二次回路接地方案对系统稳定性的影响

二次回路接地方案对系统稳定性的影响

俞爱军

新疆伊犁新天煤化工责任有限公司 新疆 伊犁 835000

摘要：为了保证电流互感器二次绕组及与其连接的继电保护装置和测控仪表的功能及安全，二次绕组必须接地。《国家电网公司电力安全工作规程》也明确规定:所有电流互感器的二次绕组应有一点且仅有一点永久性的、可靠的保护接地。至于这“一点接地”，是在控制室保护测控屏上实现，还是在开关室、现场配电装置的端子箱内实现，在具体的设计及施工作业时却有所不同。

关键词：二次回路；接地方案；系统稳定性

引言

随着近年来电力系统的不断发展，电网结构越来越复杂，人们对电能质量的要求也越来越高，但电力安全事故每年都在发生，且大部分事故都是因继电保护的二次回路接线错误引起的，因此二次回路的重要性不言而喻。目前，针对二次回路每回线芯的核查方法主要有两种：一是使用对线灯；二是使用光源与光功率两套设备，核对两侧是否为同根线芯。两种方法都是采用查找排除的方式，每次只能核对一组线芯，且需要两人才能完成，核查过程耗费大量人力、物力，效率低下。为此，本文提出光纤核线法，测试装置通过对比输入与输出电信号来准确核对每组线芯，整个核查过程只需一名工作人员就可实现多组线芯同时核线。

1电流互感器二次绕组接地方式

无电路联系的电流互感器二次绕组接地方式,与其他电流互感器二次回路无电路联系的电流互感器二次绕组，理论上中性点一点接地可在任一地点，但在开关现场侧更为适宜。因为当一次绕组击穿时，接线最短，限制高电压传入二次回路最有效，所以不论是以往采用的常规电磁型保护，还是目前的微机型保护回路，在设计及施工作业时，一般电流互感器的二次绕组采用在现场配电装置端子箱处经端子进行接地，实现电流互感器二次绕组的一点接地。这种做法完全符合DL/T5136—2012《火力发电厂、变电站二次接线设计技术规程》的规定。例如，我单位110kV制氧变电站110kV棋氧Ⅰ线进线电流互感器的测量二次绕组N411、计量二次绕组N421、过流二次绕组N431的接线回路短接后分别在现场配电装置端子箱处一点接地，现场照片如图1所示。

2二次回路核查的重要性

伴随继电保护装置功能愈加成熟，一般在场站新建或改造调试时的重点工作是二次回路核查。二次回路包括直流电源回路、信号回路、控制回路、测量回路、继电保护及安全自动装置回路等。由于二次回路接线错误或线芯走向错误，会导致计量错误，甚至造成继电保护拒动、误动，进而使得电网系统部分地区大面积停电，因此必须正确核对二次回路每根线芯，以保障继电保护正确动作和电网的安全运行。二次回路的核查工作主要是核对每根线芯的走向及线芯两侧的一致性。因线缆通常都采用地下或空中敷设，且都是很多组线缆在一起，有多根线芯，故核查线芯两侧是否属于同缆线芯就较困难。目前，常用的核对线芯的工具主要有对线灯及光源与光功率计，但两种方法都存在效率低、不经济的缺点，因此研究省时省力的二次回路接线核查方法势在必行。

2带电的电流互感器二次回路开路的危害性

正常运行时，电流互感器二次侧电流产生的磁通对一次侧电流产生的磁通起去磁作用，励磁电流很小，铁芯中的总磁通也很小，二次侧绕组的感应电动势一般几十伏。当电流互感器二次侧开路时，二次侧电流的去磁作用消失，一次侧电流全部成为励磁电流，使铁芯内磁通密度增大，铁芯处于高度饱和状态；加之二次侧绕组的匝数很多，根据电磁感应定律，就会在二次侧绕组开路的两端产生很高的电压，其峰值可达数千伏甚至上万伏。这么高的电压，很容易使绝缘击穿，将严重威胁工作人员和设备的安全。再者，由于铁芯磁感应强度剧增，使铁芯损耗大大增加而严重发热，影响互感器性能甚至烧坏互感器！长时间运行可能使互感器外壳熔掉、铁芯裸露，造成火灾或短路事故。另外，二次侧感应出的电压不是规则的交流正弦波，现场万用表无法测量。电流互感器二次侧开路带来的危害是极大的，是造成互感器事故的主要原因。

3二次接地分类

3.1保护接地

装置外壳的接地属于保护接地。一是防止机壳上积累电荷，产生静电放电而危及设备和人身安全；二是当设备的绝缘损坏而使机壳带电时，促使电源的保护动作而切断电源，以便保护工作人员的安全。电流互感器、电压互感器二次回路的接地属于保护接地。主要防止一次高电压进入二次，危及人身及设备安全。

3.2工作接地

工作接地是为电路正常工作而提供的一个基准电位。根据电路的性质，将工作接地分为不同的种类，比如直流地、交流地、数字地、模拟地、信号地、功率地、电源地等。

4规程规范要求

《电力安全工作规程》（发电厂电气部分）中二次系统上的工作规定：(1)在带电的电磁式电流互感器二次回路上工作时，应防止二次侧开路。(2)短路电流互感器二次绕组，应使用短路片或短路线，禁止用导线缠绕。《水力发电厂二次接线设计规范》（NB/T35076-2016）中第6.1.7条“为防止电流互感器二次回路开路，应装设试验元器件以满足具备不断电检修、试验电流互感器二次回路中设备的条件。”带电的电流互感器二次回路开路时，操作人员必须戴绝缘手套、使用绝缘工具，并站在绝缘垫上；不得在短路点和电流互感器之间工作，必要时严格执行二次安全措施票。

5一点接地的原因分析

电流互感器的每一个二次绕组及其接线回路应有且只能有一个接地点。这是因为，电流互感器的二次绕组及二次回路在接地前是浮地系统，即其电位与地电位没有固定关系。一点接地相当于给接地点一个参考电位，并不形成回路，不会短路，不影响测量和保护的正确。如果两点或多点接地，接地点间可形成回路，相当于短路，将影响测量及保护的准确性。变电站的接地网并非是等电位的接地网，因而在不同点会出现电位差。特别是有接地故障或雷击时，大的接地电流注入接地网。如果一个电气连接的回路在变电站的不同地点同时接地，接地网各点间可能有较大的电位差值，将在二次回路产生附加的电流，有可能引起分流，造成测量误差的增大或者继电保护的误动。

6二次回路接线核查步骤

第一步，在多根待核查的线芯两侧分别安装不同编号的感应装置，例如本侧设置为１～１０的数字，对侧设置为Ａ～Ｊ的字母且将接口端Ｉ连接本侧线芯，接口端ＩＩ′连接对侧线芯；第二步，按下测试装置的电源按钮，打开感应装置，按下测试装置的测试按钮，测试装置读取各感应装置的工作状态及物理通信地址，各感应装置工作状态良好，测试装置的显示屏显示绿色，可开始核查工作进行下一步，否则显示红色，提示操作人员进行检查，重新读取感应装置工作状态；第三步，打开信号源，按下测试装置的开始按钮，信号源将所需的测试电信号传送给测试装置，测试装置通过信号线将测试电信号发送给待测线芯本侧的感应装置的发送端；第四步，与发送端连接的接口端Ｉ将接收的测试电信号转为测试光信号，并将测试光信号传输给待核对线芯本侧，测试光信号经线芯本侧传播至线芯对侧的另一感应装置的接收端；第五步，与对侧感应装置接收端连接的接口端ＩＩ′将接收的测试光信号转为核对电信号，并将核对电信号通过无线发送给测试装置；第六步，测试装置的测试电路板将各个发送的测试电信号与各个接收保存的核对电信号进行比对，给出核对结果。若待测试线芯没有全部核对完毕，返回读取感应装置工作状态步骤，继续核查，直到完成全部的核查工作，即找到各个待测本侧线芯对应的对侧线芯。

7近端接地系统的可行性分析

因为二次回路中的负荷均为变电站内部负荷，其所有负荷的电阻、电感、电容都可以精确计算，所以可以在末端阻容电路自动投切系统中根据二次系统投入的电阻、电感、电容值对末端阻容吸收装置进行精确的阻容计算，即在不同的二次回路负荷投切时，驱动末端阻容吸收装置对其可能在系统中产生的干扰因素进行吸收。一般配电网络和用电网络因为负荷较为复杂，其动态阻容吸收模块的容量投切计算一般采用模糊矩阵算法进行相关计算，所以其吸收能力无法与电路回路中的实际状态完全拟合，但在变电站二次回路中，并不存在这一问题。经过优化算法的改进措施，基本可以消除二次回路末端阻容吸收模组在模糊矩阵控制下一次回路向下传递的杂波，从而解决二次回路的电流、电压检测设施读数不精的问题，还可以将二次回路中产生的杂波予以充分吸收，提高二次回路的电流、电压对一次回路的描述精度。而且，可以根据ＣＴ过饱和等失真现象进行一定程度的整理，进一步提升二次回路的波形精度。

8电流互感器二次绕组接地原因分析

电流互感器在系统电压下运行时，其二次绕组的一端及回路在任何时候都与变电站的接地网连接。它是保证变电站中电流互感器二次绕组及其所接回路，以及接入的继电保护装置和工作人员安全的重要措施。电流互感器二次绕组及其接线回路一点接地原因示意图如图2所示。

图2电流互感器二次绕组及其接线回路一点接地原因示意图

假设电流互感器一次绕组上的系统电压为Un，通过电流互感器一、二次绕组间电容量为Cn的电容，引入到其二次绕组和所连接的二次回路设备上。当有人员与这些回路或设备接触时，也会接触到这个引来的电压。若二次绕组及其连接回路设备的对地电容为Cm时，则引入的二次回路对地电压Um将是Um=Cn/(Cm+Cn)×Un。如果二次绕组连接回路不接地，Cm的数值不大，则相应Um可能达到很高数值，从而危及电流互感器二次绕组所连接保护设备的对地绝缘和接触者的安全。可见，如果电流互感器的二次绕组回路没有接地，则电流互感器一次侧的高电压可通过一、二次绕组间的耦合电容和二次电流回路对地电容形成分压，将高电压引入二次回路，其数值取决于二次回路对地电容的大小。如果二次回路上有一点直接与接地网相连，Cm值将趋向无穷大，Um的分压接近为零，从而避免了高电压引入。

9各部分功能

（１）信号源：用于给测试装置提供所需的测试电信号。（２）测试装置：用于将测试电信号通过信号线发送给感应装置的发送端；用于接收和保存线芯对侧感应装置发送来的核对电信号；测试装置的测试电路板将发送的测试电信号与接收保存的核对电信号进行比对。（３）感应装置：与发送端连接的接口端Ｉ将接收的测试电信号转为测试光信号，并将测试光信号传输给待核对线芯本侧；测试光信号经线芯传送至线芯对侧的另一感应装置的接收端，与接收端连接的接口端ＩＩ′将接收的测试光信号转为核对电信号，并将核对电信号通过无线发送给测试装置。

结束语

通过本文分析，近端将二次回路负极星型接地且将二次回路正极在阻容吸收模块中实现星型连接的近端接地方案在一定的智能电网技术支持下，可能更好地发挥二次回路的性能。即通过调整二次回路的接地方案，可以更大限度地提升二次回路的稳定性，甚至可能平衡ＣＴ过饱和等二次回路电能质量问题的不良影响。

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