PT多点接地故障实时监测方法研究

李锦图

（广东电网有限责任公司东莞供电局广东东莞523000）

摘要：本文详细分析了电阻法、注入信号电流法及不平衡负荷电流法等三种PT多点接地故障检测方法的工作原理。三种方法均可对PT多点接地故障实时告警与定位，但不平衡负荷电流法较电阻法、注入信号电流法更安全，实施也简单。建议研发、应用PT多点接地故障在线检测设备，代替人工定期检测，并能有效避免由PT多点接地故障引起的保护误动事故。

关键词：PT；接地故障；在线检测；方法

按有关规程规定，PT二次回路只允许一点接地。但是在实际运行过程中，经常发生PT二次回路多点接地故障，造成保护误动[1][4][5]。其原因是PT二次回路出现多点接地故障时，不能被及时发现，更不能被及时消除。南网总调2009年发文要求6个月检测一次N600接地电流，并以50mA为依据，判断PT是否存在多点接地故障，该工作虽然可排除部分多点接地故障，但对于两次检测之间发生多点接地故障及正常时多点接地电流较小的情况，均不能做出准确判断。

文献[2]对PT多点接地故障引起保护误动的原因进行了分析；文献[3]阐述了预防PT二次回路异常有关措施；文献[7]结合现场PT多点接地故障，提出了有关故障的查找方法。本文将研究PT多点接地故障在线检测方法，以实现对PT多点接地故障实时告警与定位，更有效地避免PT多点接地故障引起的保护误动事故，并使检修人员更加快捷排除隐患。

1电阻法

如图1所示，电阻法是在N600与大地间，接入固定电阻器R1与氧化锌击穿保险（1），防止PT过电压。同时断开N600原有接地导线，串入可控制分断的开关K1。正常运行时，合上开关K1，N600金属性接地。为避免N600产生过高的电位，串入的固定电阻R1最大值要求小于10欧姆。

图1、2、3中，N1、N2、……分别为PT1、PT2、……的零线，Va1、Vb1、Vc1为PT1的a、b、c三相电压源，其它类推。R11与R12、R21、Ri1与Ri2分别为PT1、PT2、PTi零线导线电阻。

采用开口式穿心互感器CT1~CTn检测PT1~PTn接地线中流过的电流，开口式穿心互感器CT600则用于检测N600接地线中流过的电流。

通过投切开关K1，控制固定电阻器R1是否接入，根据N600及各组PT的N线接地电流的幅值及其变化量，可分别判断变电站所有PT是否存在多点接地故障，以及哪组PT存在多点接地故障。具体检测原理分析如下。

图1电阻法工作原理示意图

假设PT1与PTi零线存在多点接地故障。PT1接地故障点在N600接地点之后，而PTi接地故障点在N600接地点之前，即N600接地点与PT电源之间。

图中，V1S为PT1接地故障点与N600接地点之间的电位差；ViS为PTi接地故障点与N600接地点之间的电位差；I11、I21、Ii1为PT1~PTi接地电流；I600为N600接地电流。

当不存在多点接地时，不管是否投入N600接地线中的电阻R1，基本保持不变；当存在多点接地故障，在接地故障点与N600接地点之间的电位差的作用下，投入N600接地线中的电阻R1后，N600接地电流将变小，且存在多点接地故障的与PT1与PTi接地电流I11、Ii1也变小，而没有接地故障的PT2接地电流I21却不会变化。

不难看出，存在多点接地故障时，N600中的接地电流将随R1投入而产生变化，借此可以判断N600是否存在多点接地故障；存在多点接地故障PT1与“i”零线接地电流亦随R的投入而变化，亦可判断哪一组PT存在多点接地故障。

显然，电阻法在检测过程中，需要断开N600接地线，存在一定的安全隐患；另外，如果接地故障点与N600接地点之间地网电位差较小时，接地电流较小及变化不明显，电阻法难以识别是否存在多点接地故障。

2注入信号法

注入信号法有2种原理，一种是采用电压源[6]，定时将300V电压源串入N600接地线，通过检测N600中的信号电流，计算PT回路的绝缘电阻，判断PT是否存在多点接地故障。本文研究的注入信号法是采用电流源，即在每组PT的N线与地之间注入信号电流ID，如图2所示。一般将信号电流注入点选在PT现场的N线起点，这样可以检测到PT现场至N600接地点之间的多点接地故障。

图2注入信号法工作原理示意图

为区分注入信号还是固有的接地信号，可将注入信号的频率选在5~10Hz以内，远离工频50Hz，甚至可以采用变频或间断信号来消除工频接地电流的干扰。

分别投入开关K1、K2……Ki……，将信号电流注入到PT1、PT2……PTi……的零线N1、N2……Ni……。通过开口CT（图2中CT600）可测量出注入信号电流，在N600接地线中产生的电流I600与N分支线接地电流，如公式（1）、（2）、（3）。

I11＝I600（1）=ID……………………………（1）

I21＝I600（2）=ID……………………………（2）

Ii1＝I600（i）=0……………………………….（3）

PT2没有多点接地故障，N600接地线中的电流及PT2零线N2接地电流均等于注入信号电流ID；

PT1接地故障点在N600接地点之后，N600接地线中的电流及PT1零线N1接地电流均等于注入信号电流ID；

PTi接地故障点在N600接地点之前，即N600接地点与PT电源之间。N600接地线中的电流及PTi零线Ni接地电流均为０。

因此，当对任意组PT注入信号电流时，如果N600接地线中的信号电流等于0，则该组PT存在多点接地故障；反之，如果N600接地线中的电流及该PT接地电流均等于注入信号电流ID，则改组PT不存在多点接地故障，或接地故障在N600接地点之后。

该方法对于PT多点接地点在N600接地点与PT电源之间，即在N600接地点之前，具有很好的检查效果，但不能检测在N600接地点之后PT多点接地故障。

该方法的缺点是需要向PT回路注入信号，可能危及系统安全运行；另外，需从每组PT现场将零线引入控制室，不但施工难度大，且大大增加了PT的N线长度，PT多点接地故障机会也随之增加。

3不平衡负荷电流法

不平衡负荷电流法是指在PT任意相线（A相、B相或C相）与大地间投入固定电阻，使之在零线中产生不平衡负荷电流，通过检测N600接地线接地电流的变化，来判断PT是否存在多点接地故障的一种方法。

如图3所示，分别投入开关K1、K2……Ki……，在PT1、PT2……PTi……PT的零线N1、N2……Ni……产生不平衡负荷电流IL。可求出不平衡负荷电流IL在600接地线中的电流I600与N分支线接地电流，如公式（4）、（5）、（6）。

I11＝I600（1）=IL……………………………（4）

I21＝I600（2）=IL……………………………（5）

Ii1＝I600（i）=0………………………………（6）

图3不平衡负荷电流法工作原理示意图

PT2没有多点接地故障，N600接地线中的电流及PT2接地电流均等于不平衡负荷电流IL；

PT1接地故障点在N600接地点之后，N600接地线中的电流及PT1接地电流均等于不平衡负荷电流IL；

PTi接地故障点在N600接地点之前，即N600接地点与PT电源之间。N600接地线中的电流及PTi零线Ni接地电流均为0。

因此，当对任意组PT加入不平衡负荷电流时，如果N600接地线中的电流及该PT零线接地电流等于0，则这改组PT存在多点接地故障；反之，如果N600接地线中的电流及该PT接地电流均等于不平衡负荷电流IL，则改组PT不存在多点接地故障，或接地故障在N600接地点之后。

与注入信号法一样，该方法对于PT多点接地点在N600接地点与PT电源之间，即在N600接地点之前，具有很好的检查效果；也不能检测在N600接地点之后PT多点接地故障。

不平衡负荷电流法的特点是利用PT做电源在零线中产生信号电流，而不需要外接电源注入信号电流，安全更有保障；PT相线已在控制室，无须另外从PT现场接线，施工方便，也不会增加PT多点接地故障机会。

4三种检测方法的对比

从表1可知，不平衡负荷电流法比电阻法和注入信号法更安全，也更简单，是一种较为理想的PT多点接地故障在线告警与定位方法。

至于接地故障点在N600接地点之后，可借鉴电阻法，利用接地故障点与N600接地点之间电位差产生的接地电流来检测并告警。或者规范PT接线，将PT负载全部在N600接地前接入，使各电压互感器N线通过N600接地后，不在引出N线，从而不存在上述故障类型。

表1三种检测方法对比一览表

5结束语

PT多点接地故障造成的保护等控制设备误动事故时有发生，危及电力系统安全稳定运行。开展PT多点接地故障在线检测技术与方法的研究，不仅可以实时发现PT多点接地故障，有效避免上述误动事故，又可将接地故障定位，大大减少接地故障处理时间和降低接地故障处理难度，也无须每6个月测量N600接地电流，节省大量人工。

因此，研究并现场应用PT多点接地故障在线检测设备，对防止PT多点接地故障造成的保护等控制设备误动事故具有重要意义。

参考文献：

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[7]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，2010，30（6）：148-150.ZHAOWuzhi，GAOChangpei，LINHu.One-PointGroundingDetectionofPTSecondaryCircuitandMultiGroundingPointsSearchingMethod[J].ElectricPowerAutomationEquipment，2010，30（6）：148-150.

作者简介：李锦图，1988—，男，大学本科，工程师，技师，主要从事电力系统继电保护方面的研究。