一起CT二次側(cè)兩點接地引起零序I段動作事件分析

曹強　林偉　郭凱　孫永紅

摘 要：以一起CT二次側(cè)兩點接地，導致變壓器空載合閘時的勵磁涌流產(chǎn)生較大零序電流引起零序過流I段保護動作事件為案例，來分析該事件變壓器空載合閘時勵磁涌流產(chǎn)生零序電流較大的原因，可為今后保護裝置采用自產(chǎn)零序的非自耦變壓器空載合閘時勵磁涌流產(chǎn)生零流較大的原因分析提供參考。

關(guān)鍵詞：CT兩點接地;小電阻接地系統(tǒng);勵磁涌流;自產(chǎn)零序

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.103

0 引言

CT是電力系統(tǒng)繼電保護、電量測量和電能計量的關(guān)鍵設(shè)備，是一次設(shè)備與二次設(shè)備連接的重要樞紐，它是否能夠正常運行關(guān)系到繼電保護的可靠性、計量測量的準確性，CT在運行時二次側(cè)只允許一點接地，防止一次側(cè)的高壓竄入二次側(cè)，確保人員和二次設(shè)備的安全。兩點或多點接地會造成分流，導致電氣測量誤差的增大或影響繼電保護的正確動作。蒙西電網(wǎng)某風電場35kV集電線路II回線354開關(guān)帶箱變空載合閘時，勵磁涌流瞬間生成的零序電流超出零序過流I段保護定值，引起保護誤動作。354開關(guān)多次合閘均因此現(xiàn)象無法將線路投入運行，最終通過檢查二次回路絕緣發(fā)現(xiàn)CT保護繞組B相引出線存在接地現(xiàn)象，與其位于中性點的保護接地構(gòu)成兩點接地，導致零序過流I段保護動作（采用自產(chǎn)零序）。

1 事件過程

2017年10月25日上午在完成集電線路II回線消缺工作后，對集電線路II回線送電，II回線354開關(guān)合閘后即刻跳閘，線路保護裝置PCS-9611零序I段過流保護動作跳閘。再次絕緣測試無問題后，繼續(xù)試送兩次未成功后將所有箱變跌落開關(guān)拉開后合354開關(guān)成功合閘，之后合各箱變跌落開關(guān)集電線路II回線送電成功。I回線和III回線送電均無問題，不需要將箱變跌落拉開。（在此之前354開關(guān)所有的合閘送電情況與此情況相同，必須將II回線所帶箱變各側(cè)跌落開關(guān)拉開否則無法完成送電。）

2 系統(tǒng)標準運行方式

220kV送出線路經(jīng)251開關(guān)帶220kV母線運行，220kV母線帶1#主變（附平衡繞組）高壓側(cè)中性點直接接地運行，低壓側(cè)中性點電阻接地（101Ω），經(jīng)301開關(guān)帶35kV母線運行，35kV母線帶集電線路I回線（353開關(guān)）、II回線（354開關(guān)）、III回線（355開關(guān)），及SVG、站用變運行。三條集電線路帶33臺1600kV·A的箱變運行，33臺箱變分別帶一臺1.5MW風力發(fā)電機組。其中I回線帶12臺箱變，II回線帶11臺箱變，III回線帶10臺箱變。

3 波形分析

從故障波形圖（圖2）可發(fā)現(xiàn)，故障持續(xù)時間：約為269.765ms;一次相電流有效最大值約為：216.618A;二次零序電流有效值最大值：約為2.024A。從波形特征來看，每相波形偏于時間軸一側(cè)，含有較大直流分量，有明顯的飽和特征含有較大二次諧波分量，且存在間斷角及電流大小隨時間變化減小，屬于三相變壓器空載合閘產(chǎn)生的勵磁涌流，一般情況下三相變壓器除自耦變壓器外，勵磁涌流的三相相量是基本平衡的不會生成這么大的零序電流，該場站集電線路接地保護只有零序I段過流保護，定值0.375A、延時0.2s。此次波形不平衡勵磁涌流持續(xù)的時長大于0.2S，且0.2s后產(chǎn)生的零序電流仍超出保護整定值0.375A，可得出結(jié)論：354開關(guān)空載合閘后，11臺箱變產(chǎn)生的勵磁涌流雖然不是太大，但三相勵磁涌流不平衡產(chǎn)生的零序電流過大導致零序I段過流保護啟動，0.2s后因涌流還在持續(xù)且零序電流仍大于定值，導致保護裝置出口跳開354開關(guān)。

變壓器的勵磁涌流是空載合閘的一個暫態(tài)過程，對變壓器并無危險因為這個沖擊電流存在的時間很短，主要對差動保護影響較大，一般的三相電力變壓器的勵磁涌流是沒有零序電流的，只有自耦變壓器的三相勵磁涌流有零序電流產(chǎn)生。導致零序電流保護跳閘的例子也有，大多是偶然性的，而集電線路II回線跳閘卻成了必然事件，每次合閘都跳。

4 排查過程

在排除了斷路器合閘不同期等可能性后，懷疑是二次回路的問題，在2018年7月風電場預試過程中，對站內(nèi)二次回路端子緊固之后，對35kV集電線路II回線354開關(guān)不平衡勵磁涌流過大的原因進行了排查。

對35kV集電線路II回線CT進行極性試驗，發(fā)現(xiàn)極性沒有問題，后拆除其二次側(cè)中性點對二次回路進行絕緣檢查發(fā)現(xiàn)CT的B相對地絕緣損壞，通過進一步排查發(fā)現(xiàn)CT二次側(cè)至保護裝置的B相引出線存在接地現(xiàn)象，與其位于中性點的保護接地構(gòu)成兩點接地，將中性點保護接地線與B相接線互換后對354開關(guān)進行送電試驗，354開關(guān)成功合閘，查看故障錄波圖發(fā)現(xiàn)集電線路II回線354開關(guān)空載合閘產(chǎn)生勵磁涌流時零序電流值很小基本是零。勵磁涌流產(chǎn)出零流過大引起零序過流I段保護誤動作的缺陷消除。

5 原因分析

在正常情況下，CT二次繞組不會出現(xiàn)二點或多點接地時，只要一次電流三相平衡，二次側(cè)電流也是平衡的，保護裝置自產(chǎn)的零序電流值非常小，基本是零。但當CT二次繞組出現(xiàn)兩點接地時情況如圖4：

在CT二次側(cè)B相接地時，由于中性點與接地點存在一個電位差，使B相的電流至接地點與保護裝置分成了兩股電流。CT二次側(cè)的電流本應(yīng)全部流向保護裝置，但是由于B相接地與CT中性點接地形成一個回路。造成保護裝置測量的不準確，即使在一次設(shè)備運行正常的情況下依然會存在零序電流。分出去的電流流向如圖3所示從B相的接地點流向中性點的接地點再到B相如此形成一個接地電流I2（簡稱環(huán)流）。I2的大小與B相接地點至CT中性點接地點的電阻、一次線路的負荷的大小等因素有關(guān)。

在線路負荷正常時由于負荷電流不是很大，接地電流I2也不大，當集電線路II回線帶11臺箱變空載合閘時，雖然單臺箱變產(chǎn)生的勵磁涌流較小，但是11臺箱變疊加產(chǎn)生的勵磁涌流瞬間的一次有效值最高達216.618A，所以勵磁涌流瞬間的沖擊使兩點接地的CT分流加劇，導致接地電流I2較大。使保護裝置測得的三相勵磁涌流不平衡，從而產(chǎn)生超出零序I段過流保護定值的零序電流，導致采用自產(chǎn)零序來采集零序電流的零序I段過流保護動作。

還有一個客觀原因是：主變35kV側(cè)采用小電阻接地系統(tǒng)，作為非大電流接地系統(tǒng)，其發(fā)生單相接地時故障電流普遍較低，零序過流保護定值相對直接接地系統(tǒng)較小，所以在CT兩點接地的情況下導致了集電線路II回線354開關(guān)在帶箱變空載合閘瞬間產(chǎn)生的零序電流過大導致零序過流I段動作出口跳閘。

6 建議措施

在實際工作中，CT多點接地現(xiàn)象時有發(fā)生，接線錯誤及二次回路的絕緣老化等是造成電流互感器多點接地的直接原因，所以根據(jù)實際情況給出如下建議：

6.1 在交試、預試中加入二次回路絕緣檢查

利用變電站在交接性實驗、預防性實驗期間對CT的二次回路絕緣進行全面的檢查，有時CT多點接地在正常運行時無法直觀的顯現(xiàn)出來，隨著時間推移CT多點接地才會直觀的顯現(xiàn)出來（如本文提到的案例某風電場集電線路II回線的帶箱變空載合閘事件）。在交接性實驗、預防性實驗加入電流互感器二次回路的絕緣檢查，可以發(fā)現(xiàn)CT二次回路多點接地的隱患。

6.2 使用能夠?qū)崟r監(jiān)測CT二次側(cè)多點接地隱患的裝置

如果有條件，或者對系統(tǒng)穩(wěn)定性要求較高，所帶的負荷是一類、二類負荷，建議采用：電流互感器多點接地故障在線監(jiān)測裝置，其可實時監(jiān)控CT二次側(cè)的絕緣狀況，及時發(fā)現(xiàn)CT二次側(cè)多點接地的隱患，使運行人員可以快捷迅速的做出處理。

7 結(jié)語

本文通過此次蒙西電網(wǎng)某風電場集電線路II回線空載合閘事件敘述了事件查找過程;說明了CT兩點接地對二次設(shè)備的危害性，探討了CT兩點接地對自產(chǎn)零序的影響及CT兩點接地的原理，闡述了CT多點接地的應(yīng)對措施。

①CT：指“電流互感器”。

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作者簡介：曹強（1996-），男，內(nèi)蒙古人，大專，從事變電運維工作。