT 二次接线简化图
根据图1电路，可求得 PT 二次中性点的对地电压U*on ，
式中，
a +b +为 PT 二次三相电压；Y a 、Y b 、Y c 为 PT 二次三相导纳。正常运行时，C =0，如果 PT 二次三相负载对称或 PT 二次中性点接地良好，则U*on =0。但在实际运行中，PT 二次负载并不完全对称；同时，由于诸如接地网本身接地不良、接触电阻过大以及接地线因锈蚀严重造成断线等原因，将会造成 PT 二次中性点接地不良，在这种情况下 U*on 将不等于零，即 PT 二次中性点对地有电位偏移，而此中性点的电位偏移与 PT 的二次三相电压叠加后，将会引起三相电压对称关系的改变。三相电压的相位和幅值都将随之而产生变化。当一次系统发生不对称故障时，一次电压的不对称会使这一偏移更加明显，这势必会影响功率方向元件的动作。如偏移过大，就可能造成方向元件误动。另外，对于
WXB
-11 X 型微机保护的零序方向元件，同样也存在上述问题。因为根据 WXB-11 x型微机保护的原理，零序保护方向元件的3U*0，在故障前未发生 PT 断线的情况下均取用仪器内自产的3U*0，即3 U*0=U*a +U*b +U*c ，这样，若 PT 二次中性点的对地电位发生偏移而引起 PT 二次三相电压的的对称关系发生变化，则自产 3U*0=U*a +U*b +U*c 的相位也将出现偏移，从而也会对其方向元件的正确动作产生不利影响，进而造成零序方向保护的错误动作。这种情况在系统运行中已经出现过。比如，葛洲坝二江电厂就曾发生过因 PT 二次中性点接地不良，在区内接地故障时，由于零序方向元件拒动，而造成微机零序方向保护拒动的情况。
2 PT 二次接地方式错误造成的 PT 二次中性点电位偏移 根据《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》(以下简
称《反措》)9.3条的规定，经控制室零相小母线 N600 连通的几组电压互感器二次回路，只应在控制室将N600 一点接地，各电压互感器二次中性点在开关场的接地点断开。而在实际运行中，特别是一些较老的变电站，由于设计中没有注意到这一点，运行后又没有机会执行反措，其 PT二次中性点分别在开关场接地。我局的贾庵子变电站就是这种情况，其接线方式可以简化如图2所示。图中电阻R 是两组 PT 中性接地点间大地电阻的等效电阻。
图 2 中性点在开关场接地的
PT 二次接线示意图
下面分析当一次系统发生不对称故障时，如图2所示接线方式的 PT
二次的电压情况。假设某线路发生出口 A 相金属性接地故障，理论上 PT 二次电压向量应如图3所示。图中U*ka 、U*kb 、U*kc 为理论上的三相故障
电压。而实际上，由于两组 PT 中性接地点的地电位并不等(其电位差可以看作是由于接地故障电流流经两组 PT 二次接地点间的大地电阻 R
所产生的压降) ，在 N 600 中将有电流 I*n 流过，其方向与接地故障电
流同相。虽然 PT 二次中性点对地电位在开关场仍为零，但在保护屏上的N 600 处，由于I*n 在 N 600 中流动产生了压降，其对地电位将不
为零，即相当于 PT 二次中性点的对地电位发生了偏移。偏移电压的相位与接地故障电流同相。将这一偏移电压与 PT
二次三相电压相迭加，
并取线路阻抗角为80°，就可以得到 PT 二次电压的实际向量关系如图4所示。图中 U*kb 、 U*kc 为理论上的故障电压， I*ka 为故障电流，Δ U*
为偏移电压，U*ka 、U*kb 、U*kc 为三相故障电压的实际向量。在图中我们
可以看到，不仅二次电压的幅值发生了变化(故障相 A 相电压不为零，非故障相 B 相电压升高， C 相电压降低) ，二次三相电压的相位也发生了变化，这种情况亦会影响方向元件的正确动作。
另外，如果接线未执行《反措》 9.7 条，关于来自电压互感器二次回路的4根开关场引入线和互感器三次回路 2(3) 根开关场引入线必须分开，不得公用的要求。当线路出口发生接地故障时，由于零序电压较高，在共用的 N 600 上将产生压降，也会使 PT 二次中性点电位发生偏移，从而引起方向元件的错误判断。
综上所述，PT 二次中性点接地不良或接地方式错误，会造成 PT 二次中性点的对
图3 理论电压向量图
图4 实际电压向量图
地电位产生偏移，从而影响继电保护方向元件的正确动作，甚至造成方向保护的错误动作。所以对 PT 二次中性点的接地状况应定期检查。而对于不符合反措要求的接线方式，应尽快加以改正。以消除危及继电保护安全运行的隐患。