電流互感器飽和引起的保護(hù)誤動(dòng)分析

張陽　李小惠

摘要：在電力系統(tǒng)中，當(dāng)10KV線路發(fā)生過短路故障故障時(shí)，通常利用電流互感器二次電流啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，通過斷路器斷開故障線路，而電流互感器飽和將可能引起保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)，引發(fā)電力系統(tǒng)安全事故。

關(guān)鍵詞：電力線路；短路CT飽和；實(shí)例分析

0引言

隨著我國電力工業(yè)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)裝機(jī)容量日益增加，電網(wǎng)的電壓復(fù)雜性日益增高，對電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性要求也越來越高，因而繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的制造和運(yùn)行技術(shù)越來越重要，轉(zhuǎn)變成為保障電網(wǎng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行的重要技術(shù)手段。在電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，變電站高壓輸電設(shè)備對繼電保護(hù)二次回路，計(jì)算整定基礎(chǔ)、保護(hù)出口動(dòng)作可靠性提出了更高的要求，在繼電保護(hù)所用到的電流互感器參數(shù)選擇及特性校核要求并不是很高也沒有得到重視，所以，在變電站常常會發(fā)生由于電流互感器因?yàn)閰?shù)特性異常引起的保護(hù)裝置誤動(dòng)或者拒動(dòng)。

1事故經(jīng)過

2013年5月18日，天氣條件惡劣，公路兩側(cè)樹木有的已被大風(fēng)刮斷，35kV小界變電站10kV線路遭到樹倒砸線，該線路速斷保護(hù)未跳閘；同時(shí)該35kV變電站主變低壓側(cè)后備保護(hù)101斷路器速斷保護(hù)也跳閘（重合閘不投），造成35kV變電站10KV I段母線失壓。

發(fā)現(xiàn)事故后調(diào)度人員立刻電話通知供電所人員到線路上巡線，搶修線路，檢修保護(hù)人員到變電站現(xiàn)場查看保護(hù)裝置裝置，從定值的配置分析，保護(hù)的定值是滿足選擇性的，即10千伏線路電流定值過流一段為9A 0S，過流二段為4A 0.5S。101后備保護(hù)定值為過流一段10A0S過流二段為4A1S,當(dāng)10kV故障發(fā)生在線路首端約為線路全長的20%-50%故障時(shí)，產(chǎn)生短路電流流過保護(hù)安裝處達(dá)到定值和時(shí)間設(shè)置，該線路瞬時(shí)速斷保護(hù)動(dòng)作跳閘切斷故障電流；當(dāng)10kV線路故障時(shí)，應(yīng)該由本條線路瞬時(shí)過流保護(hù)動(dòng)作。主變低壓側(cè)后備保護(hù)101斷路器保護(hù)作為主變的低后備保護(hù)，如果當(dāng)發(fā)生10KV母線短路或者接地故障、10kV線路保護(hù)裝置拒動(dòng)時(shí)才作用跳閘。明顯，35KV主變低壓側(cè)后備保護(hù)101斷路器保護(hù)跳閘屬于動(dòng)作正常。分別對該10KV線路保護(hù)裝置及主變低壓側(cè)后備保護(hù)101斷路器以及保護(hù)裝置絕緣、保護(hù)裝置開入開出、開關(guān)機(jī)構(gòu)防跳、回路電阻、按照圖紙檢查二次接線進(jìn)行了詳細(xì)細(xì)致的檢查。發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置的CPU采樣、跳閘邏輯、保護(hù)定值、及保護(hù)出口均正常，裝置及二次回路絕緣及直流電狀況良好。

2事故分析

該線路投運(yùn)時(shí)曾做CT伏安特性校核，以前此條10KV線路也曾經(jīng)有保護(hù)速斷動(dòng)作均正確動(dòng)作，2010年1月份該線路因負(fù)荷增長更換了電流互感器變比，由原來的變比30/5更換為75/5，未做CT伏安特性測試。

保護(hù)工作人員馬上對該條線路的CT作伏安特性測試，從出伏安特性試驗(yàn)曲線看，主變低壓側(cè)后備保護(hù)101斷路器的電流互感器變比為600/5，它的伏安特性滿足要10%的誤差范圍，而裝在該10kV線路上的電流互感器變比為75/5，它的伏安特性不滿足要求誤差范圍超過10%，通過電抗標(biāo)幺值重新計(jì)算了該條10kV線路故障最大短路電流要達(dá)到4000A，即在20倍額定電流內(nèi)的變比伏安特性測試誤差范圍超過10%,說明該線路電流互感器伏安特性告訴我們并沒有達(dá)到要求。在發(fā)生故障時(shí)該線上的電流互感器誤差會變大，線路CT始終處于飽和狀態(tài),二次電流發(fā)生畸變。

當(dāng)CT在飽和的情況下,互感器一次電流全部轉(zhuǎn)化為互感器的勵(lì)磁電流,二次電纜傳輸電流幾乎變?yōu)榱?致使保護(hù)裝置采集模塊不能采集到故障電流, 不能正確反映故障，保護(hù)出口不動(dòng)作開關(guān)不跳閘。由勵(lì)磁電流是引起電流互感器的誤差主要原因,在電流互感器常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)勵(lì)磁阻抗很大,所以勵(lì)磁電流十分小所以誤差幾乎為零是可以忽略不計(jì)的。

當(dāng)電流互感器通過的穩(wěn)態(tài)對稱短路電流產(chǎn)生的二次電動(dòng)勢超過一定值時(shí)，互感器鐵心將開始出現(xiàn)飽和。這種飽和情況下的二次電流特點(diǎn)是：畸變的二次電流呈脈沖形，正負(fù)半波大體對稱。對于反應(yīng)電流值的保護(hù)，如過電流保護(hù)和阻抗保護(hù)等，飽和將使保護(hù)靈敏度降低。

3采取措施

洛寧供電公司更換了不滿足伏安特性要求的電流互感器。開展了電流互感器專項(xiàng)試驗(yàn)工作,在開展的基礎(chǔ)上，根據(jù)各個(gè)變電站各條線路的短路電流，選擇變比相適應(yīng)的電流互感器，當(dāng)短路發(fā)生時(shí)減少飽和情況的發(fā)生，降低保護(hù)誤動(dòng)的可能性；同時(shí)對于短路電流特別大的開關(guān)線路采用一次連接部分進(jìn)行短接線和CT并聯(lián)進(jìn)行分流，進(jìn)行分流減少單項(xiàng)CT運(yùn)行負(fù)荷，所以電流互感器的等值容量增大一倍，變比可以在后臺數(shù)據(jù)庫中調(diào)整成原來兩倍保持變比正確性；還可以通過提高飽和電流倍數(shù)能力強(qiáng)的的電流互感器，其伏安特性性能較高，抑制勵(lì)磁電流的增加。在新變電站投運(yùn)中，重視電流互感器伏安特性校核工作，可能地調(diào)110KV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)方式變化，短路電流的增大，變電站綜自改造后引起二次負(fù)載電阻的增大或減小，以上情況，未及時(shí)做到校核更換的電流互感器，就會出現(xiàn)不滿足CT伏安特性誤差范圍要求，，在發(fā)生短路故障是保護(hù)裝置就可能出現(xiàn)拒動(dòng)和誤動(dòng)的情況。在以后的工作中，不管是110KV還是35KV電壓等級中，無論主變主保護(hù)比率差動(dòng)還是主變后備保護(hù)以及線路保護(hù)，只要有電流互感器就必須對其做到嚴(yán)格校驗(yàn)電流互感器伏安特性，切切實(shí)實(shí)做好反措工作，做到防患以未然。endprint