針對一起電流互感器內部故障保護動作分析

申雪娜

摘 要：隨著我國電網“西電東送、南北互供、全國聯網”戰略的實施，適合遠距離、大功率輸電的高壓輸電技術得到了廣泛的應用。高壓、特高壓輸電工程的應用在提高了我國電力系統運行的經濟性、穩定性和靈活性的同時也帶來一些新的問題。其中對高壓、特高壓輸電線路的繼電保護方面提出了更高的要求，不但要求對保護原理要理解，而且必須結合相關設備的工作情況綜合分析。文章針對一起實際電流互感器故障案例進行分析，并提出相關指導建議。

關鍵詞：電流互感器；故障；故障錄波

引言

某新建500kV開關站，其一次系統為一個半開關接線方式。2002年4月投產運行，同年4月22日，一電流互感器內部發生故障，與之相關的同一母線上的兩套母線差動保護動作；與之相關的兩套線路保護中的一套主保護動作，該站僅運行的三個開關三相跳閘。故障過程中，保護動作行為，故障錄波記錄等反映出諸多難以解釋的現象，后經對故障電流互感器進行解剖分析，方得正確結論。

1 故障時系統的運行方式和各保護電流回路的接入

500kV線路L1經5033開關送500kV 2#母線，再經5043開關送L2線路，因系統500kV母線電壓高，1#電抗器經5063開關掛500kV 2#母線運行。

故障發生后，該站運行值班人員，根據綜自系統事故報文和保護裝置動作信號，結合故障錄波圖進行分析后，初步判斷為C相近區故障，故障點應在500kV2#母線上，或L1線路出線近端。并組織運行人員對現場設備進行巡視檢查，未發現故障點。隨后與L1線路對側變電站聯系，了解對側保護動作情況和錄波資料。對側情況如下：L1線路L90光纖差動保護動作：C相跳閘，約0.8秒后，C相重合閘于永久性故障，L90保護和ALPS保護均加速三相跳閘，故障測距為45.8KM（全長44.7KM）故障電流7000A。此時，繼電保護專業人員也趕到現場，綜合各方資料分析，認為故障點應在母線保護與L1線路保護范圍的共公部位，即電流互感器內部，又根據L1線路保護僅一套動作，另一套未動作，判斷故障點在L1線路兩套保護所引用電流互感器的兩二次繞組之間，為證明分析結論的正確性，當即組織高壓試驗人員，對5033開關電流互感器進行絕緣檢查，結果發現C相絕緣電阻值偏小，絕緣檢查結果進一步證明電流互感器內部主絕緣擊穿。運行人員即與調度聯系。改變運行方式，將5033開關電流互感器退出運行。L1，L2線路和500kV 2#母線恢復送電。

3 初步分析中的幾個疑點

從保護動作情況和電流互感器主絕緣的試驗結果分析，確定為電流互感器內部故障，已無疑問。然而卻有以下幾個疑難問題無法解釋：

其一：L1線路對測故障錄波檢測的故障電流為7000A，而L1線路本側錄波器檢測的故障電流僅為1.65×1600=2640A，兩側該子故障電流相距甚遠。因D1點（CT的繞組）故障兩側電流應相等。

其二：L1線路本側與L90光纖差動保護共用一個二次繞組的ALPS距離保護I段，在相當于出口故障時，為何不動作。

其三：第一次故障切除后，本側500kV 2#母線差動保護動作，已將5033、5043、5063開關三相跳閘，開關也未重合閘。若故障點在初步分析中的D1點，則L1線路對側重合閘時，本側L90保護與ALPS保護應無故障電流流過。為何能后加速動作。

4 電流互感器解剖情況介紹

為查清故障的原因，正確分析保護的動作行為，我們配合電流互感器生產廠家對故障電流互感器進行解體檢查。情況如下：該故障電流互感器為倒置式結構，解體發現，電流互感器上部有一通過絕緣桿固定二次繞組箱的四個螺栓之一，在長途運輸途中斷落，在設備吊裝時，該斷裂的螺栓隨機落在套管上部法蘭盤邊緣，形成局部電場不均勻放電，繼而使周圍絕緣介質絕緣降低，導致互感器主繞組對地放電，放電原理圖如圖1所示。

故障時，該電流互感器一次繞組為串聯接線方式，變化為1600/1，解體發現故障點處于圖二中的D2點。

5 幾點建議

從此次電流互感器內部故障和近年來電網故障的統計分析可見高壓電網的故障，可謂千奇百怪，各種意想不到的故障均會發生。而我們任何一套保護裝置在原理應用上不可能面面俱到。各生產廠家的保護裝置在原理上均有所長。因此，提出以下幾點建議：

（1）設計部門在進行高壓線路保護設計選型時，兩套主保護應選用不同原理的保護裝置（包含不同廠家），以便其在運行中原理互補，保障系統的安全穩定運行。

（2）設計部門在進行電流互感器設計選型時，能否與相關專業部門聯系，選用固定變比的電流互感器。也可以選用一次固定不變，變比由二次側抽頭切換的電流互感器。以避免上述故障對系統的影響。

（3）通過上述故障的分析，對從事繼電保護工作的同志提出了更高的要求，一些故障，單靠保護原理分析很難說清，必須結合相關設備的工作情況綜合分析。這就要求我們不但要了解相關設備的工作原理，還要了解其工藝結構，以使我們在今后的事故分析中少走彎路。因此，要加強對繼電保護人員相關專業知識的培訓。

參考文獻

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