淺談電流互感器二次回路兩點(diǎn)接地引起的保護(hù)誤動(dòng)

【摘要】電力系統(tǒng)中的互感器二次側(cè)經(jīng)常發(fā)生兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，引起繼電保護(hù)誤動(dòng)作，給電網(wǎng)安全運(yùn)行和可靠供電構(gòu)成直接威脅。本文通過(guò)對(duì)漫灣電廠聯(lián)變（7B）差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)事故的實(shí)例分析，找出了引發(fā)這起事故的原因。

一、引言

電流及電壓互感器二次回路上有且只能有一點(diǎn)接地，其原因是為了人身和二次設(shè)備的安全，另外就是為了防止保護(hù)誤動(dòng)。

在有電連通的電流互感器的二次回路上，必須只能通過(guò)一點(diǎn)接于地網(wǎng)。一個(gè)變電所（或電廠）的接地網(wǎng)并非實(shí)際的等電位面，因而在不同點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)電位差。如果一個(gè)電連通的回路在變電所的不同點(diǎn)同時(shí)接地，地網(wǎng)上的電位差將串入這個(gè)連通的回路，有時(shí)會(huì)造成不必要的分流。

在現(xiàn)實(shí)中，常常由于人為的接線錯(cuò)誤及電纜絕緣的老化等原因，造成一個(gè)電氣連接的二次回路中出現(xiàn)多點(diǎn)接地的情況多有發(fā)生，以致引發(fā)保護(hù)誤動(dòng)作事故，漫灣電廠就出現(xiàn)了這種事故。

二、事件經(jīng)過(guò)

（一）故障經(jīng)過(guò)

09年2月16日15：08，聯(lián)變（7B）Ⅱ組差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，聯(lián)變高壓側(cè)500kV 5041、5042、中壓側(cè)220kV 207、低壓側(cè)35kV 307斷路器跳閘。經(jīng)現(xiàn)地檢查，發(fā)現(xiàn)聯(lián)變Ⅱ組保護(hù)屏波形對(duì)稱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，后備保護(hù)啟動(dòng)，聯(lián)變Ⅰ組保護(hù)后備保護(hù)突變量啟動(dòng)。

（二）檢查情況及分析

聯(lián)變Ⅱ組波形對(duì)稱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)聯(lián)變Ⅱ套組差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的所有一次設(shè)備進(jìn)行了外觀檢查，無(wú)短路、放電跡象，聯(lián)變油化分析無(wú)異常。經(jīng)調(diào)度同意，切除聯(lián)變Ⅱ組波形對(duì)稱差動(dòng)保護(hù)，開啟漫灣#4機(jī)組，通過(guò)5042斷路器對(duì)聯(lián)變及35kV側(cè)#0變進(jìn)行零起升壓試驗(yàn)，試驗(yàn)正常。

為查明聯(lián)變Ⅱ組波形對(duì)稱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因，漫灣電廠相關(guān)專業(yè)人員對(duì)聯(lián)變保護(hù)裝置及二次回路開展了進(jìn)一步的檢查、試驗(yàn)和分析。

1.保護(hù)動(dòng)作情況

聯(lián)變Ⅱ組保護(hù)屏波形對(duì)稱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，35kV側(cè)后備保護(hù)啟動(dòng)，聯(lián)變Ⅰ組保護(hù)屏35kV側(cè)后備保護(hù)突變量啟動(dòng)（Ⅰ、Ⅱ組后備保護(hù)共用15LH），其它保護(hù)均未啟動(dòng)或動(dòng)作。

聯(lián)變Ⅱ組保護(hù)屏裝置事件記錄如下：

故障類型：差動(dòng)保護(hù)24（波形對(duì)稱差動(dòng)）

差動(dòng)動(dòng)作電流：0.549A（整定值：0.2A）

啟動(dòng)至出口時(shí)間：27ms

從聯(lián)變Ⅱ組差動(dòng)保護(hù)裝置和35kV側(cè)后備保護(hù)裝置事件記錄看，35kV側(cè)電流互感器15LH、17LH二次側(cè)均出現(xiàn)三相突變電流，三相電流相位基本一致。聯(lián)變Ⅰ組保護(hù)屏35kV側(cè)后備保護(hù)裝置啟動(dòng)記錄的三相電流幅值：IaL=1.93A，IbL=1.53A，IcL=1.22A。

2.保護(hù)裝置檢查、試驗(yàn)情況

根據(jù)分析結(jié)果，A、B、C相中五次諧波成分分別為：0.201A、0.326A、0.186A，而A、B、C相差動(dòng)電流（基波）分別為：0.757A、0.952A、0.947A，差流中五次諧波與基波比值分別為26.6%、34.2%、19.6%，均小于軟件設(shè)置的38%的制動(dòng)值，故未制動(dòng)，而三相差流均大于差動(dòng)保護(hù)定值，滿足保護(hù)出口動(dòng)作條件。

根據(jù)對(duì)保護(hù)裝置及故障采樣數(shù)據(jù)的檢查分析，結(jié)合保護(hù)動(dòng)作原理，判斷保護(hù)動(dòng)作行為正常。

3.理論分析

通過(guò)分析保護(hù)動(dòng)作電流，可初步判斷這是一起外部故障引起穿越性故障電流造成的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)事故。而外部故障造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)主要有以下幾種原因：

（1）同相位的干擾信號(hào)注入保護(hù)裝置電流回路，導(dǎo)致保護(hù)裝置動(dòng)作；

（2）二次側(cè)負(fù)載在流過(guò)短路電流下不能滿足CT10%誤差曲線的要求；

（3）CT不同型號(hào)引起的誤差；

（4）CT本身存在誤差；

（5）CT二次回路接線錯(cuò)誤；

（6）差動(dòng)保護(hù)二次電流回路有兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地方式。

4.實(shí)際檢查

現(xiàn)場(chǎng)全面核查后，綜合保護(hù)裝置及二次回路檢查試驗(yàn)情況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)可能的干擾源進(jìn)行了反復(fù)查找和模擬，在經(jīng)過(guò)對(duì)比CT10%誤差曲線和仔細(xì)檢查兩側(cè)CT的型號(hào)及二次回路接線，并排除其他原因后，確定聯(lián)變Ⅱ組波形對(duì)稱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因?yàn)椋罕Ｗo(hù)裝置電流二次回路原副邊存在電連接，為干擾電流注入二次回路提供了條件。

從故障波形分析，三相電流為基本同相位，此種情況在區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障時(shí)均不可能發(fā)生，因此有可能是有電流串入該回路，由此推斷差動(dòng)保護(hù)二次回路上有兩個(gè)或多個(gè)接地點(diǎn)。這是因?yàn)樵趨^(qū)外發(fā)生接地故障時(shí)，兩接地點(diǎn)間將因地網(wǎng)通過(guò)短路電流而產(chǎn)生電位差，此電位差將在電流線圈中產(chǎn)生極大的額外電流，疊加在電流互感器上使得三相電流同相位，由此引起保護(hù)的不正確動(dòng)作。

檢查發(fā)現(xiàn)聯(lián)變保護(hù)用15LH、17LH兩組電流互感器采用主電流互感器后并接中間電流互感器的兩級(jí)變換方式，每相主電流互感器副邊用2.5mm2導(dǎo)線作為穿芯匝穿過(guò)中間電流互感器鐵芯（即充當(dāng)中間電流互感器原邊），通過(guò)中間電流互感器對(duì)電流進(jìn)行二次變換。主電流互感器副邊穿芯匝穿過(guò)中間電流互感器鐵芯后，未直接回到線圈N端，而是在中間電流互感器副邊N端接線端子上進(jìn)行了過(guò)渡，使得中間電流互感器原、副邊產(chǎn)生了直接的電連接（正常時(shí)原、副邊應(yīng)為磁耦合）。中間電流互感器副邊在經(jīng)過(guò)保護(hù)裝置后按要求在保護(hù)屏一點(diǎn)接地，由于中間電流互感器原、副邊產(chǎn)生電連接，保護(hù)屏接地點(diǎn)與主電流互感器的副邊接地點(diǎn)之間形成了電流通道。

后對(duì)聯(lián)變保護(hù)Ⅱ屏35kV側(cè)中間CT接線進(jìn)行了更改，消除了原、副邊之間的電連接，截?cái)嗔送獠扛蓴_源可能進(jìn)入保護(hù)二次回路的通道，隱患已消除，見圖1，聯(lián)變Ⅱ組波形對(duì)稱差動(dòng)保護(hù)已正常投入。

圖1 更改前、后聯(lián)變二組差動(dòng)保護(hù)35kV

側(cè)電流回路連接示意圖

三、措施及結(jié)語(yǔ)

針對(duì)聯(lián)變電流互感器兩點(diǎn)接地的問(wèn)題，全廠將保護(hù)裝置二次回路接地及抗干擾措施檢查列為專項(xiàng)工作重點(diǎn)開展起來(lái)。

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，高電壓、大容量、長(zhǎng)線路對(duì)保護(hù)用的電流互感器的特性要求也越來(lái)越高，除了在技術(shù)監(jiān)督及保護(hù)定檢工作中要加強(qiáng)二次回路接地及抗干擾措施檢查的檢查工作，對(duì)電流互感器的校核工作也刻不容緩。

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