翟保豫 馬 濤 李開鑫

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電流二次回路兩點(diǎn)接地引起母差保護(hù)誤動事故分析及預(yù)防措施

翟保豫 馬 濤 李開鑫

（國網(wǎng)新疆電力公司電力科學(xué)研究院，烏魯木齊 830011）

電力系統(tǒng)中，為了防止電流互感器二次回路過電壓，二次回路必須一點(diǎn)接地，但是由于二次回路絕緣破壞、安裝工藝存在缺陷或者其他人為原因造成互感器二次回路多點(diǎn)接地，引起繼電保護(hù)裝置誤報(bào)警甚至誤動作造成停電事故，本文結(jié)合一例電流互感器二次回路兩點(diǎn)接地引起的母線差動保護(hù)誤動的事故，分析事故原因，提出了針對電流互感器兩點(diǎn)接地的防范措施。

二次回路；兩點(diǎn)接地；保護(hù)誤動；預(yù)防措施

電流互感器為了防止將高壓引入二次回路，二次回路必須安全接地；同時(shí)電流互感器的二次回路應(yīng)有且只能有一個(gè)接地點(diǎn)，有幾組電流互感器繞組組合且有電路直接聯(lián)系的回路，電流互感器二次回路應(yīng)在和電流處一點(diǎn)接地，這是因?yàn)樽冸娬镜慕拥鼐W(wǎng)并非理想的等電位面，電流互感器二次回路不同的接地點(diǎn)會出現(xiàn)電位差，有時(shí)電流回路會出現(xiàn)不應(yīng)該有的分流，引起保護(hù)裝置報(bào)警，也可能會引入一個(gè)很大的額外電流，造成繼電保護(hù)誤動作。在繼電保護(hù)動作情況分析中，電流回路兩點(diǎn)接地是引起繼電保護(hù)裝置不正確動作的原因之一，本文分析一次因電流二次回路兩點(diǎn)接地引起的110kV母線差動保護(hù)誤動事故的原因，并提出一定的防范措施。

1 事故概況

某220kV變電站220kV電壓等級的主接線方式是雙母線接線，110kV電壓等級的接線方式為雙母線接線，220kV母線和110kV母線通過兩臺主變壓器分別連接，正常運(yùn)行方式是母線并列運(yùn)行，事故前110kV母線運(yùn)行方式如圖1所示，母聯(lián)合位，支路3、支路4、支路10運(yùn)行于Ⅰ母，支路2、支路6、支路7運(yùn)行于Ⅱ母，2016年9月某日16時(shí)該變電站110kV母線差動保護(hù)起動，Ⅱ母差動作，選相B相，大差差動電流CD=3.578A，Ⅱ母差流CD2= 3.578A，母線保護(hù)裝置跳開110kV母聯(lián)及運(yùn)行于Ⅱ母的所有設(shè)備，110kV Ⅱ母母線失壓停電。

圖1 事故前母線運(yùn)行方式

2 保護(hù)動作情況分析

事故發(fā)生后，調(diào)取母線保護(hù)裝置錄波如圖2所示。

圖2 母線保護(hù)裝置錄波信息

母線保護(hù)動作信息見表1。

表1 母線保護(hù)動作故障信息

母線保護(hù)定值見表2。

表2 母線保護(hù)定值

母線差動保護(hù)動作曲線如圖3所示。

圖3 母線差動保護(hù)動作曲線

保護(hù)裝置動作方程

（2）

其中

上述式中，d為差動電流；f為制動電流；0為差動電流定值；為比率制動系數(shù)；為各支路電流。

根據(jù)錄波圖和母線差動保護(hù)動作曲線可知，本次事故B相差動電流為4.45A，制動電流為3.00A，在動作區(qū)，B相差動保護(hù)動作。但根據(jù)錄波裝置提供以下信息與母線保護(hù)范圍內(nèi)B相發(fā)生故障特征不符：

1）B相電壓沒有明顯下降，但A相電壓降低至為48.95V，零序電壓為30.83V。

2）母線支流電流變化情況是只有支路2電流B相由正常值的0.07A突變至3.99A，其他各支路B相電流變化不大，支路2線路保護(hù)裝置和專用錄波裝置顯示支路2電流B相電流沒有突變，但支路2電流A相有突變、其他相及其他支路電流突變不明顯。

3）支路2線路保護(hù)裝置和專用錄波裝置顯示各運(yùn)行支路A相電流都有突變，支路2電流a2=2.19A，支路4電流a4=1.48A，支路7電流a7=0.71A（支路1為母聯(lián)支路，在分析母線區(qū)內(nèi)外故障時(shí)，不考慮此支路電流影響），支路2電流與支路4、支路7電流相位相反且滿足a2=a4+a7，A相差動電流為0.01A，制動電流為3.00A，A相差動在制動區(qū)。

4）#1主變壓器、#2主變壓器零序電流相位與A相電流相位一致，流向110kV母線。

5）開關(guān)量信息“A相Ⅰ母區(qū)外故障”、“A相Ⅱ母區(qū)外故障”、“B相Ⅱ母區(qū)內(nèi)故障”。

綜合以上5條信息推斷：①A相發(fā)生穿越性單相接地故障，造成母線電壓降低，滿足母線保護(hù)裝置復(fù)合電壓閉鎖開放；②母線保護(hù)范圍內(nèi)B相可能未發(fā)生一次設(shè)備故障，支路2的B相接至母差裝置的二次電流回路故障，回路電流增大，在復(fù)合電壓閉鎖開放的條件下，造成母線區(qū)外故障母線保護(hù)裝置誤動事故。

3 事故原因分析

根據(jù)一次設(shè)備現(xiàn)場巡視發(fā)現(xiàn)，支路2線路架空線路有瞬時(shí)性故障，支路2電流互感器B相二次電纜護(hù)管和電流互感器本體接線盒連接脫焊，二次電纜受力，絕緣破損，如圖4所示，導(dǎo)致二次電流回路兩點(diǎn)接地，母線差動保護(hù)誤動，導(dǎo)致停電范圍擴(kuò)大。

圖4 電流互感器電纜護(hù)管脫焊引起電纜破損圖

結(jié)合一次設(shè)備故障點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)和保護(hù)動作情況進(jìn)一步分析：①在系統(tǒng)負(fù)荷較大時(shí)，二次回路電流較大，二次地網(wǎng)的電阻較電流二次回路的電阻值在一個(gè)數(shù)量級上，部分負(fù)荷電流從兩個(gè)接地點(diǎn)的二次地網(wǎng)中分流一個(gè)2。如圖5所示，使基于差動原理構(gòu)成的保護(hù)產(chǎn)生差流，繼電保護(hù)裝置差流越線報(bào)警，但是在本次事故前，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，因?yàn)橐淮卧O(shè)備負(fù)荷較小，B相電流很小，2的分流作用不明顯，母線差動保護(hù)不能有效監(jiān)測出不平衡電流，保護(hù)裝置沒有前提報(bào)警，未將事故消除在保護(hù)裝置的異常運(yùn)行狀態(tài)；②變電站的接地網(wǎng)（二次等電位網(wǎng)）并不是一個(gè)理想的等電位面。不同的接地點(diǎn)之間有電位差，當(dāng)一次設(shè)備發(fā)生單相接地故障時(shí)，電力系統(tǒng)會出現(xiàn)很大的零序電流，在接地網(wǎng)上感應(yīng)電壓，使接地網(wǎng)電位差進(jìn)一步增大，如圖5所示，1和2的差值增大，電流互感器的二次回路電阻很小，1=（1-2）/突然變大，將在二次回路中產(chǎn)生一個(gè)很大的電流，保護(hù)裝置感受到的差流大于差動定值，同時(shí)在母線區(qū)外發(fā)生A相接地故障，母線電壓降低，零序電壓閉鎖開放，滿足母線差動保護(hù)動作條件，母線差動保護(hù)誤動；③支路2線路保護(hù)沒有動作，因?yàn)橹?對側(cè)變電站沒有電源，是線變組接線方式，線路保護(hù)裝置未配備全線速動的縱聯(lián)保護(hù)，此次故障時(shí)高阻接地故障，躲過了接地距離I段定值，線路保護(hù)裝置只是起動，未能出口。此次故障是一起典型的電流二次回路多點(diǎn)接地引起的繼電保護(hù)誤動事故，無論母線保護(hù)區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障，都不能避免取自兩點(diǎn)接地回路電流的保護(hù)誤動作問題，避免此類故障發(fā)生的方法只有防止電流二次回路兩點(diǎn)接地。

圖5 電流二次回路兩點(diǎn)接地示意圖

4 預(yù)防措施

電流二次回路兩點(diǎn)接地是本次事故擴(kuò)大停電范圍的根本原因，預(yù)防電流互感器二次回路多點(diǎn)接地對預(yù)防繼電保護(hù)誤動有重要意義，為此提出以下幾條措施。

1）提高對CT二次回路的驗(yàn)收、檢驗(yàn)質(zhì)量，嚴(yán)格規(guī)范施工工藝，將事故隱患消除在設(shè)備投運(yùn)前，杜絕設(shè)備帶缺陷運(yùn)行。

2）實(shí)時(shí)監(jiān)控保護(hù)裝置發(fā)出的各種保護(hù)報(bào)警信號，特別是系統(tǒng)帶大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，分析信號出現(xiàn)的原因。

3）做好差動保護(hù)裝置的差流記錄，結(jié)合歷史記錄及時(shí)發(fā)現(xiàn)差動電流變化原因，消除隱患。

4）結(jié)合一次設(shè)備停電檢修，全面檢查電流互感器二次回路的絕緣是否滿足要求，同時(shí)利用通流試驗(yàn)檢查二次回路有無異常。

[1] 國家電力調(diào)度通信中心. 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答[M]. 北京: 中國電力出版社, 2008.

[2] 朱聲石. 高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)[M]. 3版. 北京: 中國電力出版社, 2008.

[3] 國家能源局. 防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求[Z]. 2014

[4] 中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會. 繼電保護(hù)和電網(wǎng)安全自動裝置檢驗(yàn)規(guī)程[Z]. 2006

[5] 國家能源局. 火力發(fā)電廠、變電站二次接線設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程[Z]. 2012.

Fault Analysis and Prevention Measures of Busbar Differential Protection Malfunction Caused by Two Grounding Points on Secondary Circuit of Current Transformer

Zhai Baoyu Ma Tao Li Kaixin

(State Grid Xinjiang Electric Power Research Institute, Urumqi 830011)

In the power system, in order to prevent the secondary circuit of the current transformer from over-voltage, the secondary circuit must be grounded at one point. However, due to the secondary circuit insulation failure, the installation process is defective or other man-made causes the secondary circuit multi-point grounding, will cause relay protection Device false alarm or even relay protection malfunction accident. In this paper, a case of busbar differential protection malfunction caused by two grounding points on secondary circuit of Current transformer, analysis of the cause of the accident, put forward two-point grounding for the current transformer preventive measures.

secondary circuit; two-point grounding; protection malfunction; preventive measures

翟保豫（1989-），男，河南省西平縣人，本科，工程師，主要研究方向電網(wǎng)繼電保護(hù)及自動化專業(yè)。