二分之三接线母差保护差流不平衡分析

二分之三接线母差保护差流不平衡分析

董建国

董建国

昆明供电局云南省昆明市650200

摘要：二分之三接线母差保护在实际运行中会出现母差保护差流不平衡，发CT断线告警，影响正常运行的情况。由于二分之三涉及的一次设备较多，往往导致分析起来很困难。本文建立了一个二分之三接线的一次模型，并对可能导致差流不平衡的原因做出了分析。

关键字：二分之三接线、母差保护、不平衡

一、引言

二分之三接线的变电站正常运行时母差保护会出现三相电流不平衡情况，引起母差保护发CT断线告警信号，严重影响正常运行。通常，导致差流不平衡的原因主要有一下几个方面：

1.一次设备（断路器、隔离开关、引流线接头等）接触电阻三相不平衡；

2.电流互感器异常；

3.二次回路上有寄生回路；

4.母差保护装置本身存在问题。

电流互感器可以通过做试验的方法判断，二次回路及母差装置都可以通过技术手段检测。但是，当这些可能都排除以后，一次设备接触电阻方面的原因将会变得非常难以分析。二分之三接线形式下断路器、隔离开关以及引流线接线处的接触电阻对电流的分布起重要作用，假设一个有4个完整串的二分之三接线的小规模变电站，分析的变量就涉及12个断路器，共36个单相，即使通过检修记录排除掉回路电阻正常的隔离开关，剩下的未知量也多达几十个，组合关系太多，缺乏行之有效的分析手段。本文探索根据现场实际情况和数据，针对一次设备接触电阻不平衡原因，进行建模分析。

二、模型建立

为方便分析，先建立一个二分之三接线的完整串阻抗分布模型（三相），如下图所示：

设电源电压为U,流过Z2的电流I方向为从b节点流向a节点，则流过Z2的电流I准确值为:

1.若Z1、Z3三相阻抗相同，则a、b节点之间的三相电位差相同，电压差为0，此时不存在差流。此时，若Z2支路三相阻抗各不相同，必然将引起该串3组电流互感器电流不平衡。

2.若Z1、Z3三相阻抗分别各不相同，则a、b节点之间的三相电位差不相同，即电压差不为0。此时，若Z2支路三相阻抗相同，必然也将引起该串3组电流互感器电流不平衡。

3.若Z1、Z2、Z3三相阻抗分别各不相同，则引起三相a、b节点间的电位差也将不相同。此时，必然也将引起该串3组电流互感器电流不平衡。

4.因线路侧阻抗较站内阻抗大，若线路侧各相阻抗不同，则流到线路侧的电流应三相不一致。基于此分析，可根据日常运行数据排除线是否为路侧问题引起三相电流不平衡的情况。

5.中断路器退出运行后，若电源与外部阻抗中性点均接地，此时I=电源侧电压/（站内阻抗+外部阻抗），站内三相阻抗在与线路及其它电气连接阻抗连通后，即小阻抗与大阻抗连接后，站内三相阻抗的不平衡将被淡化。

综上，由潮流流入变电站的电源点至该串的支路三相阻抗不平衡，均有可能引起该串电流互感器电流不平衡。

基于以上分析，为判断全站所有串运行时的情况，在PSCAD中建立仿真模型。模型建立可参考以下设置：

将断路器及其两侧隔离开关等效为一个电阻，阻值约为0.001Ω。因为不需考虑断路器分合闸的暂态过程，仅计算开关分合后的电路稳态情况，故分合断路器可采用开断相关导线来等效即可。经仿真可得出以下判断：

1.针对任意一串，同时改变其三相同一位置的接触电阻，均不会造成其明显的电流不平衡。

2.如果各串接触电阻均平衡，此时任意改变某一串的接触电阻，使其变得不平衡，则该串三相电流不平衡最为突出和明显；

3.改变负荷电流较大的串的接触电阻为不平衡时，将同时造成各串三相电流不平衡。

三、结论

经理论分析及仿真可得出以下结论：

1.可根据平时各串线路侧三相电流是否平衡判断是否线路侧问题引起电流不平衡。

2.由于线路阻抗一般情况下远比站内接触阻抗大，一般此类电流不平衡问题均是站内相关支路回路阻抗不平衡引起的。

3.由电源点至运行串的支路三相阻抗不平衡，均有可能引起该串电流互感器电流不平衡，因此，必须根据平时运行数据，在仿真模型中对比判断，才能准确定位异常原因。

4.断开电流不平衡串的中断路器，可消除母差保护CT断线告警信号。

参考文献:

[1]邱关源电路高等教育出版社1999