電流二次回路兩點接地引起母差保護誤動事故分析及預防措施

翟保豫 馬 濤 李開鑫

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電流二次回路兩點接地引起母差保護誤動事故分析及預防措施

翟保豫 馬 濤 李開鑫

（國網新疆電力公司電力科學研究院，烏魯木齊 830011）

電力系統中，為了防止電流互感器二次回路過電壓，二次回路必須一點接地，但是由于二次回路絕緣破壞、安裝工藝存在缺陷或者其他人為原因造成互感器二次回路多點接地，引起繼電保護裝置誤報警甚至誤動作造成停電事故，本文結合一例電流互感器二次回路兩點接地引起的母線差動保護誤動的事故，分析事故原因，提出了針對電流互感器兩點接地的防范措施。

二次回路；兩點接地；保護誤動；預防措施

電流互感器為了防止將高壓引入二次回路，二次回路必須安全接地；同時電流互感器的二次回路應有且只能有一個接地點，有幾組電流互感器繞組組合且有電路直接聯系的回路，電流互感器二次回路應在和電流處一點接地，這是因為變電站的接地網并非理想的等電位面，電流互感器二次回路不同的接地點會出現電位差，有時電流回路會出現不應該有的分流，引起保護裝置報警，也可能會引入一個很大的額外電流，造成繼電保護誤動作。在繼電保護動作情況分析中，電流回路兩點接地是引起繼電保護裝置不正確動作的原因之一，本文分析一次因電流二次回路兩點接地引起的110kV母線差動保護誤動事故的原因，并提出一定的防范措施。

1 事故概況

某220kV變電站220kV電壓等級的主接線方式是雙母線接線，110kV電壓等級的接線方式為雙母線接線，220kV母線和110kV母線通過兩臺主變壓器分別連接，正常運行方式是母線并列運行，事故前110kV母線運行方式如圖1所示，母聯合位，支路3、支路4、支路10運行于Ⅰ母，支路2、支路6、支路7運行于Ⅱ母，2016年9月某日16時該變電站110kV母線差動保護起動，Ⅱ母差動作，選相B相，大差差動電流CD=3.578A，Ⅱ母差流CD2= 3.578A，母線保護裝置跳開110kV母聯及運行于Ⅱ母的所有設備，110kV Ⅱ母母線失壓停電。

圖1 事故前母線運行方式

2 保護動作情況分析

事故發生后，調取母線保護裝置錄波如圖2所示。

圖2 母線保護裝置錄波信息

母線保護動作信息見表1。

表1 母線保護動作故障信息

母線保護定值見表2。

表2 母線保護定值

母線差動保護動作曲線如圖3所示。

圖3 母線差動保護動作曲線

保護裝置動作方程

（2）

其中

上述式中，d為差動電流；f為制動電流；0為差動電流定值；為比率制動系數；為各支路電流。

根據錄波圖和母線差動保護動作曲線可知，本次事故B相差動電流為4.45A，制動電流為3.00A，在動作區，B相差動保護動作。但根據錄波裝置提供以下信息與母線保護范圍內B相發生故障特征不符：

1）B相電壓沒有明顯下降，但A相電壓降低至為48.95V，零序電壓為30.83V。

2）母線支流電流變化情況是只有支路2電流B相由正常值的0.07A突變至3.99A，其他各支路B相電流變化不大，支路2線路保護裝置和專用錄波裝置顯示支路2電流B相電流沒有突變，但支路2電流A相有突變、其他相及其他支路電流突變不明顯。

3）支路2線路保護裝置和專用錄波裝置顯示各運行支路A相電流都有突變，支路2電流a2=2.19A，支路4電流a4=1.48A，支路7電流a7=0.71A（支路1為母聯支路，在分析母線區內外故障時，不考慮此支路電流影響），支路2電流與支路4、支路7電流相位相反且滿足a2=a4+a7，A相差動電流為0.01A，制動電流為3.00A，A相差動在制動區。

4）#1主變壓器、#2主變壓器零序電流相位與A相電流相位一致，流向110kV母線。

5）開關量信息“A相Ⅰ母區外故障”、“A相Ⅱ母區外故障”、“B相Ⅱ母區內故障”。

綜合以上5條信息推斷：①A相發生穿越性單相接地故障，造成母線電壓降低，滿足母線保護裝置復合電壓閉鎖開放；②母線保護范圍內B相可能未發生一次設備故障，支路2的B相接至母差裝置的二次電流回路故障，回路電流增大，在復合電壓閉鎖開放的條件下，造成母線區外故障母線保護裝置誤動事故。

3 事故原因分析

根據一次設備現場巡視發現，支路2線路架空線路有瞬時性故障，支路2電流互感器B相二次電纜護管和電流互感器本體接線盒連接脫焊，二次電纜受力，絕緣破損，如圖4所示，導致二次電流回路兩點接地，母線差動保護誤動，導致停電范圍擴大。

圖4 電流互感器電纜護管脫焊引起電纜破損圖

結合一次設備故障點的發現和保護動作情況進一步分析：①在系統負荷較大時，二次回路電流較大，二次地網的電阻較電流二次回路的電阻值在一個數量級上，部分負荷電流從兩個接地點的二次地網中分流一個2。如圖5所示，使基于差動原理構成的保護產生差流，繼電保護裝置差流越線報警，但是在本次事故前，系統正常運行時，因為一次設備負荷較小，B相電流很小，2的分流作用不明顯，母線差動保護不能有效監測出不平衡電流，保護裝置沒有前提報警，未將事故消除在保護裝置的異常運行狀態；②變電站的接地網（二次等電位網）并不是一個理想的等電位面。不同的接地點之間有電位差，當一次設備發生單相接地故障時，電力系統會出現很大的零序電流，在接地網上感應電壓，使接地網電位差進一步增大，如圖5所示，1和2的差值增大，電流互感器的二次回路電阻很小，1=（1-2）/突然變大，將在二次回路中產生一個很大的電流，保護裝置感受到的差流大于差動定值，同時在母線區外發生A相接地故障，母線電壓降低，零序電壓閉鎖開放，滿足母線差動保護動作條件，母線差動保護誤動；③支路2線路保護沒有動作，因為支路2對側變電站沒有電源，是線變組接線方式，線路保護裝置未配備全線速動的縱聯保護，此次故障時高阻接地故障，躲過了接地距離I段定值，線路保護裝置只是起動，未能出口。此次故障是一起典型的電流二次回路多點接地引起的繼電保護誤動事故，無論母線保護區內故障還是區外故障，都不能避免取自兩點接地回路電流的保護誤動作問題，避免此類故障發生的方法只有防止電流二次回路兩點接地。

圖5 電流二次回路兩點接地示意圖

4 預防措施

電流二次回路兩點接地是本次事故擴大停電范圍的根本原因，預防電流互感器二次回路多點接地對預防繼電保護誤動有重要意義，為此提出以下幾條措施。

1）提高對CT二次回路的驗收、檢驗質量，嚴格規范施工工藝，將事故隱患消除在設備投運前，杜絕設備帶缺陷運行。

2）實時監控保護裝置發出的各種保護報警信號，特別是系統帶大負荷運行時，分析信號出現的原因。

3）做好差動保護裝置的差流記錄，結合歷史記錄及時發現差動電流變化原因，消除隱患。

4）結合一次設備停電檢修，全面檢查電流互感器二次回路的絕緣是否滿足要求，同時利用通流試驗檢查二次回路有無異常。

[1] 國家電力調度通信中心. 電力系統繼電保護實用技術問答[M]. 北京: 中國電力出版社, 2008.

[2] 朱聲石. 高壓電網繼電保護原理與技術[M]. 3版. 北京: 中國電力出版社, 2008.

[3] 國家能源局. 防止電力生產事故的二十五項重點要求[Z]. 2014

[4] 中華人民共和國國家發展和改革委員會. 繼電保護和電網安全自動裝置檢驗規程[Z]. 2006

[5] 國家能源局. 火力發電廠、變電站二次接線設計技術規程[Z]. 2012.

Fault Analysis and Prevention Measures of Busbar Differential Protection Malfunction Caused by Two Grounding Points on Secondary Circuit of Current Transformer

Zhai Baoyu Ma Tao Li Kaixin

(State Grid Xinjiang Electric Power Research Institute, Urumqi 830011)

In the power system, in order to prevent the secondary circuit of the current transformer from over-voltage, the secondary circuit must be grounded at one point. However, due to the secondary circuit insulation failure, the installation process is defective or other man-made causes the secondary circuit multi-point grounding, will cause relay protection Device false alarm or even relay protection malfunction accident. In this paper, a case of busbar differential protection malfunction caused by two grounding points on secondary circuit of Current transformer, analysis of the cause of the accident, put forward two-point grounding for the current transformer preventive measures.

secondary circuit; two-point grounding; protection malfunction; preventive measures

翟保豫（1989-），男，河南省西平縣人，本科，工程師，主要研究方向電網繼電保護及自動化專業。