GIS耐壓試驗發生故障的原因探究

【摘 要】本文主要針對GIS耐壓試驗發生故障的原因展開了探究，通過結合具體的實例分析，對故障發生的原因作了系統的論述和探討，并闡述了分析后所得的結論，以期能為有關方面的需要提供有益的參考和借鑒。

【關鍵詞】GIS；耐壓試驗；故障原因

近段時間以來，GIS即氣體絕緣金屬封閉開關設備越來越廣泛地應用于電力系統當中。為了確保設備能夠安全可靠地運行，GIS設備重新、擴建和檢修等部分必須按標準進行現場耐壓試驗。但是在實際的耐壓試驗進行中，存在著故障干擾，需要對這些故障進行分析，以保障耐壓試驗的準確性。

1.事故簡述

GIS在某500kV升壓站里的作用是雙母線一臺半斷路器接線，事故前運行方式可參照圖1。52mA額定二次電流，2400：1公備變高壓側CT變比。跳閘前，公備變接近額定容量運行。公備變正常運行中，繼電保護動作，跳開斷路器2，公備變失電。

圖1 事故前運行方式

GIS1號母線氣室及斷路器1氣室進行加裝吸附劑改造，改造施工結束后需要進行耐壓試驗。根據國標GB1208—2006《電流互感器》要求，現場試驗人員在耐壓試驗前，準備將斷路器1的電流互感器二次端子短接后接地。該斷路器的CT為SF6氣體絕緣電流互感器，二次接線盒位于本體底部，空間位置比較狹小，為了方便短接，試驗人員計劃用銅絲纏繞所有接線柱，后再經短接線接地。經了解，試驗人員剛剛纏繞了幾個接線端子，還未加接地線，就聽到斷路器2分閘。

2.原因分析

就地檢查，保護動作記錄顯示“公備變B相保護比例差動動作”。提取故障錄波器和保護動作記錄。運行的Ⅱ支路（斷路器2）所流過電流為正常負荷電流，然而處于檢修狀態的Ⅰ支路（斷路器1）突然出現的電流導致差流增大。并且保護動作后，Ⅰ支路仍持續地出現電流。由于正常運行的斷路器2電流始終沒有突變，并且與故障錄波器內顯示電流一致，可以判斷一次系統沒有故障。

結合已知的情況，檢查二次回路，可以判斷這是一起二次回路故障引起的保護誤動作。電流互感器的接線盒內有計量用CT和保護用CT，由于計量用CT的二次端子在GIS斷路器就地控制箱接地，保護用CT的二次端子引至控制室內的保護屏接地。試驗人員在用銅絲纏繞端子時，將計量CT的二次端子與保護CT的二次端子短接，導致繼電保護的交流回路中出現了兩個接地點。引起差流的交流回路如圖2。Ⅱ支路中出現的故障電流正是由于CT回路出現的兩點接地所在的地電位不等。兩個地電位差ΔU，在繼電保護裝置的電流輸入回路上形成了電流，正是這個電流導致保護裝置差流越限而動作。

對比差流與標準正弦波，差流頻率雖然接近工頻50Hz，但是波形畸變較多，差流的波形表明這電流中含有較多的諧波分量，也印證了這個電流是由感應電位差形成的本質。

圖2 引起差流的交流回路

由于基于差動原理的線路、變壓器、母線保護普遍采用帶比率制動特性的差動保護，有較強的抗干擾能力，因此歷年的全國電網繼電保護運行情況分析中，在二次回路接線錯誤引起誤動的事故中，CT二次回路極性接反、相序接錯等為主要原因，CT二次回路兩點接地，引起差動保護誤動的事故很少。本次保護誤動作的直接原因是因為電流回路中出現兩個接地點，此次兩點接地的原因值得我們深入探討。

2.1 CT變比選擇

本次事故中兩個接地點之間的電位差并不大，形成的差動電流也僅有60mA，但是由于變壓器的二次額定電Ie為54mA，導致差動電流達到1.11Ie，滿足動作條件而跳閘。

可見CT變比選擇的不合理，使得整定值過小，導致最終保護裝置抗干擾的能力下降，是本次保護誤動的重要原因之一。根據負載的額定容量選擇合理的CT變比抽頭，使CT處于合理的工作范圍，不僅可以減少CT的誤差，也可以提高感應電產生誤動的門檻。

2.2安全隔絕措施

一個半斷路器的接線方式，運行方式靈活，但這種接線方式導致處于檢修狀態的斷路器的電流互感器仍然接入運行設備的繼電保護裝置。國家標準《電流互感器》中對于CT一次耐壓試驗時，二次端子有明確的短接接地要求。但是國標并沒有對如何執行“短接接地”措施作細致的說明。現場試驗人員正是在機械地執行“短接接地”的防護措施過程中導致了保護誤動作。

實際上對于接入運行設備繼電保護裝置的電流互感器，耐壓試驗時，在進行二次端子短接接地前，首先需要將待試驗的CT與繼電保護裝置的電流輸入回路斷開。因為即使二次端子短接接地，如果沒有斷開回路，耐壓試驗可能引起的故障電流仍然可以通過分流進入運行中的保護裝置，無法起到防止運行設備誤跳的作用。本次事故中，試驗的電流互感器沒有和運行的繼電保護裝置隔離，是誤動的原因之一。

2.3保護用CT接地點選擇

電流互感器的二次回路應有且只能有一個接地點，宜在配電裝置處經端子接地。由幾組電流互感器繞組組合且有電路直接聯系的保護回路，如差動保護，電流互感器二次回路的接地點宜在控制室。

斷路器1的兩組CT回路接地點選擇看似都合理。目前設計單位也是按照差動保護的電流回路在保護屏接地的原則設計。值得注意的是：規程中要求的接地點選擇在控制室的電流互感器繞組組合要求有電氣的直接聯系。

對于過去常用的電磁型差動保護，往往通過二次接線回路構成合成差電流，這種情況下必須在控制室一點接地，從而保證有電路聯系的各個CT僅有一個接地點。但是對于目前廣泛使用的微機型繼電保護，合成差流和差動計算都是通過保護裝置的微機部分實現的，電流采樣回路往往是獨立的。對于微機繼電保護，即使是差動保護，CT的接地點也應當選擇在GIS就地控制柜，目前設計單位對于差動保護的電流回路設計，仍然保持著電磁型保護時代的接地點選擇方式是不合理的。

3.結論

安全科學中事故鏈理論認為大事故極少由一個原因引起，而是在多個條件同時滿足的情況下，由相關誘發因素誘發而產生的。這些同時滿足的條件就像鏈條一樣把各個環節連接在一起，任何一個條件不滿足事故就不會發生。

本次保護誤動事故正是遵循這樣的規律。不合理的CT變比選擇，加上不恰當的電流回路接地點的選擇，當遇到試驗人員的錯誤操作時，最終導致了誤跳運行設備。試驗人員誤操作是保護誤動的直接原因，是導致事故的最后一個環節。

繼電保護工作人員，進行事故分析時，不能僅僅滿足于分析出直接原因，阻止最后一個環節，因為阻斷任何一個環節，都能避免保護的誤動。深入的分析引起保護誤動事故的各個環節對于避免設備的非計劃停運是非常必要的。

4.結語

綜上所述，為了確保GIS設備能夠安全可靠地運行，GIS設備重新、擴建和檢修等部分必須按標準進行現場耐壓試驗。而為了保障耐壓試驗的準確性，需要我們對試驗中可能發生的故障進行排除。本文就GIS耐壓試驗發生故障的原因進行了探討，相信能為GIS耐壓試驗的順利進行提供一定的幫助。 [科]

【參考文獻】

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