CT修試引起500kV主變差動保護動作分析及對策

崔 勇 張英磊 朱 寶 陳湘華 劉東海

（1.華北電力大學，北京 102206；2.武漢烽火富華電氣公司，武漢 430074； 3.青海西寧方盛電力設(shè)計有限責任公司，西寧 810003；4.河南同力電力設(shè)計有限公司，鄭州 450000；5.河南蘭考供電公司，河南 蘭考 475300 ）

500kV 變電站作為電網(wǎng)供電樞紐，其安全問題至關(guān)重要，500kV 主變保護誤動必將導致電網(wǎng)大面積停電。文中通過分析500kV 電流互感器試驗時引起主變保護誤動的原因，找出了問題的關(guān)鍵解決措施，這對總結(jié)安全生產(chǎn)中的經(jīng)驗教訓及開展反事故的重要方法，可以有效防止人身和設(shè)備事故發(fā)生，實現(xiàn)企業(yè)安全生產(chǎn)目標。

1 事故案例

1.1 概述

某500kV 變電站5012 間隔C 相SF6 電流互感器漏氣更換后需重新進行交接試驗，試驗人員根據(jù)《SF6電流互感器交流耐壓試驗作業(yè)指導書》要求，需拆除5012 間隔C 相CT 與50122 隔離開關(guān)的連接線（為防止50122 隔離開關(guān)兩側(cè)因不能耐受試驗電壓與運行電壓差值放電），按GB1208-2006《電流互感器》試驗標準，耐壓試驗時二次繞組需短接接地。

1.2 電氣操作過程

試驗人員在征得變電站值班員許可后開始進行試驗準備工作，首先進行停電操作，順序為：斷開 5012 斷路器，拉開50121、50132 刀閘，合上501327、501217 接地刀閘。工作前按方案要求，試驗負責人向工作班成員交待工作內(nèi)容及注意事項、分析危險點，交待送變電高空人員拆除5012 間隔C 相CT 與50132 隔離開關(guān)的一次連線，為防止感應(yīng)電，工作時在引線上掛設(shè)接地線。

工作班成員做好二次回路的安全措施后。打開CT 5012 C 相CT 二次接線盒，短接二次繞組:依次短接完6s3、6s2、6s1、5s3、5s1、4s3、4s2、4s1、3s3、3s2、3s1、2s3、2s1、1s3、1s1 共15 個上排端子（如圖1所示），當大致短接到1s1 端子時，主變B 套保護工頻變化量差動和比率差動保護動作，5023、202、302 開關(guān)及主變跳閘，值班運行人員匯報網(wǎng)調(diào)、中調(diào)。正在進行工作時，斷路器動作聲音傳出，檢查發(fā)現(xiàn)5011 開關(guān)跳開，工作負責人接到變電站值班長通知：停止一切工作。綜自系統(tǒng)顯示， 1號主變B 套保護工頻變化量差動和比率差動動作；主變A 套保護起動，全站損失負荷330MW。

圖1 CT 端子與保護類型對應(yīng)圖

2 技術(shù)分析

2.1 故障前運行方式

500kV 一次系統(tǒng)（如圖1所示）：500kV Ⅰ、Ⅱ母運行，#1 主變接于第一串5011、5012 開關(guān)運行，#2 主變接于第二串5023 開關(guān)運行，5022 斷路器處于檢修狀態(tài)，永安Ⅰ回線及高抗接于第三串5031、5032開關(guān)運行，永安Ⅱ回線接于第四串5041、5042 開關(guān)運行。220kV 一次系統(tǒng)：安豐Ⅰ線214 開關(guān)、#1 主變201 開關(guān)接于Ⅰ母A 運行，安城Ⅰ線217 開關(guān)接于Ⅰ母B 運行；安豐Ⅱ線213 開關(guān)、#2 主變202 開關(guān)、安城Ⅱ線218 開關(guān)接于Ⅱ母運行。220kV Ⅰ母A與220kV Ⅱ母經(jīng)母聯(lián)231 開關(guān)并列運行。35kV 一次系統(tǒng)：1-1C 電容器組、#1 站用變、#2 站用變運行；2-1C 電容器組、2-2C 電容器組、1-1L 電抗器、1-2L電抗器熱備用。10kV 系統(tǒng)：站用變熱備用。

2.2 故障后保護動作報文分析

具體保護動作報文及信息分析如下。

1）主變B 套保護裝置差動保護、比率差動分別動作出口跳閘，但是未能保存保護動作時電流錄波數(shù)據(jù)，在動作報文中也未顯示保護動作時具體動作電流值。這是由于該保護裝置可連續(xù)錄8 次動作波形，其后的幾個周波（如圖3所示）內(nèi)的波形將原有波形覆蓋。主變A 套差動保護裝置只是差動啟動并未出口跳閘，同時連續(xù)起動七次。

圖2 500kV 電氣一次接線圖

圖3 5012 開關(guān)B 套差動電流回路錄波圖

2）在主變B 套保護動作跳開三側(cè)開關(guān)20s 后，從保護動作電流錄波數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，起動電流為5012 開關(guān)電流回路，各相電流幅值不相同（如圖3所示）。

3）保護起動報文及電流波形在保護裝置起動后0.5～1.5 個周波內(nèi)。C 相差動保護起動差流最大，差電流達到約0.14Ie，直接導致保護裝置啟動，跳三臺單相主變。

4）根據(jù)主變故障錄波器所錄保護動作時波形分析，主變500kV、220kV 和35kV 側(cè)電壓情況正常，由于主變主保護動作，45.6ms 后三側(cè)電壓為零；同時三側(cè)零序3UO=0；由此可以分析得出，保護動作之前沒有出現(xiàn)零序電壓和零序電流，主變不存在內(nèi)部匝間短路、接地以及相間短路故障。保護動作時故障錄波器所錄主變各側(cè)電壓電壓波形如圖4所示。

圖4 500kV 主變各側(cè)電壓波形圖

2.3 分析結(jié)論

根據(jù)故障錄波器錄波數(shù)據(jù)及保護動作、起動報文分析，本次保護動作并不是由于主變本體故障引起的，而是由于實驗人員在短接端子時，造成造成了5012 電流回路兩點接地，引起的主變保護裝置起動并動作。

試驗人員在做CT 交流耐壓試驗時，沒有將CT二次與保護隔離，在短接CT 二次繞組至2s 時，由于2s 繞組對應(yīng)主變B 套保護裝置，導致5022 間隔C 相CT 二次繞組在接線盒處接地，而該主變保護差動回路在保護屏處中性線已接地，造成了開關(guān)電流互感器C 相電流回路兩點接地，該開關(guān)距35kV保護小室約200m，在兩個接地點中存在電位差（如圖5所示），從而在開關(guān)電流回路產(chǎn)生電流，造成主變保護裝置動作。

圖5 CT 兩點接地圖

3 結(jié)論驗證

從以上保護信息、故障錄波可以看出，由于在試驗過程中造成5012 差動電流回路兩點接地，使5012 開關(guān)電流回路產(chǎn)生電流，所以造成主變保護裝置起動及動作，主變非電量保護無動作。經(jīng)分析判斷主變本體無問題，申請對主變試送電，送電成功。

4 安全管理原因分析

從本次CT 檢修試驗工作工程分析，主要有以下幾個安全管理問題。

1）在電流互感器二次回路上工作，安全措施未單獨列出，而是列在工作內(nèi)容中，造成工作班成員在二次回路安措未完全進行完畢的情況下，即開始了二次回路短接工作。

2）沒有隔離主變保護裝置的具體措施，是本次保護動作的重要因素。

3）試驗人員承擔的電流互感器耐壓試驗是新更換設(shè)備安裝后多個交接試驗項目中的一個試驗項目，從事該試驗只單獨提出該試驗的安全措施，沒有提出設(shè)備由運行轉(zhuǎn)檢修的安全措施，試驗前也未對一、二次的安全隔離措施進行全面核實。

5 主要防范對策

根據(jù)《華中電力系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置調(diào)度管理規(guī)程》重點加強以下措施。

1）新設(shè)備的電壓互感器、電流互感器及相關(guān)二次回路接入運行中的保護裝置時，應(yīng)有保障運行設(shè)備安全運行的措施。

2）進行與電流互感器二次回路相關(guān)的試驗時，若該電流互感器二次回路接入到運行中的保護裝置，則應(yīng)采取措施將電流互感器二次回路與運行中的保護裝置進行隔離。明確新安裝或更換的電流互感器，交接試驗完成前嚴禁將相關(guān)二次回路接入運行設(shè)備。

3）進一步規(guī)范互感器現(xiàn)場耐壓試驗的試驗方案，在進行高壓試驗時，除了采取必要的安全技術(shù)措施保護設(shè)備本體外，在對所接的二次回路安全措施實施并且檢查到位的條件下才能開始一、二次接線工作。

4）現(xiàn)場工作人員對被試設(shè)備所處的狀態(tài)在工作開始前應(yīng)進行充分了解，由其他單位人員擔任工作負責人的，雙方應(yīng)將試驗內(nèi)容及安全措施進行充分的溝通。施工、調(diào)試單位應(yīng)按正常試驗項目流程完成所承擔的工作。

5）設(shè)備由運行轉(zhuǎn)檢修的一、二次安全措施必須持續(xù)到所有試驗完成前，并保證措施完整、有效。另外，各承擔單位應(yīng)加強試驗項目之間的銜接，在交接工作時應(yīng)進行技術(shù)上的充分溝通。

6）由于保護裝置錄波功能上存在缺陷，導致本次跳閘動作時的差動電流值無法查詢，這需要繼電保護廠家協(xié)調(diào)進行保護裝置功能完善，消除保護裝置存在的不足。

6 結(jié)論

安全生產(chǎn)管理工作的重點是各項作業(yè)的標準化，同時危險點分析、安全、技術(shù)措施是標準化作業(yè)的重要部分。從此次事故來看，由于工作人員二次回路安全措施不到位，在主變保護裝置在沒有完全隔離的情況下直接進行CT 電流回路2S 端子短接，使主變差動保護裝置C 相電流回路出現(xiàn)差動電流，導致主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘；同時施工人員對自己施工的設(shè)備沒有做到完全心中有數(shù)，對工作現(xiàn)場未認真核查，作業(yè)范圍監(jiān)督不嚴，從而造成這次事故。從本次事故，汲取教訓，加強安全生產(chǎn)管理以及嚴格執(zhí)行各項規(guī)程是實現(xiàn)安全生產(chǎn)的重要保障。

[1] 王增平,馬靜.關(guān)于變壓器主保護的若干問題[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2008,36(14):4-11.

[2] 王維儉,侯炳蘊.大型機組繼電保護理論基礎(chǔ)[M].北京:北京水利電力出版社,1989.

[3] 何仰贊,溫增銀,等.電力系統(tǒng)分析[M].武漢:華中理工大學出版社,1993.

[4] 索南加樂,張軍民,許立強,等.基于Yn/A 接線變壓器零序縱差保護原理研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2010,38 (16):54-61.

[5] 蔡繼東,王熱,席斌.大型發(fā)電機.變壓器組微機保護配置探討[J].繼電器,2004,32(15):68-70.

[6] 國標GB／T 14285.2006 繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程[S].

[7] 周玉蘭,王俊永.2001年全國電網(wǎng)主設(shè)備保護運行分析[J].電力自動化設(shè)備,2001,21(5):78-82.

[8] 周云波,曹良.一起主變壓器差動保護誤動事故及防止對策[J].電網(wǎng)技術(shù),2001,25(12):71-74.

[9] 游復生.恢復性涌流引起變壓器差動保護誤動分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2008,36(15):85-87.

[10] 袁宇波,陸于平,許揚,等.切除外部故障后電流互感器局部瞬時飽和對變壓器差動保護的影響及對策[J].中國電機工程學報,2005,25(10):12-17.

[11] 谷君,鄭濤,黃少鋒,等.變壓器外部故障切除后差動保護誤動原因及防止對策[J].中國電機工程學報,2009,29 (6):49-55.

[12] 劉玉東,王增平,楊志梅,等.基于CT 飽和綜合判據(jù)的變壓器差動保護的研究[J].繼電器,2007,35(17):14.