典型CT回路两点接地造成保护误动的分析

陈志峰

(内蒙古京隆发电有限责任公司，内蒙古 丰镇 012100)

0 引言

电流及电压互感器二次回路上有且只能有一点接地，其原因是为了人身和二次设备的安全，另外就是为了防止保护误动。

电流互感器的二次回路带电后，只能通过一点接于地网，而一个变电所(或电厂)的接地网并非实际的等电位面，在不同点会出现电位差。如果带电回路在变电所的不同点同时接地，地网上的电位差将串入这个连通的回路，会造成不必要的分流。

由于人为的接线错误及电缆绝缘的老化等原因，二次回路中出现多点接地的情况，以致引发保护误动作事故，某电厂就出现了这种事故[1]。

1 事件经过

1.1 故障过程

2008年06月07日00时10分，某电厂2号机两套发变组差动保护、2号机两套主变差动保护动作、5022、5023间隔两套短引线保护同时动作，5022断路器跳闸，故障录波器启动[2]。电厂短引线保护、主变差动保护动作情况如下：5022/5023断路器短引线保护动作时间为14ms，主变差动保护动作时间为37ms，发电组差动保护动作时间为67ms，事后通行、检修技术人员多方查找，发现约18km处的丰汗线在同一时刻发生了A相瞬间一点接地故障，且重合成功，系统即恢复正常运行。

1.2 故障前系统运行方式

1号机组带320MW负荷，2号机组停运，500kVⅡ母停电检修。断路器及隔离开关状态：5023断路器、5013断路器在断位，5013-1隔离开关、5013-2隔离开关、5023-1隔离开关、5023-2隔离开关、5023-6隔离开关均在分位，其它断路器、隔离开关均在合位。 52-17接地刀闸、52-27接地刀闸、5013-17接地刀闸、5013-27接地刀闸、5023-17接地刀闸、5023-27接地刀闸均在合位，其它接地刀闸均在断位[3]。故障前系统运行方式见图1。

2 现场检查情况及原因分析

2.1 一次设备检查

短引线保护、主变差动保护动作后，对差动保护范围内断路器、隔离开关 、接地刀闸、CT本体及引线等部位进行了详细检查，未发现有放电、击穿、烧损痕迹。随后又对5022、5023断路器进行了绝缘电阻及10kV的耐压试验，未发现设备异常。由于5023开关当时在断开状态，且两侧接地刀闸在合位，该运行方式下不具备穿越性故障电流从一次侧涌入的条件，可以排除本侧5022/5023开关间隔接地故障的可能性。

图1 故障前系统运行方式

2.2 保护装置检查

检查保护装置，分析两套短引线保护故障录波图，A相差动电流达3.1A，远大于整定值0.6A，保护动作正常；同样分析两套发变组、主变差动保护故障录波图，A C相差动电流达3.2A，制动电流1.1A，满足动作条件(整定值最小动作电流0.3A，斜率1为0.3，拐点2A，斜率2为0.8 )，保护正常动作。短引线保护A相出现差动电流，而发变组、主变差动保护A、C相出现差动电流，原因为发变组、主变差动保护内部软件补偿相角差造成 。对比电厂侧与丰汉线故障波形图，发现两套短引线保护A相电流和线路故障录波器丰泉I、II线电流都有突变,故障波形保持时间为三个周波，故障时间与波形相一致，初步判断为本次保护装置动作与丰汗I线A相瞬间接地故障扰动是相关联的[4]。

2.3 二次回路检查

对5022断路器及5023断路器CT二次回路进行了校线及通流检查，确认该二次回路接线正确无误；对5022断路器及5023断路器CT二次电缆的接地点按照设计图纸进行了核查，确认其正确无误。对5022断路器及5023断路器CT二次电缆的绝缘、屏蔽线进行了检查，电缆对地绝缘良好、屏蔽线接地良好。电流回路连接示意图如图2所示。

图2 5022/5023CT二次回路连接示意图

3 原因分析

通过分析该电厂保护动作电流及同一时刻区外发生的接地故障，可初步判断这是一起外部故障引起穿越性故障电流造成的差动保护误动事故。而外部故障造成差动保护误动主要有以下几种原因：

同相位的干扰信号注入保护装置电流回路，导致保护装置动作；二次侧负载在流过短路电流下不能满足CT 10%误差曲线的要求；CT不同型号引起误差；CT本身存在误差；CT二次回路接线错误；差动保护二次电流回路有两点或多点接地方式。

现场全面核查后，综合保护装置及二次回路检查试验情况，对现场可能的干扰源进行了反复查找和模拟，在经过对比CT 10%误差曲线和仔细检查两侧CT的型号及二次回路接线，并排除其它原因后，基本确认5023断路器CT 二次回路中串入电流，是造成5022开关误跳的主要原因[5]。

故障电流流向及等效电路图如图3、图4所示。对外委检修人员进一步调查取证，发现06月06日下午，5023断路器及CT正处于检修状态。检修人员在做5023 A相CT介损试验前，根据作业要求将5023 A相CT本体接线盒内的二次线端子用保险丝全部短接并接地。由于检修工作未结束，该措施仍保留，直至06月07日5022开关跳闸。

图3 故障电流方向

图4 等效电路图

由于丰汗线瞬时接地故障发生时，线路上三相电流中A相电流突然增大，产生了零序电流，此时1号主变正在运行，主变中性点直接接地，零序电流通过中性点流入地网。此时5023 CT A相电流回路存在两个接地点：一处是CT本体接线盒用保险丝连接的接地点，另一处在约380m外的发变组保护柜内，接地线与地网相连接。由于两接地点距离较远，两接地点间将因地网通过短路电流而产生电位差。CT二次回路和接地网并联在一起。查阅调试报告CT二次回路直阻为3.2Ω，地网直阻为0.09Ω，这样当区外故障时大部分电流从地网流回，只有小部分电流穿过发变组差动保护、主变差动保护和短引线保护，通过5023CT本体接线盒的接地线流回地网，形成闭合回路，如图3所示，于是在发变组差动保护、主变差动保护和短引线保护装置上产生了接近二次值4A的电流，引发保护装置动作[6]。

电气一次专业人员做5022 A相CT介损试验时，未能与继电保护人员联系，做好隔离措施，而是按照以往惯例自行短接所有二次端子并接地，造成二次回路两点接地，恰逢近端区外接地故障，导致本次故障的发生。

4 结语

3/2接线形式与机组单元制、双母线接线相比较，二次回路要复杂的多，电流回路联系尤其紧密，部分一次设备检修，一定要做好二次回路的隔离措施，否则极有可能发生保护的误动[7]。检修过程的临时措施应尽快恢复，严格防止因外部故障引起的扰动导致本侧保护误动作。通过500kV升压站CT回路两点接地，在区外接地故障时引发短引线差动保护误动事故的实例分析，找出了引发这起事故的原因。为其它同类型火电机组提供了参考实例。

参考文献：

[1]李 真,沈 倩,李晓琦,等.基于分布式系统的继电保护定值自动整定配合计算[J].山东电力技术,2013,(6):64-65.

[2]李崇瞻.继电保护定值计算数据中心图模拼接拆分的研发[D]. 北京:华北电力大学,2014:20-23.

[3]王 勇.110kV变电站接地变压器保护误动原因分析及解决措施[J].农村电气化,2010,6(3):42-45.

[4]李 敏.低压配电电网中消弧线圈的作用[J].电气工程,2011,7(12):28-30.

[5]张新明.10kV小电阻接地系统运行方式分析与探讨[J].电气技术,2011,7(16):33-35.

[6]罗 超,查智明,徐 鹏,等.1000kV特高压交流电线路空间电磁环境的计算模型研究 [J]. 电力科技与环保,2016,6(3):5-7.

[7]杨 洁,李小娟,周志军,等.电力接地网使用寿命评估模式的研究[J]. 电力科技与环保,2014,30(5):5-7.