線路斷線判據分析論文

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摘要：PT斷線作為電力系統中一種常見的故障，能否及時有效地進行判別，是繼電保護裝置正確動作的前提條件。針對PT斷線的特點，在對不同廠家的判據進行了分析后，結合一次現場實例，指出了目前判據中存在的不足之處，給出了一種PT斷線的實用判據。根據該判據開發的線路保護裝置已經在現場投入使用，證明了該判據的工程實用價值。

關鍵詞：線路保護PT斷線判據

0引言

變電站中PT發生斷線事故，是一種常見的故障。一旦PT斷線失壓，會使得保護裝置的電壓量發生偏差，而電壓量的正確獲取是距離保護、帶方向閉鎖以及含低電壓啟動元件的過流保護能否正確動作的先決條件。在中性點不接地系統中，單相接地時具有以下特點[1]：接地相的對地電壓變為零，其它兩相的對地電壓升高根號3倍，而三相中的負荷電流和線電壓仍然是對稱的。因此在中性點不接地系統線路保護裝置中，PT斷線的判據應該能夠區分單相接地故障和不對稱斷線。

PT三相失壓(對稱斷線)的判斷，各個廠家基本相同，都是按照三相無壓，線路有流進行判斷的。而對于PT不對稱斷線，則不盡相同。

本文在分析PT斷線的特點后，具體針對不同廠家的PT不對稱斷線的判據，結合一次現場的實際事故，指出目前這些判據在現場應用時可能存在的不足之處，給出了一種實用的PT斷線判據，經過現場應用后，證明了該判據的正確性和工程實用價值。

1PT斷線的特點

PT斷線一般可以分為PT一次側斷線和二次側斷線，無論是哪一側的斷線，都將會使PT二次回路的電壓異常。

PT一次側斷線時，一種是全部斷線，此時二次側電壓全無，開口三角也無電壓；另一種是不對稱斷線，此時對應相的二次側無相電壓，不斷線相二次電壓不變，開口三角有壓。

PT二次側斷線時，PT開口三角無電壓，斷線相相電壓為零。

2幾種不同的PT不對稱斷線判據

由于PT三相對稱斷線的判據基本相同，因此本文主要對PT不對稱斷線的判據進行分析。

目前，國內廠家對于PT不對稱斷線的判據各有不同，以下述的三種判據為例。

判據一：負序電壓大于8V。

該判據是利用PT不對稱斷線時，存在負序電壓，而單相接地故障時，負序電壓為零的特點來進行PT不對稱斷線的判斷的。

判據二：三相電壓的向量和大于18V，并且至少有一線電壓的模值之差大于20V。

三相電壓的向量和大于一指定值(18V)，是不對稱斷線的主要特征，“至少有一線電壓的模值之

差大于20V”，用來考慮在中性點不接地系統中，單相接地故障時，三相的線電壓仍然是對稱的，以此來區分單相接地故障和不對稱斷線。

判據三：存在一線電壓的模值之差大于18V。

該判據同判據二一樣，也是通過線電壓的模值之差作為PT不對稱斷線的判據，并且是以此來區分單相接地故障和不對稱斷線的。

經過分析后，結合PT不對稱斷線的特點，可以看出：以上三種不同的PT不對稱斷線的判據都有其正確性，并且從運行效果來看，還是不錯的。在PT一次側不對稱斷線時能夠正確動作，一般情況下，在PT二次側不對稱斷線時，也能夠正確動作。

作者在從事微機線路保護裝置產品開發過程中，曾參照使用過判據二所示的PT不對稱斷線判據，裝置在投入運行后一直未出現過PT斷線誤發或拒發告警信號的事故。但是在1999年，該微機線路保護裝置在山東省一變電站現場投運過程中，在做PT二次側兩相斷線測試時，保護裝置拒發告警信號。

以下對該變電站的接線形式和保護裝置拒發告警信號進行分析。

3一次現場事故的分析

3.1現場接線

該變電站的現場接線形式如圖1所示。在該段母線上，并聯有M個采用線電壓輸入方式的裝置和N個采用相電壓輸入方式的裝置。用戶在調試的過程中，發現PT二次側兩相斷線時，裝置拒發告警信號，現分析之。

3.2事故分析過程

在以下的分析中，基于以下的假設條件：

1)不論線電壓輸入還是相電壓輸入裝置內部的電壓變換器三相阻抗完全對稱；

2)Z1為所有線電壓輸入的裝置內電壓變換器的阻抗，Z2為所有相電壓輸入的裝置內電壓變換器的阻抗；

3)Z1和Z2之間存在線性關系：Z2=k3Z1，k為實數；

4)PT斷線前，三相電壓對稱運行。

3.2.1單相斷線

以A相為例，當A相發生斷線時，由于電容器和線路保護裝置中各自引入的電壓變換器接線不一致，三角形接線和星形接線之間形成回路，使得裝置測得的A相仍然有電壓，此時PT二次側的接線示意圖和電壓向量圖如圖2所示。

A相電壓的計算公式為：

對于系數k/(1+2k)：k越小，其值越小；k大，其值也越大，但最大不會超過0.5。

此時，如果三相電壓的不對稱度不大，三相電壓的向量和肯定大于18V，同時也存在線電壓模值之差大于20V，裝置能發PT斷線信號。

3.2.2兩相斷線

以AB兩相為例，當發生兩相斷線時，同單相斷線一樣，此時測得的A、B相也有電壓，此時PT二次側的接線示意圖和電壓向量圖如圖3所示。

A相電壓的計算公式為：

對于系數k/(1+k)：k越小，其值越小，k越大，其值也越大，但最大趨近于1.0。

此時三相電壓的向量和大于18V，如果k較大，三個線電壓的模值之差可能都小于20V，會導致PT發生斷線時拒發報警信號。這就是該變電站在兩相斷線時，拒發斷線告警信號的原因。

另外，設U2為負序電壓，其計算公式為

如果k值較大，則利用負序電壓大于8V作為不對稱斷線的判據也有可能不成立，裝置也會拒發告警信號。

4實用的PT斷線判據根據第3節的分析可以看出，在圖1所示的接線形式中，如果k值較大，則判據一、二、三都有可能導致PT二次側兩相斷線時保護裝置拒發告警信號。

結合PT對稱斷線和不對稱斷線的特點進行分析后，在開發裝置的過程中，對于PT斷線的判據重新進行了修正：

①存在一線電壓小于70V，且某一相電流大于0.04In，用于檢測三相失壓和不對稱斷線；

②負序電壓大于8V，用于檢測不對稱斷線。

滿足上述任一條件后，延時3s報PT斷線。

判據①主要是用來判別對稱性三相斷線的，同時又是對不對稱斷線的補充。其中加上電流閉鎖條件，是用來防止保護裝置在調試過程中未加任何電壓量時誤發告警信號。

判據②則是專門用于對PT發生不對稱斷線時進行判斷的。

針對上述現場情況，結合PT斷線的特點，對該判據的動作行為分析如下：

PT二次側單相斷線時，其它兩相的電壓保持不變，隨著k值的不同，判據①可能動作，也可能不動作，但存在負序電壓，故判據②肯定動作，裝置能夠正確發告警信號。

PT二次側兩相斷線時，未斷線相的電壓保持不變，斷線兩相的電壓隨著k值的變化也變化，此時判據②可能動作，也可能不動作。但判據①存在一線電壓小于70V、線路有電流的條件會滿足，故裝置也能夠正確發告警信號。

PT發生三相對稱斷線時，判據①能夠正確動作，判據②不動作。

5結語

在對上述的PT斷線判據進行改進后，在實驗室做了相關的實驗，并對現場程序進行了更換，重新對PT斷線的功能進行了測試，在兩相斷線時，裝置運行正常，發告警信號。

參考文獻：

[1]賀家李，宋從矩(HEJia2li，SONGCong2ju).電力系統繼電保護原理(第三版)(PrincipleofProtectiveRelayinginElectricPowerSystems，ThirdEdition)[M].北京：中國電力出版社(Beijing：ChinaElectricPowerPress)，1994.