曹強(qiáng)　林偉　郭凱　孫永紅

摘 要：以一起CT二次側(cè)兩點(diǎn)接地，導(dǎo)致變壓器空載合閘時(shí)的勵(lì)磁涌流產(chǎn)生較大零序電流引起零序過(guò)流I段保護(hù)動(dòng)作事件為案例，來(lái)分析該事件變壓器空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流產(chǎn)生零序電流較大的原因，可為今后保護(hù)裝置采用自產(chǎn)零序的非自耦變壓器空載合閘時(shí)勵(lì)磁涌流產(chǎn)生零流較大的原因分析提供參考。

關(guān)鍵詞：CT兩點(diǎn)接地;小電阻接地系統(tǒng);勵(lì)磁涌流;自產(chǎn)零序

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

0 引言

CT是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、電量測(cè)量和電能計(jì)量的關(guān)鍵設(shè)備，是一次設(shè)備與二次設(shè)備連接的重要樞紐，它是否能夠正常運(yùn)行關(guān)系到繼電保護(hù)的可靠性、計(jì)量測(cè)量的準(zhǔn)確性，CT在運(yùn)行時(shí)二次側(cè)只允許一點(diǎn)接地，防止一次側(cè)的高壓竄入二次側(cè)，確保人員和二次設(shè)備的安全。兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地會(huì)造成分流，導(dǎo)致電氣測(cè)量誤差的增大或影響繼電保護(hù)的正確動(dòng)作。蒙西電網(wǎng)某風(fēng)電場(chǎng)35kV集電線路II回線354開關(guān)帶箱變空載合閘時(shí)，勵(lì)磁涌流瞬間生成的零序電流超出零序過(guò)流I段保護(hù)定值，引起保護(hù)誤動(dòng)作。354開關(guān)多次合閘均因此現(xiàn)象無(wú)法將線路投入運(yùn)行，最終通過(guò)檢查二次回路絕緣發(fā)現(xiàn)CT保護(hù)繞組B相引出線存在接地現(xiàn)象，與其位于中性點(diǎn)的保護(hù)接地構(gòu)成兩點(diǎn)接地，導(dǎo)致零序過(guò)流I段保護(hù)動(dòng)作（采用自產(chǎn)零序）。

1 事件過(guò)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(duì)集電線路II回線送電，II回線354開關(guān)合閘后即刻跳閘，線路保護(hù)裝置PCS-9611零序I段過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘。再次絕緣測(cè)試無(wú)問(wèn)題后，繼續(xù)試送兩次未成功后將所有箱變跌落開關(guān)拉開后合354開關(guān)成功合閘，之后合各箱變跌落開關(guān)集電線路II回線送電成功。I回線和III回線送電均無(wú)問(wèn)題，不需要將箱變跌落拉開。（在此之前354開關(guān)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(cè)跌落開關(guān)拉開否則無(wú)法完成送電。）

2 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行方式

220kV送出線路經(jīng)251開關(guān)帶220kV母線運(yùn)行，220kV母線帶1#主變（附平衡繞組）高壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，低壓側(cè)中性點(diǎn)電阻接地（101Ω），經(jīng)301開關(guān)帶35kV母線運(yùn)行，35kV母線帶集電線路I回線（353開關(guān)）、II回線（354開關(guān)）、III回線（355開關(guān)），及SVG、站用變運(yùn)行。三條集電線路帶33臺(tái)1600kV·A的箱變運(yùn)行，33臺(tái)箱變分別帶一臺(tái)1.5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。其中I回線帶12臺(tái)箱變，II回線帶11臺(tái)箱變，III回線帶10臺(tái)箱變。

3 波形分析

從故障波形圖（圖2）可發(fā)現(xiàn)，故障持續(xù)時(shí)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(lái)看，每相波形偏于時(shí)間軸一側(cè)，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(shí)間變化減小，屬于三相變壓器空載合閘產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流，一般情況下三相變壓器除自耦變壓器外，勵(lì)磁涌流的三相相量是基本平衡的不會(huì)生成這么大的零序電流，該場(chǎng)站集電線路接地保護(hù)只有零序I段過(guò)流保護(hù)，定值0.375A、延時(shí)0.2s。此次波形不平衡勵(lì)磁涌流持續(xù)的時(shí)長(zhǎng)大于0.2S，且0.2s后產(chǎn)生的零序電流仍超出保護(hù)整定值0.375A，可得出結(jié)論：354開關(guān)空載合閘后，11臺(tái)箱變產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流雖然不是太大，但三相勵(lì)磁涌流不平衡產(chǎn)生的零序電流過(guò)大導(dǎo)致零序I段過(guò)流保護(hù)啟動(dòng)，0.2s后因涌流還在持續(xù)且零序電流仍大于定值，導(dǎo)致保護(hù)裝置出口跳開354開關(guān)。

變壓器的勵(lì)磁涌流是空載合閘的一個(gè)暫態(tài)過(guò)程，對(duì)變壓器并無(wú)危險(xiǎn)因?yàn)檫@個(gè)沖擊電流存在的時(shí)間很短，主要對(duì)差動(dòng)保護(hù)影響較大，一般的三相電力變壓器的勵(lì)磁涌流是沒有零序電流的，只有自耦變壓器的三相勵(lì)磁涌流有零序電流產(chǎn)生。導(dǎo)致零序電流保護(hù)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(guò)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(wèn)題，在2018年7月風(fēng)電場(chǎng)預(yù)試過(guò)程中，對(duì)站內(nèi)二次回路端子緊固之后，對(duì)35kV集電線路II回線354開關(guān)不平衡勵(lì)磁涌流過(guò)大的原因進(jìn)行了排查。

對(duì)35kV集電線路II回線CT進(jìn)行極性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)極性沒有問(wèn)題，后拆除其二次側(cè)中性點(diǎn)對(duì)二次回路進(jìn)行絕緣檢查發(fā)現(xiàn)CT的B相對(duì)地絕緣損壞，通過(guò)進(jìn)一步排查發(fā)現(xiàn)CT二次側(cè)至保護(hù)裝置的B相引出線存在接地現(xiàn)象，與其位于中性點(diǎn)的保護(hù)接地構(gòu)成兩點(diǎn)接地，將中性點(diǎn)保護(hù)接地線與B相接線互換后對(duì)354開關(guān)進(jìn)行送電試驗(yàn)，354開關(guān)成功合閘，查看故障錄波圖發(fā)現(xiàn)集電線路II回線354開關(guān)空載合閘產(chǎn)生勵(lì)磁涌流時(shí)零序電流值很小基本是零。勵(lì)磁涌流產(chǎn)出零流過(guò)大引起零序過(guò)流I段保護(hù)誤動(dòng)作的缺陷消除。

5 原因分析

在正常情況下，CT二次繞組不會(huì)出現(xiàn)二點(diǎn)或多點(diǎn)接地時(shí)，只要一次電流三相平衡，二次側(cè)電流也是平衡的，保護(hù)裝置自產(chǎn)的零序電流值非常小，基本是零。但當(dāng)CT二次繞組出現(xiàn)兩點(diǎn)接地時(shí)情況如圖4：

在CT二次側(cè)B相接地時(shí)，由于中性點(diǎn)與接地點(diǎn)存在一個(gè)電位差，使B相的電流至接地點(diǎn)與保護(hù)裝置分成了兩股電流。CT二次側(cè)的電流本應(yīng)全部流向保護(hù)裝置，但是由于B相接地與CT中性點(diǎn)接地形成一個(gè)回路。造成保護(hù)裝置測(cè)量的不準(zhǔn)確，即使在一次設(shè)備運(yùn)行正常的情況下依然會(huì)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(diǎn)流向中性點(diǎn)的接地點(diǎn)再到B相如此形成一個(gè)接地電流I2（簡(jiǎn)稱環(huán)流）。I2的大小與B相接地點(diǎn)至CT中性點(diǎn)接地點(diǎn)的電阻、一次線路的負(fù)荷的大小等因素有關(guān)。

在線路負(fù)荷正常時(shí)由于負(fù)荷電流不是很大，接地電流I2也不大，當(dāng)集電線路II回線帶11臺(tái)箱變空載合閘時(shí)，雖然單臺(tái)箱變產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流較小，但是11臺(tái)箱變疊加產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流瞬間的一次有效值最高達(dá)216.618A，所以勵(lì)磁涌流瞬間的沖擊使兩點(diǎn)接地的CT分流加劇，導(dǎo)致接地電流I2較大。使保護(hù)裝置測(cè)得的三相勵(lì)磁涌流不平衡，從而產(chǎn)生超出零序I段過(guò)流保護(hù)定值的零序電流，導(dǎo)致采用自產(chǎn)零序來(lái)采集零序電流的零序I段過(guò)流保護(hù)動(dòng)作。

還有一個(gè)客觀原因是：主變35kV側(cè)采用小電阻接地系統(tǒng)，作為非大電流接地系統(tǒng)，其發(fā)生單相接地時(shí)故障電流普遍較低，零序過(guò)流保護(hù)定值相對(duì)直接接地系統(tǒng)較小，所以在CT兩點(diǎn)接地的情況下導(dǎo)致了集電線路II回線354開關(guān)在帶箱變空載合閘瞬間產(chǎn)生的零序電流過(guò)大導(dǎo)致零序過(guò)流I段動(dòng)作出口跳閘。

6 建議措施

在實(shí)際工作中，CT多點(diǎn)接地現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，接線錯(cuò)誤及二次回路的絕緣老化等是造成電流互感器多點(diǎn)接地的直接原因，所以根據(jù)實(shí)際情況給出如下建議：

6.1 在交試、預(yù)試中加入二次回路絕緣檢查

利用變電站在交接性實(shí)驗(yàn)、預(yù)防性實(shí)驗(yàn)期間對(duì)CT的二次回路絕緣進(jìn)行全面的檢查，有時(shí)CT多點(diǎn)接地在正常運(yùn)行時(shí)無(wú)法直觀的顯現(xiàn)出來(lái)，隨著時(shí)間推移CT多點(diǎn)接地才會(huì)直觀的顯現(xiàn)出來(lái)（如本文提到的案例某風(fēng)電場(chǎng)集電線路II回線的帶箱變空載合閘事件）。在交接性實(shí)驗(yàn)、預(yù)防性實(shí)驗(yàn)加入電流互感器二次回路的絕緣檢查，可以發(fā)現(xiàn)CT二次回路多點(diǎn)接地的隱患。

6.2 使用能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)CT二次側(cè)多點(diǎn)接地隱患的裝置

如果有條件，或者對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求較高，所帶的負(fù)荷是一類、二類負(fù)荷，建議采用：電流互感器多點(diǎn)接地故障在線監(jiān)測(cè)裝置，其可實(shí)時(shí)監(jiān)控CT二次側(cè)的絕緣狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)CT二次側(cè)多點(diǎn)接地的隱患，使運(yùn)行人員可以快捷迅速的做出處理。

7 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)此次蒙西電網(wǎng)某風(fēng)電場(chǎng)集電線路II回線空載合閘事件敘述了事件查找過(guò)程;說(shuō)明了CT兩點(diǎn)接地對(duì)二次設(shè)備的危害性，探討了CT兩點(diǎn)接地對(duì)自產(chǎn)零序的影響及CT兩點(diǎn)接地的原理，闡述了CT多點(diǎn)接地的應(yīng)對(duì)措施。

①CT：指“電流互感器”。

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作者簡(jiǎn)介：曹強(qiáng)（1996-），男，內(nèi)蒙古人，大專，從事變電運(yùn)維工作。