一次220 kV线路电流互感器二次电流异常的分析

陈 浩,王泽众

（1.济南供电公司，山东 济南 250022；2.华北电力大学 电气学院，北京 102206）

0 引言

电流互感器是电力系统中的一种重要元件，它的主要作用是将高压系统中的大电流变成可直接测量的小电流，供电力系统中的测量元件、计量元件和继电保护及自动装置使用。电流互感器一旦出现问题，将会导致测量出现错误，无法正确反映一次电流，影响继电保护及自动装置的正常运行，严重的情况会造成继电保护及自动装置的误动和拒动，给电网的运行带来重要影响。案例介绍一起电流互感器发生的数据异常问题，通过对问题多方面的分析，最终找出问题原因并处理了异常，整个问题原因的分析及查找过程为电流互感器设计、制造和运行方面提供了一些可供借鉴的现场经验。

1 概述

本次CT异常问题发生在220 kV甲变电站两条新220 kV线路送电期间。送电过程牵涉到3个变电站，即500 kV乙变电站、500 kV丙变电站、220 kV甲变电站，新建的220 kV A线、220 kV B线、220 kV C线分别是三个站之间的联络线。

2009年11月11日，甲变电站220kV B线、C线设备安装试验工作结束，按照预定的送电计划开始送电操作，送电后B线、C线需要测量线路保护方向、母差保护方向。按照送电措施，甲变电站将220 kV所有元件倒220 kV 1母线运行，空出220 kV 2母线带新出线。B线送电后，测量保护方向正确，然后将B线倒220 kV 1母线运行。接下来进行C线送电操作，C线由500 kV丙变电站一侧充电，在甲变电站一侧合环。合环后，保护班开始工作，工作任务是测量C线的两套线路保护（型号为北京四方保护CSC-103A和CSC-101AS）和母差保护（型号为南京南瑞继保RCS915AB）的方向是否正确。

保护班在保护装置上检查各项测量数据后，交代方向正确，可以送电。

交代的测量数据如表1、表2所示，两套保护装置CSC-103A、CSC-101C测量数据相同。

表1 C线本身保护测方向数据

表2 母差保护显示差流

2 异常分析与查找

2.1 数值分析

保护人员开始没有对C相电流与A相和B相的差异引起足够重视，只是简单核对了电压、电流大体的相位，根据表1数据，认为方向正确，对于表2数据，只是简单地认为线路负荷电流较小，造成误差过大。

运行人员在审核检修记录后，对C相电流偏低及C相母差差流过大提出质疑，保护人员重新分析检修记录发现，C相CT不仅存在大小的误差，还存在角度误差，而且数据均已严重偏离正常范围。

从表1数据分析，电压数据正常，因为A相电流超前于电压，对于甲变电站来说，本侧有功功率为受，无功功率为送，经与计量班从电度表读取的数据核对，方向一致，这也是保护班认为方向正确的原因之一。

但是，认真观察C相电流数据，发现C相电流偏小，与B相相比，幅值偏离为

（1.16-0.86）/0.86=34.9%。

从表1数据可知，A、B两相电流相位相差120°，A、B两相电流幅值和相位与正常的正序数值偏差不大，根据A、B两相角度，确定C相角度理论值应约为

［（55.5-120）+（176-240）］/2=64.25°实测角度与理论值偏差为

（79.5-64.25）/64.25=23.7%

从以上分析可以判断，C相电流比差和角差误差均已超过10%，C相电流数据很可能存在异常。

再分析表2数据，表2显示C相差流为0.26 A，查保护定值通知单，母差保护差流启动高定值为5 A，差流启动低定值为4.75 A，CT基准变比为1 200/5，按规程规定正常情况下差流允许值为4.75×30%=1.425 A，虽然不超过允许值，但相对于A相和B相的0.01 A来说，明显过大。

2.2 异常分析

首先分析幅值存在过大偏差的原因，该CT的一次线圈串联连接的变比有800/5、1 200/5，保护CT用的变比为1 200/5，若果变比接错，接成800/5，二次数值应该增大而不是减小，C相电流并不是按照变比变化，因此不可能是变比接错。

保护人员后来怀疑线路负荷过小，实际三相负荷不平衡，造成C相电流偏小。但是该线路对侧是一500 kV变电站，该线路送电后是一条环网运行的联络线，负荷不应该如此不平衡，而且负荷并不小。

另一方面，运行人员此时认真查看监控机上的遥测数据，送电时，220 kV的运行方式是空出一条220 kV母线带C线，220 kV母联开关与220 kV C线开关串联，监控机上显示母联开关电流三相平衡，都为280 A，而220 kV C线A相为280 A，B相为280 A，C相为200 A，C相与A相、B相差约80 A。因为此时母联开关与220 kV C线开关的负荷应该相同，而母联开关是老设备，测量的数据应该是准确的，所以结论只能是C线C相CT可能存在问题。

值得一提的是，CSC-103A主保护是光纤电流差动保护，保护班没有交代其数值，再次检查保护装置，发现其显示差流如表3所示。

表3 CSC-103A显示差流

线路电流C相差流为0.3 A，明显比A相和B相大，查保护定值通知单，分相差动电流低定值为0.8 A，分相差动电流高定值为1.6 A，C相差流明显已过大。

后检查220 kV故障录波器测量电流，与保护装置测量结果一致。

220 kV C线CT是新设备，出厂检验合格，现场交接试验也未发现任何问题，显示一切试验数据正常。为查找原因，保护、运行人员一同来到CT设备跟前，观察设备是否有明显异常。经外观检查，CT一切正常，现场也未听出明显异音。

此次异常比较罕见，经过一系列检查后普遍的意见是CT本体可能存在问题。但是询问厂家，厂家认为CT本体检测合格，不可能出现问题，问题可能出在变比的选择上。变比的选择应与负荷相适应，该线路的负荷较小，但是选择的变比太大，所以造成误差较大，应该选择的变比是800/5而不应是1 200/5。但是这种说法无法使人信服，C线线路三相CT是一样的型号，特性不应该出现如此大的差距，如果真是误差的原因的话，这个CT也是不合格的。并且该CT如果存在如此大的误差，很可能造成光纤电流差动保护误动（C相差流为0.3 A，分相差动电流低定值为0.8 A）。最终检修人员决定将该CT停电进行试验检查。线路送电完毕后，运行人员向调度汇报，检修人员申请将CT停电处理，最后将C线停电。

次日，检修人员偕同厂家技术人员对已停电的C相CT进行检查。先是做常规试验，显示一切数据正常。因为CT安装位置较高，在下方无法看清CT上方的具体情况，检修人员重新将C相CT拆卸落地检查。CT落地后，经仔细检查发现，CT进线线夹的串联导电排压接螺丝与CT一次接线端子的位置过近，如图1。联系线路送电时的天气，天气寒冷，湿度较大，端子箱甚至出现成片的露水，因此造成狭小的间隙发生电晕放电，一次电流被分流，造成一次安匝数减少，因此使二次电流出现误差。

图1 CT串联示意图

3 测量电流偏小的原理分析

该型号CT的原理图如图2所示。该CT有两个一次绕组，分别为P1-P2和C1-C2，P1、P2、C1、C2是4个外部端子，通过外部的串联导电排和并联导电排，改变两个一次绕组的串并联关系，从而改变CT变比。保护线圈采用的变比为1 200/5，此时一次线圈串联，通过串联导电排将P2和C1连接起来，此时电流路径如下，两个一次绕组中流过的电流都是线路的负荷电流I。

图2 CT串联原理图

发生电晕放电后，等效电路如图3所示，相当于P1与C1之间又出现了一个并联支路（虚线所示），如图，电流仍从P1流入，从C2流出，但是，流过I2的电流是不变的，仍等于线路电流I，此时因为I1+I3=I2=I，所以流过I1的电流小于线路负荷电流I，导致经过二次线圈的总磁通变小，因此测量的CT二次值变小。

图3 发生电晕放电后的原理图

4 问题解决

厂家人员重新纠正导电排的位置，并对螺栓重新了安装，将螺丝帽朝里，如图4和图5所示，这样，线夹和导电排之间的电气间隙就会固定，不会因螺栓过长造成放电。

图4 螺丝向里，间隙过小

图5 螺丝向外，间隙固定

CT处理后，线路送电，显示一切数据正常。

5 结语

本次CT异常的原因较为隐蔽，主要是CT的设计和安装工艺存在问题。厂家应改进CT设计，避免类似的问题出现，而且应认真培训安装人员，在安装工艺中进行严格的规定。

运行人员、二次工作人员对于CT电流的偏差一定要引起重视，不能简单的根据电压、电流的大体相位判断方向正确，差动保护也不能以没有达到动作定值为标准，对于数据出现偏差、三相数值不平衡、差流数值较大一定要查找数据差异大的原因，才能真正发现问题。本次案例，CSC-103主保护为纵联差动保护，由于C相电流异常，会造成线路两侧的保护装置都会显示出C相差流偏大，但是对侧的保护人员并没有发现CT差流的问题，也没有向调度咨询CT差流的原因，而是汇报一切正常。本侧保护人员一开始也没有引起足够的重视，而是在运行人员的疑问下才重视起CT电流偏大的问题，说明二次工作人员一定要细心，才能及时发现问题，否则，一次粗心，就可能将避免事故的机会给错过。

本次CT问题较隐蔽，常规试验无法发现问题，试验要求的精度并不是很高，只是核对性的，而且试验时不一定会发生电晕现象。但是通过认真的外部检查，还是可以发现的，这就要求检修、运行人员要熟悉设备的结构，验收时执行严格的检查标准，才能及早发现问题。

检修、运行人员应熟悉二次值的查看及分析方法，通过数据的对照分析来发现问题。如何通过对二次值的反复验证发现问题，也有过惨痛教训，如某变电站主变差动保护校验时，对保护不熟悉，实际差流为0.01 In，保护人员以为是0.01 A，没有发现差流较大，结果造成线路发生区外故障时，主变保护越级掉闸。本次也是同样问题，要对CT二次电流异常引起足够的警惕，才能真正发现问题。