基于獨(dú)立式電流互感器等電位點(diǎn)設(shè)置的保護(hù)歸屬問(wèn)題研究

敖健永

摘 要：該文通過(guò)一起220 kV電流互感器故障引發(fā)的220 kV變電站全停事件，分析獨(dú)立式電流互感器等電位點(diǎn)設(shè)置對(duì)繼電保護(hù)的影響，進(jìn)而討論獨(dú)立式電流互感器等電位點(diǎn)設(shè)置的保護(hù)歸屬問(wèn)題，總結(jié)獨(dú)立式電流互感器等電位點(diǎn)設(shè)置的合理方法，有效降低電流互感器故障造成的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：獨(dú)立式 電流互感器 等電位點(diǎn) 保護(hù)歸屬

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）11（c）-0095-02

電流互感器是繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和測(cè)試儀表獲取電氣一次回路信息的傳感器[1]。正確的選擇和配置電流互感器對(duì)繼電保護(hù)的正確快速隔離故障和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行十分重要。近年來(lái)，因電流互感器故障引發(fā)的電網(wǎng)事故時(shí)有發(fā)生，尤其故障發(fā)生在220 kV及以上樞紐變電站時(shí)，將很容易造成大面積停電，造成不良的社會(huì)影響。例如廣東某220 kV變電站，220 kV采用雙母帶旁路接線，由于220 kV母聯(lián)電流互感器內(nèi)部故障，220 kV母差保護(hù)動(dòng)作，造成該220 kV變電站全停。可見(jiàn)，電流互感器在電網(wǎng)中地位相當(dāng)重要，應(yīng)引起專業(yè)人員足夠重視。

1 某220 kV電流互感器故障事件保護(hù)分析

某220 kV變電站（乙站）故障前運(yùn)行方式如圖1.1所示。

220 kV變電站（乙站）220 kV母聯(lián)電流互感器發(fā)生C相故障，故障后3ms母差保護(hù)正確動(dòng)作出口跳開(kāi)220 kV母聯(lián)和220 kV II母相關(guān)元件；由于故障為母聯(lián)死區(qū)故障，故障后125 ms母差保護(hù)母聯(lián)死區(qū)保護(hù)元件正確動(dòng)作出口跳開(kāi)220 kV I母相關(guān)元件。保護(hù)動(dòng)作時(shí)序圖如圖1.2所示。

集中錄波合成差流信息如圖1.3所示。

綜合集中錄波合成差流及相關(guān)信息可見(jiàn)，該次故障為母聯(lián)死區(qū)故障，繼電保護(hù)全部正確快速動(dòng)作出口，隔離故障。但是，從電流互感器返廠檢查結(jié)果看，電流互感器為軀殼內(nèi)支持絕緣件擊穿起弧造成的本體故障。因此，如果電流互感器一次繞組等電位點(diǎn)設(shè)置合理，則該次故障的保護(hù)歸屬將不會(huì)落在死區(qū)保護(hù)范圍而是落在母差保護(hù)I母小差保護(hù)范圍，將由母線差動(dòng)保護(hù)元件跳開(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān)和I母相關(guān)元件來(lái)隔離故障，從而保證II母正常供電，有效減少故障停電范圍。

2 獨(dú)立式電流互感器等電位點(diǎn)的保護(hù)歸屬分析

電流互感器的頂罩外殼與一次某電極是等電位的，另一極應(yīng)安裝有小瓷套和頂罩絕緣[2]。一般分析認(rèn)為，獨(dú)立式電流互感器發(fā)生故障時(shí)，故障電流將通過(guò)一次導(dǎo)體與外殼的等電位連接點(diǎn)入地，如果電流互感器一次繞組的等電位連接點(diǎn)在電流互感器的開(kāi)關(guān)側(cè)，則在電流互感器本體發(fā)生故障時(shí)，故障電流無(wú)法快速切除，從而導(dǎo)致跳閘范圍擴(kuò)大。因此，電流互感器的保護(hù)用繞組布置除了要防止出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作死區(qū)，還要考慮互感器本體故障時(shí)的保護(hù)歸屬問(wèn)題，合理設(shè)置電流互感器的等電位點(diǎn)，盡量減少本體故障情況下的跳閘范圍。

下面對(duì)幾種典型接線方式下的獨(dú)立式電流互感器等電位點(diǎn)設(shè)置的保護(hù)歸屬問(wèn)題進(jìn)行分析討論，并總結(jié)歸納合理的等電位點(diǎn)設(shè)置方法。

2.1 3/2接線方式下獨(dú)立式電流互感器（CT）等電位點(diǎn)設(shè)置

（1）3/2接線的邊開(kāi)關(guān)CT。

3/2接線的邊開(kāi)關(guān)CT（母線→開(kāi)關(guān)→CT→線路），等電位點(diǎn)應(yīng)在CT的線路側(cè)，如圖2.1所示。

若等電位點(diǎn)設(shè)置在線路側(cè)，CT本體故障時(shí)，保護(hù)歸屬為線路故障，由線路保護(hù)跳開(kāi)中開(kāi)關(guān)和邊開(kāi)關(guān)（左），隔離故障。

若等電位點(diǎn)設(shè)置在開(kāi)關(guān)側(cè)，CT本體故障時(shí)，保護(hù)歸屬為母線故障，且落在邊開(kāi)關(guān)（左）死區(qū)保護(hù)的保護(hù)范圍，將造成母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，邊開(kāi)關(guān)（左）死區(qū)保護(hù)延時(shí)動(dòng)作跳中開(kāi)關(guān)及線路1對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)，隔離故障。

（2）3/2接線的中開(kāi)關(guān)CT。

3/2接線的中開(kāi)關(guān)CT，等電位點(diǎn)應(yīng)在CT的線路側(cè)，如圖2.2所示。

若等電位點(diǎn)設(shè)置在線路側(cè)，CT本體故障時(shí)，保護(hù)歸屬為線路1故障，由線路保護(hù)跳開(kāi)中開(kāi)關(guān)和邊開(kāi)關(guān)（左），隔離故障。

若等電位點(diǎn)設(shè)置在開(kāi)關(guān)側(cè)，CT本體故障時(shí)，保護(hù)歸屬為線路2故障，且落在中開(kāi)關(guān)死區(qū)保護(hù)的保護(hù)范圍，將造成線路2保護(hù)動(dòng)作跳邊開(kāi)關(guān)（右）和中開(kāi)關(guān)，中開(kāi)關(guān)死區(qū)保護(hù)延時(shí)動(dòng)作跳另一邊開(kāi)關(guān)（左）及線路1對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)，隔離故障。

2.2 雙母雙分段接線方式下獨(dú)立式電流互感器（CT）等電位點(diǎn)設(shè)置

（1）雙母雙分段接線的線路間隔CT。

雙母雙分段接線的線路間隔CT（母線→開(kāi)關(guān)→CT→線路），等電位點(diǎn)應(yīng)在CT的線路側(cè)，如圖2.3所示。

若等電位點(diǎn)設(shè)置在線路側(cè)，CT本體故障時(shí)，保護(hù)歸屬為線路故障，由線路保護(hù)跳開(kāi)線路開(kāi)關(guān)，隔離故障。

若等電位點(diǎn)設(shè)置在開(kāi)關(guān)側(cè)，CT本體故障時(shí)，保護(hù)歸屬為母線故障，且落在死區(qū)范圍，將造成母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，并遠(yuǎn)跳線路對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)，隔離故障。

（2）雙母雙分段接線的主變間隔CT。

雙母雙分段接線的主變間隔CT（母線→開(kāi)關(guān)→CT→主變），等電位點(diǎn)應(yīng)在CT的主變側(cè)，如圖2.4所示。

若等電位點(diǎn)設(shè)置在主變側(cè)，CT本體故障時(shí)，保護(hù)歸屬為主變故障，由主變保護(hù)跳開(kāi)主變各側(cè)開(kāi)關(guān)，隔離故障。

若等電位點(diǎn)設(shè)置在開(kāi)關(guān)側(cè)，CT本體故障時(shí)，保護(hù)歸屬為母線故障，且落在主變支路變高側(cè)開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)范圍，將造成母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，并遠(yuǎn)跳線路對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)，再由主變支路變高側(cè)開(kāi)關(guān)失靈保護(hù)經(jīng)延時(shí)跳開(kāi)主變各側(cè)開(kāi)關(guān)，隔離故障。

（3）雙母雙分段接線的母聯(lián)間隔CT（以1M和2M的母聯(lián)開(kāi)關(guān)CT為例）。

雙母雙分段接線的母聯(lián)間隔CT（母線2→刀閘2→開(kāi)關(guān)→CT→刀閘1→母線1），等電位點(diǎn)應(yīng)在CT的刀閘1側(cè)，如圖2.5所示。

若等電位點(diǎn)設(shè)置在刀閘1側(cè)（1M側(cè)），CT本體故障時(shí)，保護(hù)歸屬為刀閘1側(cè)母線（1M）故障，由母差保護(hù)動(dòng)作跳1M并遠(yuǎn)跳連接于1M的線路對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)，隔離故障。

若等電位點(diǎn)設(shè)置在開(kāi)關(guān)側(cè)（2M側(cè)），CT本體故障時(shí)，保護(hù)歸屬為開(kāi)關(guān)側(cè)母線（2M）故障，由母差保護(hù)動(dòng)作跳2M并遠(yuǎn)跳連接于2M的線路對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)；母聯(lián)死區(qū)保護(hù)延時(shí)動(dòng)作跳1M并遠(yuǎn)跳連接于1M的線路對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)，隔離故障。

（4）雙母雙分段接線的分段間隔CT（以1M和5M的分段開(kāi)關(guān)CT為例）。

雙母雙分段接線的分段間隔CT（母線5→刀閘5→開(kāi)關(guān)→CT→刀閘1→母線1），等電位點(diǎn)應(yīng)在CT的刀閘1側(cè)，如圖2.6所示。

若等電位點(diǎn)設(shè)置在刀閘1側(cè)（1M側(cè)），CT本體故障時(shí)，保護(hù)歸屬為刀閘1側(cè)母線（1M）故障，由母差保護(hù)動(dòng)作跳1M并遠(yuǎn)跳連接于1M的線路對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)，隔離故障。

若等電位點(diǎn)設(shè)置在開(kāi)關(guān)側(cè)（5M側(cè)），CT本體故障時(shí)，保護(hù)歸屬為開(kāi)關(guān)側(cè)母線（5M）故障，由母差保護(hù)動(dòng)作跳5M并遠(yuǎn)跳連接于5M的線路對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)；分段失靈保護(hù)延時(shí)動(dòng)作跳1M并遠(yuǎn)跳連接于1M的線路對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)，隔離故障。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，獨(dú)立式SF6電流互感器在電網(wǎng)中的應(yīng)用非常普遍，等電位點(diǎn)連接方式與電流互感器本體故障時(shí)的保護(hù)歸屬直接相關(guān)。因此，設(shè)計(jì)、安裝等環(huán)節(jié)應(yīng)綜合考慮電流互感器的安裝方向與等電位點(diǎn)的連接方式，保證電流互感器等電位點(diǎn)設(shè)置滿足要求，以做到在電流互感器本體故障時(shí)的保護(hù)歸屬合理，避免不必要的故障延時(shí)切除，盡可能減小故障停電范圍。這樣，對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行及供電可靠性的提高都有著重要的實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)

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[2] 薛峰.電網(wǎng)繼電保護(hù)事故處理及案例分析[M].中國(guó)電力出版社，2012.endprint