一起CT二次側兩點接地引起零序I段動作事件分析

曹強　林偉　郭凱　孫永紅

摘 要：以一起CT二次側兩點接地，導致變壓器空載合閘時的勵磁涌流產生較大零序電流引起零序過流I段保護動作事件為案例，來分析該事件變壓器空載合閘時勵磁涌流產生零序電流較大的原因，可為今后保護裝置采用自產零序的非自耦變壓器空載合閘時勵磁涌流產生零流較大的原因分析提供參考。

關鍵詞：CT兩點接地;小電阻接地系統;勵磁涌流;自產零序

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.103

0 引言

CT是電力系統繼電保護、電量測量和電能計量的關鍵設備，是一次設備與二次設備連接的重要樞紐，它是否能夠正常運行關系到繼電保護的可靠性、計量測量的準確性，CT在運行時二次側只允許一點接地，防止一次側的高壓竄入二次側，確保人員和二次設備的安全。兩點或多點接地會造成分流，導致電氣測量誤差的增大或影響繼電保護的正確動作。蒙西電網某風電場35kV集電線路II回線354開關帶箱變空載合閘時，勵磁涌流瞬間生成的零序電流超出零序過流I段保護定值，引起保護誤動作。354開關多次合閘均因此現象無法將線路投入運行，最終通過檢查二次回路絕緣發現CT保護繞組B相引出線存在接地現象，與其位于中性點的保護接地構成兩點接地，導致零序過流I段保護動作（采用自產零序）。

1 事件過程

2017年10月25日上午在完成集電線路II回線消缺工作后，對集電線路II回線送電，II回線354開關合閘后即刻跳閘，線路保護裝置PCS-9611零序I段過流保護動作跳閘。再次絕緣測試無問題后，繼續試送兩次未成功后將所有箱變跌落開關拉開后合354開關成功合閘，之后合各箱變跌落開關集電線路II回線送電成功。I回線和III回線送電均無問題，不需要將箱變跌落拉開。（在此之前354開關所有的合閘送電情況與此情況相同，必須將II回線所帶箱變各側跌落開關拉開否則無法完成送電。）

2 系統標準運行方式

220kV送出線路經251開關帶220kV母線運行，220kV母線帶1#主變（附平衡繞組）高壓側中性點直接接地運行，低壓側中性點電阻接地（101Ω），經301開關帶35kV母線運行，35kV母線帶集電線路I回線（353開關）、II回線（354開關）、III回線（355開關），及SVG、站用變運行。三條集電線路帶33臺1600kV·A的箱變運行，33臺箱變分別帶一臺1.5MW風力發電機組。其中I回線帶12臺箱變，II回線帶11臺箱變，III回線帶10臺箱變。

3 波形分析

從故障波形圖（圖2）可發現，故障持續時間：約為269.765ms;一次相電流有效最大值約為：216.618A;二次零序電流有效值最大值：約為2.024A。從波形特征來看，每相波形偏于時間軸一側，含有較大直流分量，有明顯的飽和特征含有較大二次諧波分量，且存在間斷角及電流大小隨時間變化減小，屬于三相變壓器空載合閘產生的勵磁涌流，一般情況下三相變壓器除自耦變壓器外，勵磁涌流的三相相量是基本平衡的不會生成這么大的零序電流，該場站集電線路接地保護只有零序I段過流保護，定值0.375A、延時0.2s。此次波形不平衡勵磁涌流持續的時長大于0.2S，且0.2s后產生的零序電流仍超出保護整定值0.375A，可得出結論：354開關空載合閘后，11臺箱變產生的勵磁涌流雖然不是太大，但三相勵磁涌流不平衡產生的零序電流過大導致零序I段過流保護啟動，0.2s后因涌流還在持續且零序電流仍大于定值，導致保護裝置出口跳開354開關。

變壓器的勵磁涌流是空載合閘的一個暫態過程，對變壓器并無危險因為這個沖擊電流存在的時間很短，主要對差動保護影響較大，一般的三相電力變壓器的勵磁涌流是沒有零序電流的，只有自耦變壓器的三相勵磁涌流有零序電流產生。導致零序電流保護跳閘的例子也有，大多是偶然性的，而集電線路II回線跳閘卻成了必然事件，每次合閘都跳。

4 排查過程

在排除了斷路器合閘不同期等可能性后，懷疑是二次回路的問題，在2018年7月風電場預試過程中，對站內二次回路端子緊固之后，對35kV集電線路II回線354開關不平衡勵磁涌流過大的原因進行了排查。

對35kV集電線路II回線CT進行極性試驗，發現極性沒有問題，后拆除其二次側中性點對二次回路進行絕緣檢查發現CT的B相對地絕緣損壞，通過進一步排查發現CT二次側至保護裝置的B相引出線存在接地現象，與其位于中性點的保護接地構成兩點接地，將中性點保護接地線與B相接線互換后對354開關進行送電試驗，354開關成功合閘，查看故障錄波圖發現集電線路II回線354開關空載合閘產生勵磁涌流時零序電流值很小基本是零。勵磁涌流產出零流過大引起零序過流I段保護誤動作的缺陷消除。

5 原因分析

在正常情況下，CT二次繞組不會出現二點或多點接地時，只要一次電流三相平衡，二次側電流也是平衡的，保護裝置自產的零序電流值非常小，基本是零。但當CT二次繞組出現兩點接地時情況如圖4：

在CT二次側B相接地時，由于中性點與接地點存在一個電位差，使B相的電流至接地點與保護裝置分成了兩股電流。CT二次側的電流本應全部流向保護裝置，但是由于B相接地與CT中性點接地形成一個回路。造成保護裝置測量的不準確，即使在一次設備運行正常的情況下依然會存在零序電流。分出去的電流流向如圖3所示從B相的接地點流向中性點的接地點再到B相如此形成一個接地電流I2（簡稱環流）。I2的大小與B相接地點至CT中性點接地點的電阻、一次線路的負荷的大小等因素有關。

在線路負荷正常時由于負荷電流不是很大，接地電流I2也不大，當集電線路II回線帶11臺箱變空載合閘時，雖然單臺箱變產生的勵磁涌流較小，但是11臺箱變疊加產生的勵磁涌流瞬間的一次有效值最高達216.618A，所以勵磁涌流瞬間的沖擊使兩點接地的CT分流加劇，導致接地電流I2較大。使保護裝置測得的三相勵磁涌流不平衡，從而產生超出零序I段過流保護定值的零序電流，導致采用自產零序來采集零序電流的零序I段過流保護動作。

還有一個客觀原因是：主變35kV側采用小電阻接地系統，作為非大電流接地系統，其發生單相接地時故障電流普遍較低，零序過流保護定值相對直接接地系統較小，所以在CT兩點接地的情況下導致了集電線路II回線354開關在帶箱變空載合閘瞬間產生的零序電流過大導致零序過流I段動作出口跳閘。

6 建議措施

在實際工作中，CT多點接地現象時有發生，接線錯誤及二次回路的絕緣老化等是造成電流互感器多點接地的直接原因，所以根據實際情況給出如下建議：

6.1 在交試、預試中加入二次回路絕緣檢查

利用變電站在交接性實驗、預防性實驗期間對CT的二次回路絕緣進行全面的檢查，有時CT多點接地在正常運行時無法直觀的顯現出來，隨著時間推移CT多點接地才會直觀的顯現出來（如本文提到的案例某風電場集電線路II回線的帶箱變空載合閘事件）。在交接性實驗、預防性實驗加入電流互感器二次回路的絕緣檢查，可以發現CT二次回路多點接地的隱患。

6.2 使用能夠實時監測CT二次側多點接地隱患的裝置

如果有條件，或者對系統穩定性要求較高，所帶的負荷是一類、二類負荷，建議采用：電流互感器多點接地故障在線監測裝置，其可實時監控CT二次側的絕緣狀況，及時發現CT二次側多點接地的隱患，使運行人員可以快捷迅速的做出處理。

7 結語

本文通過此次蒙西電網某風電場集電線路II回線空載合閘事件敘述了事件查找過程;說明了CT兩點接地對二次設備的危害性，探討了CT兩點接地對自產零序的影響及CT兩點接地的原理，闡述了CT多點接地的應對措施。

①CT：指“電流互感器”。

參考文獻：

[1]布赫，王志忠，王永勝等.電流互感器多點接地故障在線監測技術研究[J].內蒙古電力技術，2018，36（03）：7-10，24.

[2]陳杰云.一起220kV線路保護誤動事故的分析和處理[J].南方電網技術，2008，2（01）：67-70.

[3]王志剛.電流互感器及電壓互感器二次回路接地問題的分析[J].中國電力教育，2010，百度文庫.

[4]李潤鑫，魏博.風電場全站失電事故分析及防范措施[J].內蒙古電力技術，2017，35（05）：93-96.

作者簡介：曹強（1996-），男，內蒙古人，大專，從事變電運維工作。