電流二次回路兩點接地造成母差異常告警的處理與分析

金婷婷， 孫 遜， 周 程， 周福順， 徐旭初

(國網(wǎng)馬鞍山供電公司， 安徽 馬鞍山 243000)

0 引言

母線是變電站重要組成部分之一，是匯集電能及分配電能的關(guān)鍵設(shè)備。當(dāng)變電站母線發(fā)生故障時，如不及時切除故障，將會損壞站內(nèi)眾多電力設(shè)備，破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性，造成變電站全停甚至區(qū)域電力系統(tǒng)瓦解，因此，配置靈敏可靠的母線保護至關(guān)重要[1]。作為220 kV及以上高壓變電站的電力中樞，母線保護的異常運行將造成故障停運，致使變電站母線保護功能僅依賴相鄰設(shè)備帶延時段的后備保護來實現(xiàn)。

《國家電網(wǎng)有限公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》的繼電保護部分明確規(guī)定，電流互感器CT(Current Transformer)二次繞組二次回路只允許、且必須在相關(guān)保護柜屏內(nèi)一點接地[2]。高壓變電站中，母線保護裝置作為CT二次回路匯聚最多的地方，因現(xiàn)場接線錯誤或電流回路虛接地造成CT二次回路兩點或多點接地，進而造成母線保護異常的現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴(yán)重危害了變電站的安全穩(wěn)定運行[3-6]。本文以某地區(qū)220 kV變電站中110 kV母線保護異常運行的事故處理為例，詳細分析了CT二次回路兩點接地造成母線保護異常告警的原理及故障處理措施，并據(jù)此提出CT二次回路兩點或多點接地的檢查方法，為高壓變電站繼電保護反事故措施應(yīng)用提供工程案例。

1 事故背景

某地區(qū)220 kV變電站的110 kV系統(tǒng)為雙母線接線方式且母線保護采用南瑞RCS915A型微機保護，110 kV部分的一次運行電氣主接線如圖1所示。為解決該220 kV變電站#2主變漏油問題，運行人員將#2主變高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)三側(cè)開關(guān)斷開，使#2主變由運行狀態(tài)轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)。其中，在將#2主變中壓側(cè)802開關(guān)流變二次繞組進行110 kV母差保護端子箱處短接SD(CT二次繞組短接端子)的操作過程中，110 kV母線差動保護裝置發(fā)出報警信號，讀取報文為“#2主變間隔刀閘位置異?！?，裝置面板顯示A相大差電流0.25 A、B相大差電流0 A、C相大差電流0 A，I母A相小差電流0 A、I母B相小差電流0 A、I母C相小差電流0 A，II母A相小差電流0.25 A、II母B相小差電流0 A、II母C相小差電流0 A。

2 故障分析與處理

基于上述母線保護異常情況，技術(shù)人員對110 kV母線保護申請改信號狀態(tài)進行處理，進一步分析產(chǎn)生該現(xiàn)象的可能原因，可能存在四個方面的問題：(1)#2主變轉(zhuǎn)檢修狀態(tài)時，開關(guān)的閘刀位置接點沒有可靠動作，從而產(chǎn)生計算差流；(2)南瑞RCS915 A型母線保護裝置的CPU板或MON板中采樣通道的零漂參數(shù)設(shè)置出錯，導(dǎo)致母差保護計算差流的存在；(3)南瑞RCS915 A型母線保護某一采樣通道中的輔助變流器損壞，使得差流計算存在誤差；(4)二次交流電流回路中A相確實存在0.25 A的差流。以下將依次對四類可能的故障原因進行分析驗證。

2.1 刀閘位置接點檢查

考慮該變電站110 kV采用雙母線接線方式，母線保護通過刀閘常開接點的狀態(tài)來判斷開關(guān)流變具體運行于I母線還是II母線，由刀閘常閉接點進行繼電器的復(fù)歸。由于母線保護發(fā)出“#2主變間隔刀閘位置異常”報警信號，所以僅需檢查圖1所示#2主變母線連接側(cè)8021、8022閘刀的常開、常閉接點狀態(tài)是否可靠。經(jīng)測量，I母8021閘刀常開接點-108 V、常閉接點+113 V，II母8022閘刀常開接點-108 V、常閉接點+113 V，測量結(jié)果顯然與現(xiàn)場一次運行方式相吻合，進而排除了因母線8021、8022閘刀輔助接點不可靠造成計算差流的可能，說明是A相計算差流的存在導(dǎo)致了母線保護發(fā)出“#2主變間隔刀閘位置異常”報警信號。

2.2 微機保護CPU板和MON板檢查

從微機保護裝置自身出發(fā)分析A相存在計算大差電流的原因，可能是由于南瑞RCS915 A型微機保護CPU板的零漂參數(shù)設(shè)置出錯造成，或MON板顯示錯誤的計算差流造成，技術(shù)人員嘗試對南瑞RCS915 A型微機保護的CPU板和MON板分別進行了一次單獨更換和同時更換，但更換后母線保護仍顯示計算差流的存在，由此排除了因保護裝置CPU板或MON板損壞造成異常故障的可能。

2.3 微機保護采樣交流頭更換

微機保護裝置內(nèi)部輔助變流器的質(zhì)量好壞將直接影響差流計算的結(jié)果，因此檢修人員也對其進行了檢驗。通過在110 kV母差保護端子箱處短接110 kV母線上所有間隔流變的二次繞組短接端子(SD)，母線保護的交流電流采樣顯示除#2主變中壓側(cè)802開關(guān)A相有0.25 A電流外，其余間隔的采樣通道均為0 A，且A相大差電流0.25 A、B相大差電流0 A、C相大差電流0 A，而I母A相小差電流0 A、I母B相小差電流0 A、I母C相小差電流0 A，II母A相小差電流0 A、II母B相小差電流0 A、II母C相小差電流0 A。與此同時，更換802開關(guān)對應(yīng)A相交流采樣通道的輔助變流器，故障現(xiàn)象仍然存在。

2.4 A相差流檢查

排除前述三種可能后，唯一最有可能的原因就是二次交流電流回路中A相確實存在0.25 A的差流。采用鉗型電流表測量110 kV系統(tǒng)所有間隔二次繞組，除#2主變中壓側(cè)802開關(guān)A相有0.25 A電流外，其余間隔的二次繞組均為0 A。圖2所示為110 kV母線保護異常時的二次繞組接線回路圖。

圖2 110 kV母線保護二次繞組接線圖

如圖2所示，所有間隔流變的電流互感器二次繞組均在110 kV母差端子箱短接。技術(shù)人員依次進行以下操作：(1)仔細核查所有間隔交流電流回路接線均正確，不存在分流的現(xiàn)象；(2)打開圖中箭頭所指位置處的連線后，0.25 A電流消失；(3)采用鉗形電流表測量110 kV母線保護屏內(nèi)所有一點接地處的短接線上的零序電流，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)接地點與802電流回路N相之間存在0.25 A零序電流；(4)拆除室內(nèi)一點接地，圖中所有顯示為0.25 A的電流回路均變?yōu)? A。結(jié)合母線保護二次繞組電流回路圖，依據(jù)上述操作現(xiàn)象，可以斷定802 A相開關(guān)與室內(nèi)接地點之間存在兩點接地，這也是802 A相存在差流的直接原因。

3 電流二次回路兩點接地分析

斷開位于110 kV母線保護屏處802電流回路A相自保護室內(nèi)至室外的連接線，檢查保護裝置內(nèi)端子和外端的接地情況，發(fā)現(xiàn)內(nèi)端子對地電阻為∞，而外接線對地約2 Ω。如圖3所示。由此可以斷定保護室外至802 A相電流回路之間確實存在另一點接地。經(jīng)過技術(shù)人員進一步排查發(fā)現(xiàn)，室外SD電流端子處存在銅屑堆積造成單點接地的情況，同時測量室內(nèi)和室外兩個接地點的地電位差為0.46 V。故障原理如圖4所示，室內(nèi)接地點和室外接地點形成電流回路，由此造成802 A相0.25 A的差流，消除室外接地點后，所有保護信號復(fù)歸，母線保護恢復(fù)正常運行。

圖3 110 kV母線保護電流二次回路兩點接地示意圖

圖4 110 kV母線保護802 A相差流故障原理圖

4 結(jié)語

與其他電力系統(tǒng)主設(shè)備保護相比，對于母線保護的要求更為嚴(yán)格，母線保護能否可靠運行直接影響整個變電站乃至區(qū)域電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。220 kV及以上高壓變電站中，母線保護是二次繞組交流電流匯聚最多的地方，因電流二次回路兩點接地導(dǎo)致母差異常告警時有發(fā)生。本文以某220 kV變電站110 kV母線異常告警的事故處理為例，依次進行了刀閘位置接點檢查、微機保護CPU板和MON板檢查、采樣交流頭更換、A相差流檢查，并基于故障檢查結(jié)果分析了母線保護計算差流的產(chǎn)生機理，進而驗證了本文所述CT二次繞組交流電流回路單點接地檢查方法與兩點接地故障處理方案的有效性，為繼電保護反事故措施工程應(yīng)用提供實踐參考。