一起由于電流互感器二次回路兩點接地導致保護裝置誤動事件的分析

牟新喆 王義超

摘? 要：繼電保護是電力系統的重要組成部分，一方面繼電保護的正確動作對保障電力系統的安全運行起著十分重要的作用，另一方面繼電保護的不正確動作（包括誤動和拒動）也會給電力系統造成重大的災難。文章將介紹一起由于電流互感器二次回路兩點接地導致保護裝置誤動的事件，供大家參考學習。

關鍵詞：電流互感器;保護裝置;保護動作

中圖分類號：TM77? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）22-0076-02

Abstract： Relay protection is an important part of the power system. On the one hand， the correct action of relay protection plays a very important role in ensuring the safe operation of the power system; on the other hand， the incorrect action of relay protection （including misoperation and refusal to operate） will also cause great disaster to the power system. This paper will introduce an event of misoperation of the protection device caused by the two-point grounding of the secondary circuit of the current transformer for reference.

Keywords： current transformer; protective device; protective action

1 跳閘情況

2020年4月12日，某220kV變電站220kV富雅甲線斷路器處于合閘狀態，110kV富研甲線斷路器處于合閘狀態，04時47分40秒，220kV富雅甲線保護動作，跳開C相斷路器，1s后重合閘動作，重合成功。04時47分40秒，110kV富研甲線保護動作，跳開富研甲線斷路器，2s后三相重合閘動作，重合成功。

2 保護動作分析

2.1 保護裝置動作情況

2.1.1 220kV富雅甲線第一套保護CSC-103B保護動作情況

4ms? ? 保護啟動

14ms? ?分相差動出口? ?跳C相

98ms? ?單跳啟動重合

1097ms 重合出口

差動電流 Icda=0.054A，? Icdb=0.054A，? Icdc=16A

測距阻抗 X=1.164？贅， R=-1.648？贅， C相

測距34.75km? C相

2.1.2 220kV富雅甲線第二套保護CSC-101BS保護動作情況

3ms? ?保護啟動

120ms 單相偷跳啟動重合

1122ms重合出口

測距阻抗 X=4.594？贅? R=5.406？贅? AB相

2.1.3 110kV富研甲線PRS-753D保護動作情況

2020年4月12日04時47分40秒421ms保護啟動

9ms? ? 穩態量比率差動保護? 動作

9ms? ? ?突變量比率差動保護動作

2098ms? ?重合閘動作

故障相別A相，Ida=26.10A，故障測距0.8km

2.2 保護動作分析

故障發生后，通過220kV富雅甲線第一套保護CSC-103B保護動作報告和第二套保護CSC-101BS保護動作報告初步分析，富雅甲線第一套保護由于C相檢測到了故障電流并形成差流而動作跳閘，第二套保護并未檢測到故障電流，因此未跳閘，僅由于C相斷路器跳開后，通過檢測跳閘位置啟動重合閘。由于檢測電流不同，兩套保護測距不同，其中第一套保護CSC-103B測距長度為34.75km，已大于28.46km的線路全長，存在疑點。

繼電人員到達現場后，調取故障報告和錄波圖。通過將220kV富雅甲線第一套保護CSC-103B和第二套保護CSC-101BS動作報告及波形詳細比對發現，兩套保護A、B兩相電流一致，均為1.3A，但C相電流采樣存在明顯差異，第一套保護CSC-103B檢測C相電流很大，達到15A，而第二套保護CSC-101BS檢測C相電流卻很小，為0.15A。調取該站220kV故障錄波器波形，富雅甲線錄波圖與第二套保護CSC-101BS故障波形圖一致。由此判斷，220kV富雅甲線第一套保護CSC-103B采樣存在問題，C相電流突然增大，導致保護動作。

繼電人員又對正處在運行中富雅甲線第一套CSC-103B保護進行了外觀檢查，發現的保護ABC三相電流采樣不平衡，分別為：Ia=0.69A，Ib=0.68A，Ic=0.21A，3I0=0.53A，C相電流偏小，同時C相存在差流Icda=0.53A，保護裝置無告警信號（CSC-103B保護裝置內部設定，零序電流超過零序過流IV段定值，12s后發TA斷線告警，零序過流IV段定值為1A，因此未告警）。

在發現異常后，繼電人員通知運行人員向省調申請將富雅甲線停電，進一步查找故障點。在對電流互感器二次繞組進行絕緣測試試驗時，發現富雅甲線C相電流互感器至富雅甲線戶外端子箱的電纜中有三根芯線絕緣水平偏低。對電流互感器接線盒檢查后，發現電流互感器接線盒進線口處，電纜線芯由于二次電纜進口過小，加上多年運行后該電纜有3～4cm的下沉，使部分線芯長時間受力磨損，絕緣降低，進口與線芯破損情況見圖1和圖2。

經檢查，絕緣水平降低線芯分別為5E 172/C421（第一套CSC-103B保護用），5E 172/N461（富雅甲線測控裝置用），5E 172/C471（富雅甲線計量裝置用）。由于第一套CSC-103B保護用5E 172/C421絕緣降低，導致該卷CT回路中存在兩個接地點，違反國網新版十八項反事故措施“15.6.4.1電流互感器或電壓互感器的二次回路，均必須且只能有一個接地點。”的規定，使該套保護CT二次回路存在分流，正常運行時，采樣偏低，原理如圖3所示。

富雅甲線CSC-103B保護裝置C相電流增大原因分析：根據運行人員描述，220kV富雅甲線與110kV富研甲線保護同時動作。初步懷疑110kV富研甲線故障與220kV富雅甲線保護電流增大存在聯系。

將110kV故障錄波器富研甲線故障時刻1#主變110kV側電流波形與220kV故障錄波器220kV富雅甲線保護動作時刻1#主變220kV側的電流波形比較得出兩臺故障錄波器主變電流波形特征一致，故證明220kV富雅甲線第一套保護CSC-103B電流增大與110kV富研甲線發生故障時間完全一致，且此時除110kV富研甲線，系統未發生其它故障，證明110kV富研甲線故障與220kV富雅甲線第一套CSC-103B保護裝置C相電流采樣突然增大存在聯系。

由于220kV富雅甲線CT接線盒處（二次等電位地網范圍之外）電纜芯破損，導致CT二次回路存在兩個接地點，實測兩接地點之間距離約20m。在110kV富研甲線近距離故障時，會導致這兩個地點存在電位差，該電位差通過保護裝置采樣線圈構成回路，（注：由于CT二次繞組磁阻較大，在與保護裝置采樣線圈并聯時可視為開路）導致保護裝置C相流入較大電流，電流流向見圖4：

富雅甲線停電后，繼電人員在端子箱接地點處向CSC-103B保護裝置進行注流試驗，實測保護裝置C相流入15A電流時，C421和N421兩個端子之間僅需4V電位差。

3 整改措施

相關專業人員立即對富雅甲線C相電流互感器至戶外端子箱的電纜進行了更換，并對電流互感器二次電纜進線口擴大，并對其余兩相電流互感器的二次電纜進線口進行膠墊填充，防止二次電纜受力破壞。電纜更換完成后測試，各電流互感器二次回路絕緣水平恢復正常，目前，富雅甲線已恢復送電，保護經帶負荷測試合格，保護投入運行。

4 結束語

220kV富雅甲線C相電流互感器至戶外端子箱電纜絕緣降低，是導致220kV富雅甲線第一套CSC-103B保護裝置在110kV富研甲線故障時發生誤動的原因。

參考文獻：

[1]國家電網有限公司.國家電網有限公司十八項電網重大反事故措施（2018年修訂版）及編制說明[M].中國電力出版社，2018，12.

[2]國家電力調度通信中心.國家電網公司繼電保護培訓教材[M].中國電力出版社，2009.