劉志仁，殷 志

（國(guó)網(wǎng)無(wú)錫供電公司，江蘇無(wú)錫214061）

發(fā)電技術(shù)

電流互感器飽和導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)事故的分析

劉志仁，殷 志

（國(guó)網(wǎng)無(wú)錫供電公司，江蘇無(wú)錫214061）

電流互感器在飽和條件下會(huì)影響測(cè)量和保護(hù)裝置的正常工作，文中通過(guò)一起變壓器保護(hù)在出線故障時(shí)跳閘事件的深入研究，根據(jù)故障電流值、現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)整定值、電流互感器及其二次回路檢測(cè)數(shù)據(jù)，分析了電流互感器的結(jié)構(gòu)原理、飽和過(guò)程及其對(duì)保護(hù)裝置的影響。研究表明主變低后備保護(hù)越級(jí)跳閘是由電流互感器飽和導(dǎo)致線路保護(hù)拒動(dòng)造成，且為預(yù)防此類事故提出了相應(yīng)的對(duì)策措施。

電流互感器；飽和；保護(hù)拒動(dòng)

電流互感器是電力系統(tǒng)中電流測(cè)量、系統(tǒng)控制、特別是繼電保護(hù)電流量采集的重要設(shè)備。隨著城市化的快速發(fā)展，用電規(guī)模不斷增大，系統(tǒng)短路電流越來(lái)越大，以至于短路電流達(dá)到電流互感器準(zhǔn)確限值的若干倍，一旦電流互感器抗飽和能力下降，系統(tǒng)故障下就容易進(jìn)入飽和狀態(tài)，有可能造成保護(hù)裝置拒動(dòng)，引發(fā)越級(jí)跳閘，擴(kuò)大停電范圍［1-3］。國(guó)內(nèi)在電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)很多因電流互感器飽和導(dǎo)致保護(hù)裝置拒動(dòng)的事故［4-9］。因此電流互感器能否真實(shí)地反映一次電流，對(duì)繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作起著決定性作用。

1　事故過(guò)程

2013年某日，某110 kV變電站1號(hào)主變低后備保護(hù)動(dòng)作，出口跳開(kāi)101開(kāi)關(guān)。發(fā)生事故前該站2臺(tái)主變各自帶10 kV兩段母線分列運(yùn)行，10 kV分段110開(kāi)關(guān)為分位，運(yùn)行方式如圖1所示。

圖1　變電站事故前運(yùn)行方式圖

運(yùn)行人員至現(xiàn)場(chǎng)后檢查保護(hù)裝置，發(fā)現(xiàn)1號(hào)主變低后備保護(hù)動(dòng)作燈亮，調(diào)閱保護(hù)裝置動(dòng)作報(bào)文如表1所示。主變低后備保護(hù)定值如表2所示。檢修人員至現(xiàn)場(chǎng)后申請(qǐng)1號(hào)主變及兩側(cè)開(kāi)關(guān)檢修，對(duì)10 kV I段母線進(jìn)行了高壓試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果正常；對(duì)1號(hào)主變低后備保護(hù)裝置動(dòng)作邏輯進(jìn)行試驗(yàn)工作，且保護(hù)試驗(yàn)結(jié)果全部正常。

表1　1號(hào)主變低后備保護(hù)動(dòng)作報(bào)文

表2　1號(hào)主變低后備保護(hù)定值

2　事故原因分析

2.1現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

基于10 kV I段母線相關(guān)設(shè)備檢查結(jié)果全部正常，決定再次試送1號(hào)主變。06：29：00，運(yùn)行合上101開(kāi)關(guān)，對(duì)10 kV I母充電正常。說(shuō)明10 kV母線沒(méi)有故障。

逐條送出10 kV線路，合上152線路開(kāi)關(guān)時(shí)，1號(hào)主變低后備保護(hù)再次動(dòng)作，跳開(kāi)101開(kāi)關(guān)，說(shuō)明10 kV 152線路存在AB相間故障，但152線路保護(hù)未能正確動(dòng)作。檢查主變低后備保護(hù)裝置，動(dòng)作燈點(diǎn)亮，此次動(dòng)作報(bào)文如表3所示。檢查152線路保護(hù)，無(wú)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。

表3　1號(hào)主變低后備保護(hù)二次動(dòng)作報(bào)文

檢修人員申請(qǐng)將152線路停役后核對(duì)該保護(hù)裝置定值，如表4所示。2次主變動(dòng)作主變低后備保護(hù)二次故障電流分別為8.6 A與8.2 A，根據(jù)變比換算152線路二次故障電流應(yīng)分別為43 A與41 A，均大大超過(guò)了152線路保護(hù)動(dòng)作定值，但152線路保護(hù)并未正確動(dòng)作。

表4　152線路保護(hù)定值

檢修人員對(duì)該線路保護(hù)裝置進(jìn)行邏輯試驗(yàn)與帶開(kāi)關(guān)整組試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示保護(hù)定值整定正確，保護(hù)邏輯功能正確，帶開(kāi)關(guān)傳動(dòng)正確。對(duì)于152線路保護(hù)拒動(dòng)造成1號(hào)主變低后備保護(hù)動(dòng)作跳閘的原因，需進(jìn)一步分析判斷。

2.2電流互感器試驗(yàn)

由于152線路AB相故障且保護(hù)拒動(dòng)造成1號(hào)主變低后備保護(hù)越級(jí)跳閘。申請(qǐng)152線路停役后對(duì)保護(hù)裝置全面檢查后認(rèn)定裝置定值整定正確，保護(hù)邏輯正確，帶開(kāi)關(guān)傳動(dòng)正確，可以排除由于保護(hù)裝置和控制回路故障造成152線路保護(hù)拒動(dòng)。由于保護(hù)裝置正確動(dòng)作依靠電流互感器對(duì)一次電流的正確傳變，因此應(yīng)對(duì)電流互感器及其二次回路進(jìn)行進(jìn)一步檢查。

現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)152線路采用A相、C相兩相電流互感器，于2007年11月安裝，由靖江互感器廠生產(chǎn)，產(chǎn)品型號(hào)LFZB8-10型，10P10級(jí)、容量為15 V·A、變比600/5。按照電流互感器伏安特性試驗(yàn)方法［10，11］，對(duì)152線路電流互感器保護(hù)次級(jí)做伏安特性試驗(yàn)，結(jié)果顯示C相互感器結(jié)果正常，飽和電壓57 V；但A相試驗(yàn)結(jié)果異常，對(duì)比2007年的電流互感器伏安特性試驗(yàn)可以看出，飽和電壓明顯下降，且抗飽和能力顯著下降已無(wú)法滿足10P10的準(zhǔn)確級(jí)要求，線路電流互感器故障前后伏安特性試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。152線路電流互感器伏安特性試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。152線路電流互感器10%誤差曲線如圖4所示。可以看出，該電流互感器飽和電壓由58 V降至42 V，抗飽和能力明顯下降。

表5　152線路電流互感器故障前后伏安特性試驗(yàn)結(jié)果

圖2　152線路電流互感器伏安特性試驗(yàn)結(jié)果

圖3　152線路電流互感器10%誤差曲線

根據(jù)表1所提供的保護(hù)動(dòng)作報(bào)文，10 kV 152線路AB相發(fā)生接地短路故障，一次電流達(dá)到5000 A多（1號(hào)主變低后備保護(hù)變比為3000/5，其二次故障電流為8.6 A，折算到一次側(cè)電流為8.6×600=5160 A），已經(jīng)接近152線路電流互感器額定電流10倍的額定電流值（額定電流600 A）。由于152線路保護(hù)采用主控室集中組屏，保護(hù)裝置與電流互感器需經(jīng)長(zhǎng)電纜連接，二次負(fù)載偏大（現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量約1.1 Ω），由圖3可知故障時(shí)互感器誤差已遠(yuǎn)超10%，導(dǎo)致互感器進(jìn)入飽和狀態(tài)，一次故障電流無(wú)法正確傳變?yōu)槎坞娏鳎?52線路保護(hù)拒動(dòng)，主變低后備保護(hù)經(jīng)1.5 s延時(shí)后跳開(kāi)1號(hào)主變低壓側(cè)101開(kāi)關(guān)，隔離故障點(diǎn)。分析本故障案例可以得出：

（1）152線路A相電流互感器保護(hù)級(jí)抗飽和能力下降，故障下進(jìn)入飽和無(wú)法正確傳變一次電流造成此次AB相事故線路保護(hù)裝置拒動(dòng)；

（2）電流互感器選型不合理，容量裕度不足，由于電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，短路容量的增加，故障電流已接近10倍額定電流；

（3）電流互感器二次回路未進(jìn)行認(rèn)真的校核分析，電流互感器二次負(fù)載過(guò)大，導(dǎo)致互感器更易進(jìn)入飽和狀態(tài)，造成保護(hù)拒動(dòng)。

3　結(jié)束語(yǔ)

（1）鑒于此次事故越級(jí)跳閘由電流互感器飽和造成，應(yīng)重視電流互感器選型，確保其在系統(tǒng)最大故障電流下滿足一次電流傳變的精度要求。同時(shí)還應(yīng)定期根據(jù)系統(tǒng)短路容量校核電流互感器，必要時(shí)通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行方式限制短路電流，或者更換電流互感器，確保電流互感器在系統(tǒng)故障下滿足測(cè)量精度要求；

（2）電流互感器可能發(fā)生性能下降，保護(hù)裝置日常校驗(yàn)應(yīng)重視電流互感器及其二次回路檢驗(yàn)，如通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電流互感器抗飽和性能不能滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行要求應(yīng)及早更換，如發(fā)現(xiàn)二次阻抗過(guò)大應(yīng)及時(shí)調(diào)整處理，只有這樣才能保證繼電保護(hù)裝置正確動(dòng)作。

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劉志仁（1984），男，江蘇無(wú)錫人，工程師，從事變電站二次技術(shù)工作；

殷志（1986），女，江蘇常州人，工程師，從事變電站運(yùn)行維護(hù)工作。

Analysis of Protective Action Resistance Accidents Caused by Current Transformer Saturation

LIU Zhiren，YIN Zhi
（State Grid Wuxi Power Supply Company，Wuxi 214061，China）

The current transformer（TA）may influence the normal operation of measurement and protection devices.In this paper，a transformer protection tripping accident after a fault occurred in the outing line is taken as an example.According to the fault current data，the protection setting data，the TA secondary circuit testing data and the principle and saturation process of CT，their impacts on the protection devices are studied.The analysis shows that the action resistance of the line protection and transformer protection are caused by TA saturation.Therefore，the corresponding countermeasures for this kind of accident are proposed in the paper.

current transformer；saturation；protective action resistance

TM772

B

1009-0665（2016）04-0084-03

2016-03-15；修回日期：2016-04-29