基于獨立式電流互感器等電位點設(shè)置的保護歸屬問題研究

敖健永

摘 要：該文通過一起220 kV電流互感器故障引發(fā)的220 kV變電站全停事件，分析獨立式電流互感器等電位點設(shè)置對繼電保護的影響，進而討論獨立式電流互感器等電位點設(shè)置的保護歸屬問題，總結(jié)獨立式電流互感器等電位點設(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。

關(guān)鍵詞：獨立式 電流互感器 等電位點 保護歸屬

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（c）-0095-02

電流互感器是繼電保護、自動裝置和測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繼電保護的正確快速隔離故障和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行十分重要。近年來，因電流互感器故障引發(fā)的電網(wǎng)事故時有發(fā)生，尤其故障發(fā)生在220 kV及以上樞紐變電站時，將很容易造成大面積停電，造成不良的社會影響。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母差保護動作，造成該220 kV變電站全停。可見，電流互感器在電網(wǎng)中地位相當重要，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分析

某220 kV變電站（乙站）故障前運行方式如圖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母差保護正確動作出口跳開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母差保護母聯(lián)死區(qū)保護元件正確動作出口跳開220 kV I母相關(guān)元件。保護動作時序圖如圖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，該次故障為母聯(lián)死區(qū)故障，繼電保護全部正確快速動作出口，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設(shè)置合理，則該次故障的保護歸屬將不會落在死區(qū)保護范圍而是落在母差保護I母小差保護范圍，將由母線差動保護元件跳開母聯(lián)開關(guān)和I母相關(guān)元件來隔離故障，從而保證II母正常供電，有效減少故障停電范圍。

2 獨立式電流互感器等電位點的保護歸屬分析

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]。一般分析認為，獨立式電流互感器發(fā)生故障時，故障電流將通過一次導(dǎo)體與外殼的等電位連接點入地，如果電流互感器一次繞組的等電位連接點在電流互感器的開關(guān)側(cè)，則在電流互感器本體發(fā)生故障時，故障電流無法快速切除，從而導(dǎo)致跳閘范圍擴大。因此，電流互感器的保護用繞組布置除了要防止出現(xiàn)保護動作死區(qū)，還要考慮互感器本體故障時的保護歸屬問題，合理設(shè)置電流互感器的等電位點，盡量減少本體故障情況下的跳閘范圍。

下面對幾種典型接線方式下的獨立式電流互感器等電位點設(shè)置的保護歸屬問題進行分析討論，并總結(jié)歸納合理的等電位點設(shè)置方法。

2.1 3/2接線方式下獨立式電流互感器（CT）等電位點設(shè)置

（1）3/2接線的邊開關(guān)CT。

3/2接線的邊開關(guān)CT（母線→開關(guān)→CT→線路），等電位點應(yīng)在CT的線路側(cè)，如圖2.1所示。

若等電位點設(shè)置在線路側(cè)，CT本體故障時，保護歸屬為線路故障，由線路保護跳開中開關(guān)和邊開關(guān)（左），隔離故障。

若等電位點設(shè)置在開關(guān)側(cè)，CT本體故障時，保護歸屬為母線故障，且落在邊開關(guān)（左）死區(qū)保護的保護范圍，將造成母線差動保護動作，邊開關(guān)（左）死區(qū)保護延時動作跳中開關(guān)及線路1對側(cè)開關(guān)，隔離故障。

（2）3/2接線的中開關(guān)CT。

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

若等電位點設(shè)置在線路側(cè)，CT本體故障時，保護歸屬為線路1故障，由線路保護跳開中開關(guān)和邊開關(guān)（左），隔離故障。

若等電位點設(shè)置在開關(guān)側(cè)，CT本體故障時，保護歸屬為線路2故障，且落在中開關(guān)死區(qū)保護的保護范圍，將造成線路2保護動作跳邊開關(guān)（右）和中開關(guān)，中開關(guān)死區(qū)保護延時動作跳另一邊開關(guān)（左）及線路1對側(cè)開關(guān)，隔離故障。

2.2 雙母雙分段接線方式下獨立式電流互感器（CT）等電位點設(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→開關(guān)→CT→線路），等電位點應(yīng)在CT的線路側(cè)，如圖2.3所示。

若等電位點設(shè)置在線路側(cè)，CT本體故障時，保護歸屬為線路故障，由線路保護跳開線路開關(guān)，隔離故障。

若等電位點設(shè)置在開關(guān)側(cè)，CT本體故障時，保護歸屬為母線故障，且落在死區(qū)范圍，將造成母線差動保護動作，并遠跳線路對側(cè)開關(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→開關(guān)→CT→主變），等電位點應(yīng)在CT的主變側(cè)，如圖2.4所示。

若等電位點設(shè)置在主變側(cè)，CT本體故障時，保護歸屬為主變故障，由主變保護跳開主變各側(cè)開關(guān)，隔離故障。

若等電位點設(shè)置在開關(guān)側(cè)，CT本體故障時，保護歸屬為母線故障，且落在主變支路變高側(cè)開關(guān)失靈保護范圍，將造成母線差動保護動作，并遠跳線路對側(cè)開關(guān)，再由主變支路變高側(cè)開關(guān)失靈保護經(jīng)延時跳開主變各側(cè)開關(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→開關(guān)→CT→刀閘1→母線1），等電位點應(yīng)在CT的刀閘1側(cè)，如圖2.5所示。

若等電位點設(shè)置在刀閘1側(cè)（1M側(cè)），CT本體故障時，保護歸屬為刀閘1側(cè)母線（1M）故障，由母差保護動作跳1M并遠跳連接于1M的線路對側(cè)開關(guān)，隔離故障。

若等電位點設(shè)置在開關(guān)側(cè)（2M側(cè)），CT本體故障時，保護歸屬為開關(guān)側(cè)母線（2M）故障，由母差保護動作跳2M并遠跳連接于2M的線路對側(cè)開關(guān)；母聯(lián)死區(qū)保護延時動作跳1M并遠跳連接于1M的線路對側(cè)開關(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→開關(guān)→CT→刀閘1→母線1），等電位點應(yīng)在CT的刀閘1側(cè)，如圖2.6所示。

若等電位點設(shè)置在刀閘1側(cè)（1M側(cè)），CT本體故障時，保護歸屬為刀閘1側(cè)母線（1M）故障，由母差保護動作跳1M并遠跳連接于1M的線路對側(cè)開關(guān)，隔離故障。

若等電位點設(shè)置在開關(guān)側(cè)（5M側(cè)），CT本體故障時，保護歸屬為開關(guān)側(cè)母線（5M）故障，由母差保護動作跳5M并遠跳連接于5M的線路對側(cè)開關(guān)；分段失靈保護延時動作跳1M并遠跳連接于1M的線路對側(cè)開關(guān)，隔離故障。

3 結(jié)語

目前，獨立式SF6電流互感器在電網(wǎng)中的應(yīng)用非常普遍，等電位點連接方式與電流互感器本體故障時的保護歸屬直接相關(guān)。因此，設(shè)計、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的連接方式，保證電流互感器等電位點設(shè)置滿足要求，以做到在電流互感器本體故障時的保護歸屬合理，避免不必要的故障延時切除，盡可能減小故障停電范圍。這樣，對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行及供電可靠性的提高都有著重要的實際意義。

參考文獻

[1] 上海超高壓輸變電公司.超高壓輸變電操作技能培訓(xùn)教材繼電保護（第六冊）[M].中國電力出版社，2007.

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