基于独立式电流互感器等电位点设置的保护归属问题研究

敖健永

摘 要：该文通过一起220 kV电流互感器故障引发的220 kV变电站全停事件，分析独立式电流互感器等电位点设置对继电保护的影响，进而讨论独立式电流互感器等电位点设置的保护归属问题，总结独立式电流互感器等电位点设置的合理方法，有效降低电流互感器故障造成的电网风险。

关键词：独立式 电流互感器 等电位点 保护归属

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（c）-0095-02

电流互感器是继电保护、自动装置和测试仪表获取电气一次回路信息的传感器[1]。正确的选择和配置电流互感器对继电保护的正确快速隔离故障和电网的安全稳定运行十分重要。近年来，因电流互感器故障引发的电网事故时有发生，尤其故障发生在220 kV及以上枢纽变电站时，将很容易造成大面积停电，造成不良的社会影响。例如广东某220 kV变电站，220 kV采用双母带旁路接线，由于220 kV母联电流互感器内部故障，220 kV母差保护动作，造成该220 kV变电站全停。可见，电流互感器在电网中地位相当重要，应引起专业人员足够重视。

1 某220 kV电流互感器故障事件保护分析

某220 kV变电站（乙站）故障前运行方式如图1.1所示。

220 kV变电站（乙站）220 kV母联电流互感器发生C相故障，故障后3ms母差保护正确动作出口跳开220 kV母联和220 kV II母相关元件；由于故障为母联死区故障，故障后125 ms母差保护母联死区保护元件正确动作出口跳开220 kV I母相关元件。保护动作时序图如图1.2所示。

集中录波合成差流信息如图1.3所示。

综合集中录波合成差流及相关信息可见，该次故障为母联死区故障，继电保护全部正确快速动作出口，隔离故障。但是，从电流互感器返厂检查结果看，电流互感器为躯壳内支持绝缘件击穿起弧造成的本体故障。因此，如果电流互感器一次绕组等电位点设置合理，则该次故障的保护归属将不会落在死区保护范围而是落在母差保护I母小差保护范围，将由母线差动保护元件跳开母联开关和I母相关元件来隔离故障，从而保证II母正常供电，有效减少故障停电范围。

2 独立式电流互感器等电位点的保护归属分析

电流互感器的顶罩外壳与一次某电极是等电位的，另一极应安装有小瓷套和顶罩绝缘[2]。一般分析认为，独立式电流互感器发生故障时，故障电流将通过一次导体与外壳的等电位连接点入地，如果电流互感器一次绕组的等电位连接点在电流互感器的开关侧，则在电流互感器本体发生故障时，故障电流无法快速切除，从而导致跳闸范围扩大。因此，电流互感器的保护用绕组布置除了要防止出现保护动作死区，还要考虑互感器本体故障时的保护归属问题，合理设置电流互感器的等电位点，尽量减少本体故障情况下的跳闸范围。

下面对几种典型接线方式下的独立式电流互感器等电位点设置的保护归属问题进行分析讨论，并总结归纳合理的等电位点设置方法。

2.1 3/2接线方式下独立式电流互感器（CT）等电位点设置

（1）3/2接线的边开关CT。

3/2接线的边开关CT（母线→开关→CT→线路），等电位点应在CT的线路侧，如图2.1所示。

若等电位点设置在线路侧，CT本体故障时，保护归属为线路故障，由线路保护跳开中开关和边开关（左），隔离故障。

若等电位点设置在开关侧，CT本体故障时，保护归属为母线故障，且落在边开关（左）死区保护的保护范围，将造成母线差动保护动作，边开关（左）死区保护延时动作跳中开关及线路1对侧开关，隔离故障。

（2）3/2接线的中开关CT。

3/2接线的中开关CT，等电位点应在CT的线路侧，如图2.2所示。

若等电位点设置在线路侧，CT本体故障时，保护归属为线路1故障，由线路保护跳开中开关和边开关（左），隔离故障。

若等电位点设置在开关侧，CT本体故障时，保护归属为线路2故障，且落在中开关死区保护的保护范围，将造成线路2保护动作跳边开关（右）和中开关，中开关死区保护延时动作跳另一边开关（左）及线路1对侧开关，隔离故障。

2.2 双母双分段接线方式下独立式电流互感器（CT）等电位点设置

（1）双母双分段接线的线路间隔CT。

双母双分段接线的线路间隔CT（母线→开关→CT→线路），等电位点应在CT的线路侧，如图2.3所示。

若等电位点设置在线路侧，CT本体故障时，保护归属为线路故障，由线路保护跳开线路开关，隔离故障。

若等电位点设置在开关侧，CT本体故障时，保护归属为母线故障，且落在死区范围，将造成母线差动保护动作，并远跳线路对侧开关，隔离故障。

（2）双母双分段接线的主变间隔CT。

双母双分段接线的主变间隔CT（母线→开关→CT→主变），等电位点应在CT的主变侧，如图2.4所示。

若等电位点设置在主变侧，CT本体故障时，保护归属为主变故障，由主变保护跳开主变各侧开关，隔离故障。

若等电位点设置在开关侧，CT本体故障时，保护归属为母线故障，且落在主变支路变高侧开关失灵保护范围，将造成母线差动保护动作，并远跳线路对侧开关，再由主变支路变高侧开关失灵保护经延时跳开主变各侧开关，隔离故障。

（3）双母双分段接线的母联间隔CT（以1M和2M的母联开关CT为例）。

双母双分段接线的母联间隔CT（母线2→刀闸2→开关→CT→刀闸1→母线1），等电位点应在CT的刀闸1侧，如图2.5所示。

若等电位点设置在刀闸1侧（1M侧），CT本体故障时，保护归属为刀闸1侧母线（1M）故障，由母差保护动作跳1M并远跳连接于1M的线路对侧开关，隔离故障。

若等电位点设置在开关侧（2M侧），CT本体故障时，保护归属为开关侧母线（2M）故障，由母差保护动作跳2M并远跳连接于2M的线路对侧开关；母联死区保护延时动作跳1M并远跳连接于1M的线路对侧开关，隔离故障。

（4）双母双分段接线的分段间隔CT（以1M和5M的分段开关CT为例）。

双母双分段接线的分段间隔CT（母线5→刀闸5→开关→CT→刀闸1→母线1），等电位点应在CT的刀闸1侧，如图2.6所示。

若等电位点设置在刀闸1侧（1M侧），CT本体故障时，保护归属为刀闸1侧母线（1M）故障，由母差保护动作跳1M并远跳连接于1M的线路对侧开关，隔离故障。

若等电位点设置在开关侧（5M侧），CT本体故障时，保护归属为开关侧母线（5M）故障，由母差保护动作跳5M并远跳连接于5M的线路对侧开关；分段失灵保护延时动作跳1M并远跳连接于1M的线路对侧开关，隔离故障。

3 结语

目前，独立式SF6电流互感器在电网中的应用非常普遍，等电位点连接方式与电流互感器本体故障时的保护归属直接相关。因此，设计、安装等环节应综合考虑电流互感器的安装方向与等电位点的连接方式，保证电流互感器等电位点设置满足要求，以做到在电流互感器本体故障时的保护归属合理，避免不必要的故障延时切除，尽可能减小故障停电范围。这样，对系统的安全稳定运行及供电可靠性的提高都有着重要的实际意义。

参考文献

[1] 上海超高压输变电公司.超高压输变电操作技能培训教材继电保护（第六册）[M].中国电力出版社，2007.

[2] 薛峰.电网继电保护事故处理及案例分析[M].中国电力出版社，2012.endprint