針對一起電流互感器內部故障保護動作分析

申雪娜

摘 要：隨著我國電網“西電東送、南北互供、全國聯網”戰(zhàn)略的實施，適合遠距離、大功率輸電的高壓輸電技術得到了廣泛的應用。高壓、特高壓輸電工程的應用在提高了我國電力系統(tǒng)運行的經濟性、穩(wěn)定性和靈活性的同時也帶來一些新的問題。其中對高壓、特高壓輸電線路的繼電保護方面提出了更高的要求，不但要求對保護原理要理解，而且必須結合相關設備的工作情況綜合分析。文章針對一起實際電流互感器故障案例進行分析，并提出相關指導建議。

關鍵詞：電流互感器；故障；故障錄波

引言

某新建500kV開關站，其一次系統(tǒng)為一個半開關接線方式。2002年4月投產運行，同年4月22日，一電流互感器內部發(fā)生故障，與之相關的同一母線上的兩套母線差動保護動作；與之相關的兩套線路保護中的一套主保護動作，該站僅運行的三個開關三相跳閘。故障過程中，保護動作行為，故障錄波記錄等反映出諸多難以解釋的現象，后經對故障電流互感器進行解剖分析，方得正確結論。

1 故障時系統(tǒng)的運行方式和各保護電流回路的接入

500kV線路L1經5033開關送500kV 2#母線，再經5043開關送L2線路，因系統(tǒng)500kV母線電壓高，1#電抗器經5063開關掛500kV 2#母線運行。

故障發(fā)生后，該站運行值班人員，根據綜自系統(tǒng)事故報文和保護裝置動作信號，結合故障錄波圖進行分析后，初步判斷為C相近區(qū)故障，故障點應在500kV2#母線上，或L1線路出線近端。并組織運行人員對現場設備進行巡視檢查，未發(fā)現故障點。隨后與L1線路對側變電站聯系，了解對側保護動作情況和錄波資料。對側情況如下：L1線路L90光纖差動保護動作：C相跳閘，約0.8秒后，C相重合閘于永久性故障，L90保護和ALPS保護均加速三相跳閘，故障測距為45.8KM（全長44.7KM）故障電流7000A。此時，繼電保護專業(yè)人員也趕到現場，綜合各方資料分析，認為故障點應在母線保護與L1線路保護范圍的共公部位，即電流互感器內部，又根據L1線路保護僅一套動作，另一套未動作，判斷故障點在L1線路兩套保護所引用電流互感器的兩二次繞組之間，為證明分析結論的正確性，當即組織高壓試驗人員，對5033開關電流互感器進行絕緣檢查，結果發(fā)現C相絕緣電阻值偏小，絕緣檢查結果進一步證明電流互感器內部主絕緣擊穿。運行人員即與調度聯系。改變運行方式，將5033開關電流互感器退出運行。L1，L2線路和500kV 2#母線恢復送電。

3 初步分析中的幾個疑點

從保護動作情況和電流互感器主絕緣的試驗結果分析，確定為電流互感器內部故障，已無疑問。然而卻有以下幾個疑難問題無法解釋：

其一：L1線路對測故障錄波檢測的故障電流為7000A，而L1線路本側錄波器檢測的故障電流僅為1.65×1600=2640A，兩側該子故障電流相距甚遠。因D1點（CT的繞組）故障兩側電流應相等。

其二：L1線路本側與L90光纖差動保護共用一個二次繞組的ALPS距離保護I段，在相當于出口故障時，為何不動作。

其三：第一次故障切除后，本側500kV 2#母線差動保護動作，已將5033、5043、5063開關三相跳閘，開關也未重合閘。若故障點在初步分析中的D1點，則L1線路對側重合閘時，本側L90保護與ALPS保護應無故障電流流過。為何能后加速動作。

4 電流互感器解剖情況介紹

為查清故障的原因，正確分析保護的動作行為，我們配合電流互感器生產廠家對故障電流互感器進行解體檢查。情況如下：該故障電流互感器為倒置式結構，解體發(fā)現，電流互感器上部有一通過絕緣桿固定二次繞組箱的四個螺栓之一，在長途運輸途中斷落，在設備吊裝時，該斷裂的螺栓隨機落在套管上部法蘭盤邊緣，形成局部電場不均勻放電，繼而使周圍絕緣介質絕緣降低，導致互感器主繞組對地放電，放電原理圖如圖1所示。

故障時，該電流互感器一次繞組為串聯接線方式，變化為1600/1，解體發(fā)現故障點處于圖二中的D2點。

5 幾點建議

從此次電流互感器內部故障和近年來電網故障的統(tǒng)計分析可見高壓電網的故障，可謂千奇百怪，各種意想不到的故障均會發(fā)生。而我們任何一套保護裝置在原理應用上不可能面面俱到。各生產廠家的保護裝置在原理上均有所長。因此，提出以下幾點建議：

（1）設計部門在進行高壓線路保護設計選型時，兩套主保護應選用不同原理的保護裝置（包含不同廠家），以便其在運行中原理互補，保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

（2）設計部門在進行電流互感器設計選型時，能否與相關專業(yè)部門聯系，選用固定變比的電流互感器。也可以選用一次固定不變，變比由二次側抽頭切換的電流互感器。以避免上述故障對系統(tǒng)的影響。

（3）通過上述故障的分析，對從事繼電保護工作的同志提出了更高的要求，一些故障，單靠保護原理分析很難說清，必須結合相關設備的工作情況綜合分析。這就要求我們不但要了解相關設備的工作原理，還要了解其工藝結構，以使我們在今后的事故分析中少走彎路。因此，要加強對繼電保護人員相關專業(yè)知識的培訓。

參考文獻

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