電流互感器飽和導致保護拒動事故的分析

劉志仁，殷 志

（國網無錫供電公司，江蘇無錫214061）

發電技術

電流互感器飽和導致保護拒動事故的分析

劉志仁，殷 志

（國網無錫供電公司，江蘇無錫214061）

電流互感器在飽和條件下會影響測量和保護裝置的正常工作，文中通過一起變壓器保護在出線故障時跳閘事件的深入研究，根據故障電流值、現場保護整定值、電流互感器及其二次回路檢測數據，分析了電流互感器的結構原理、飽和過程及其對保護裝置的影響。研究表明主變低后備保護越級跳閘是由電流互感器飽和導致線路保護拒動造成，且為預防此類事故提出了相應的對策措施。

電流互感器；飽和；保護拒動

電流互感器是電力系統中電流測量、系統控制、特別是繼電保護電流量采集的重要設備。隨著城市化的快速發展，用電規模不斷增大，系統短路電流越來越大，以至于短路電流達到電流互感器準確限值的若干倍，一旦電流互感器抗飽和能力下降，系統故障下就容易進入飽和狀態，有可能造成保護裝置拒動，引發越級跳閘，擴大停電范圍［1-3］。國內在電網系統出現過很多因電流互感器飽和導致保護裝置拒動的事故［4-9］。因此電流互感器能否真實地反映一次電流，對繼電保護裝置的正確動作起著決定性作用。

1　事故過程

2013年某日，某110 kV變電站1號主變低后備保護動作，出口跳開101開關。發生事故前該站2臺主變各自帶10 kV兩段母線分列運行，10 kV分段110開關為分位，運行方式如圖1所示。

圖1　變電站事故前運行方式圖

運行人員至現場后檢查保護裝置，發現1號主變低后備保護動作燈亮，調閱保護裝置動作報文如表1所示。主變低后備保護定值如表2所示。檢修人員至現場后申請1號主變及兩側開關檢修，對10 kV I段母線進行了高壓試驗，試驗結果正常；對1號主變低后備保護裝置動作邏輯進行試驗工作，且保護試驗結果全部正常。

表1　1號主變低后備保護動作報文

表2　1號主變低后備保護定值

2　事故原因分析

2.1現場試驗

基于10 kV I段母線相關設備檢查結果全部正常，決定再次試送1號主變。06：29：00，運行合上101開關，對10 kV I母充電正常。說明10 kV母線沒有故障。

逐條送出10 kV線路，合上152線路開關時，1號主變低后備保護再次動作，跳開101開關，說明10 kV 152線路存在AB相間故障，但152線路保護未能正確動作。檢查主變低后備保護裝置，動作燈點亮，此次動作報文如表3所示。檢查152線路保護，無保護動作信號。

表3　1號主變低后備保護二次動作報文

檢修人員申請將152線路停役后核對該保護裝置定值，如表4所示。2次主變動作主變低后備保護二次故障電流分別為8.6 A與8.2 A，根據變比換算152線路二次故障電流應分別為43 A與41 A，均大大超過了152線路保護動作定值，但152線路保護并未正確動作。

表4　152線路保護定值

檢修人員對該線路保護裝置進行邏輯試驗與帶開關整組試驗，試驗結果顯示保護定值整定正確，保護邏輯功能正確，帶開關傳動正確。對于152線路保護拒動造成1號主變低后備保護動作跳閘的原因，需進一步分析判斷。

2.2電流互感器試驗

由于152線路AB相故障且保護拒動造成1號主變低后備保護越級跳閘。申請152線路停役后對保護裝置全面檢查后認定裝置定值整定正確，保護邏輯正確，帶開關傳動正確，可以排除由于保護裝置和控制回路故障造成152線路保護拒動。由于保護裝置正確動作依靠電流互感器對一次電流的正確傳變，因此應對電流互感器及其二次回路進行進一步檢查。

現場檢查發現152線路采用A相、C相兩相電流互感器，于2007年11月安裝，由靖江互感器廠生產，產品型號LFZB8-10型，10P10級、容量為15 V·A、變比600/5。按照電流互感器伏安特性試驗方法［10，11］，對152線路電流互感器保護次級做伏安特性試驗，結果顯示C相互感器結果正常，飽和電壓57 V；但A相試驗結果異常，對比2007年的電流互感器伏安特性試驗可以看出，飽和電壓明顯下降，且抗飽和能力顯著下降已無法滿足10P10的準確級要求，線路電流互感器故障前后伏安特性試驗結果如表5所示。152線路電流互感器伏安特性試驗結果如圖3所示。152線路電流互感器10%誤差曲線如圖4所示。可以看出，該電流互感器飽和電壓由58 V降至42 V，抗飽和能力明顯下降。

表5　152線路電流互感器故障前后伏安特性試驗結果

圖2　152線路電流互感器伏安特性試驗結果

圖3　152線路電流互感器10%誤差曲線

根據表1所提供的保護動作報文，10 kV 152線路AB相發生接地短路故障，一次電流達到5000 A多（1號主變低后備保護變比為3000/5，其二次故障電流為8.6 A，折算到一次側電流為8.6×600=5160 A），已經接近152線路電流互感器額定電流10倍的額定電流值（額定電流600 A）。由于152線路保護采用主控室集中組屏，保護裝置與電流互感器需經長電纜連接，二次負載偏大（現場測量約1.1 Ω），由圖3可知故障時互感器誤差已遠超10%，導致互感器進入飽和狀態，一次故障電流無法正確傳變為二次電流，152線路保護拒動，主變低后備保護經1.5 s延時后跳開1號主變低壓側101開關，隔離故障點。分析本故障案例可以得出：

（1）152線路A相電流互感器保護級抗飽和能力下降，故障下進入飽和無法正確傳變一次電流造成此次AB相事故線路保護裝置拒動；

（2）電流互感器選型不合理，容量裕度不足，由于電網規模的擴大，短路容量的增加，故障電流已接近10倍額定電流；

（3）電流互感器二次回路未進行認真的校核分析，電流互感器二次負載過大，導致互感器更易進入飽和狀態，造成保護拒動。

3　結束語

（1）鑒于此次事故越級跳閘由電流互感器飽和造成，應重視電流互感器選型，確保其在系統最大故障電流下滿足一次電流傳變的精度要求。同時還應定期根據系統短路容量校核電流互感器，必要時通過調整系統運行方式限制短路電流，或者更換電流互感器，確保電流互感器在系統故障下滿足測量精度要求；

（2）電流互感器可能發生性能下降，保護裝置日常校驗應重視電流互感器及其二次回路檢驗，如通過試驗發現電流互感器抗飽和性能不能滿足現場運行要求應及早更換，如發現二次阻抗過大應及時調整處理，只有這樣才能保證繼電保護裝置正確動作。

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劉志仁（1984），男，江蘇無錫人，工程師，從事變電站二次技術工作；

殷志（1986），女，江蘇常州人，工程師，從事變電站運行維護工作。

Analysis of Protective Action Resistance Accidents Caused by Current Transformer Saturation

LIU Zhiren，YIN Zhi
（State Grid Wuxi Power Supply Company，Wuxi 214061，China）

The current transformer（TA）may influence the normal operation of measurement and protection devices.In this paper，a transformer protection tripping accident after a fault occurred in the outing line is taken as an example.According to the fault current data，the protection setting data，the TA secondary circuit testing data and the principle and saturation process of CT，their impacts on the protection devices are studied.The analysis shows that the action resistance of the line protection and transformer protection are caused by TA saturation.Therefore，the corresponding countermeasures for this kind of accident are proposed in the paper.

current transformer；saturation；protective action resistance

TM772

B

1009-0665（2016）04-0084-03

2016-03-15；修回日期：2016-04-29