一起CT二次侧两点接地引起零序I段动作事件分析

曹强　林伟　郭凯　孙永红

摘 要：以一起CT二次侧两点接地，导致变压器空载合闸时的励磁涌流产生较大零序电流引起零序过流I段保护动作事件为案例，来分析该事件变压器空载合闸时励磁涌流产生零序电流较大的原因，可为今后保护装置采用自产零序的非自耦变压器空载合闸时励磁涌流产生零流较大的原因分析提供参考。

关键词：CT两点接地;小电阻接地系统;励磁涌流;自产零序

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

0 引言

CT是电力系统继电保护、电量测量和电能计量的关键设备，是一次设备与二次设备连接的重要枢纽，它是否能够正常运行关系到继电保护的可靠性、计量测量的准确性，CT在运行时二次侧只允许一点接地，防止一次侧的高压窜入二次侧，确保人员和二次设备的安全。两点或多点接地会造成分流，导致电气测量误差的增大或影响继电保护的正确动作。蒙西电网某风电场35kV集电线路II回线354开关带箱变空载合闸时，励磁涌流瞬间生成的零序电流超出零序过流I段保护定值，引起保护误动作。354开关多次合闸均因此现象无法将线路投入运行，最终通过检查二次回路绝缘发现CT保护绕组B相引出线存在接地现象，与其位于中性点的保护接地构成两点接地，导致零序过流I段保护动作（采用自产零序）。

1 事件过程

2017年10月25日上午在完成集电线路II回线消缺工作后，對集电线路II回线送电，II回线354开关合闸后即刻跳闸，线路保护装置PCS-9611零序I段过流保护动作跳闸。再次绝缘测试无问题后，继续试送两次未成功后将所有箱变跌落开关拉开后合354开关成功合闸，之后合各箱变跌落开关集电线路II回线送电成功。I回线和III回线送电均无问题，不需要将箱变跌落拉开。（在此之前354开关所有的合闸送电情况与此情况相同，必须将II回线所带箱变各侧跌落开关拉开否则无法完成送电。）

2 系统标准运行方式

220kV送出线路经251开关带220kV母线运行，220kV母线带1#主变（附平衡绕组）高压侧中性点直接接地运行，低压侧中性点电阻接地（101Ω），经301开关带35kV母线运行，35kV母线带集电线路I回线（353开关）、II回线（354开关）、III回线（355开关），及SVG、站用变运行。三条集电线路带33台1600kV·A的箱变运行，33台箱变分别带一台1.5MW风力发电机组。其中I回线带12台箱变，II回线带11台箱变，III回线带10台箱变。

3 波形分析

从故障波形图（图2）可发现，故障持续时间：约为269.765ms;一次相电流有效最大值约为：216.618A;二次零序电流有效值最大值：约为2.024A。从波形特征来看，每相波形偏于时间轴一侧，含有较大直流分量，有明显的饱和特征含有较大二次谐波分量，且存在间断角及电流大小随时间变化减小，属于三相变压器空载合闸产生的励磁涌流，一般情况下三相变压器除自耦变压器外，励磁涌流的三相相量是基本平衡的不会生成这么大的零序电流，该场站集电线路接地保护只有零序I段过流保护，定值0.375A、延时0.2s。此次波形不平衡励磁涌流持续的时长大于0.2S，且0.2s后产生的零序电流仍超出保护整定值0.375A，可得出结论：354开关空载合闸后，11台箱变产生的励磁涌流虽然不是太大，但三相励磁涌流不平衡产生的零序电流过大导致零序I段过流保护启动，0.2s后因涌流还在持续且零序电流仍大于定值，导致保护装置出口跳开354开关。

变压器的励磁涌流是空载合闸的一个暂态过程，对变压器并无危险因为这个冲击电流存在的时间很短，主要对差动保护影响较大，一般的三相电力变压器的励磁涌流是没有零序电流的，只有自耦变压器的三相励磁涌流有零序电流产生。导致零序电流保护跳闸的例子也有，大多是偶然性的，而集电线路II回线跳闸却成了必然事件，每次合闸都跳。

4 排查过程

在排除了断路器合闸不同期等可能性后，怀疑是二次回路的问题，在2018年7月风电场预试过程中，对站内二次回路端子紧固之后，对35kV集电线路II回线354开关不平衡励磁涌流过大的原因进行了排查。

对35kV集电线路II回线CT进行极性试验，发现极性没有问题，后拆除其二次侧中性点对二次回路进行绝缘检查发现CT的B相对地绝缘损坏，通过进一步排查发现CT二次侧至保护装置的B相引出线存在接地现象，与其位于中性点的保护接地构成两点接地，将中性点保护接地线与B相接线互换后对354开关进行送电试验，354开关成功合闸，查看故障录波图发现集电线路II回线354开关空载合闸产生励磁涌流时零序电流值很小基本是零。励磁涌流产出零流过大引起零序过流I段保护误动作的缺陷消除。

5 原因分析

在正常情况下，CT二次绕组不会出现二点或多点接地时，只要一次电流三相平衡，二次侧电流也是平衡的，保护装置自产的零序电流值非常小，基本是零。但当CT二次绕组出现两点接地时情况如图4：

在CT二次侧B相接地时，由于中性点与接地点存在一个电位差，使B相的电流至接地点与保护装置分成了两股电流。CT二次侧的电流本应全部流向保护装置，但是由于B相接地与CT中性点接地形成一个回路。造成保护装置测量的不准确，即使在一次设备运行正常的情况下依然会存在零序电流。分出去的电流流向如图3所示从B相的接地点流向中性点的接地点再到B相如此形成一个接地电流I2（简称环流）。I2的大小与B相接地点至CT中性点接地点的电阻、一次线路的负荷的大小等因素有关。

在线路负荷正常时由于负荷电流不是很大，接地电流I2也不大，当集电线路II回线带11台箱变空载合闸时，虽然单台箱变产生的励磁涌流较小，但是11台箱变叠加产生的励磁涌流瞬间的一次有效值最高达216.618A，所以励磁涌流瞬间的冲击使两点接地的CT分流加剧，导致接地电流I2较大。使保护装置测得的三相励磁涌流不平衡，从而产生超出零序I段过流保护定值的零序电流，导致采用自产零序来采集零序电流的零序I段过流保护动作。

还有一个客观原因是：主变35kV侧采用小电阻接地系统，作为非大电流接地系统，其发生单相接地时故障电流普遍较低，零序过流保护定值相对直接接地系统较小，所以在CT两点接地的情况下导致了集电线路II回线354开关在带箱变空载合闸瞬间产生的零序电流过大导致零序过流I段动作出口跳闸。

6 建议措施

在实际工作中，CT多点接地现象时有发生，接线错误及二次回路的绝缘老化等是造成电流互感器多点接地的直接原因，所以根据实际情况给出如下建议：

6.1 在交试、预试中加入二次回路绝缘检查

利用变电站在交接性实验、预防性实验期间对CT的二次回路绝缘进行全面的检查，有时CT多点接地在正常运行时无法直观的显现出来，随着时间推移CT多点接地才会直观的显现出来（如本文提到的案例某风电场集电线路II回线的带箱变空载合闸事件）。在交接性实验、预防性实验加入电流互感器二次回路的绝缘检查，可以发现CT二次回路多点接地的隐患。

6.2 使用能够实时监测CT二次侧多点接地隐患的装置

如果有条件，或者对系统稳定性要求较高，所带的负荷是一类、二类负荷，建议采用：电流互感器多点接地故障在线监测装置，其可实时监控CT二次侧的绝缘状况，及时发现CT二次侧多点接地的隐患，使运行人员可以快捷迅速的做出处理。

7 结语

本文通过此次蒙西电网某风电场集电线路II回线空载合闸事件叙述了事件查找过程;说明了CT两点接地对二次设备的危害性，探讨了CT两点接地对自产零序的影响及CT两点接地的原理，阐述了CT多点接地的应对措施。

①CT：指“电流互感器”。

参考文献：

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作者简介：曹强（1996-），男，内蒙古人，大专，从事变电运维工作。