电流互感器饱和导致保护拒动事故的分析

刘志仁，殷 志

（国网无锡供电公司，江苏无锡214061）

发电技术

电流互感器饱和导致保护拒动事故的分析

刘志仁，殷 志

（国网无锡供电公司，江苏无锡214061）

电流互感器在饱和条件下会影响测量和保护装置的正常工作，文中通过一起变压器保护在出线故障时跳闸事件的深入研究，根据故障电流值、现场保护整定值、电流互感器及其二次回路检测数据，分析了电流互感器的结构原理、饱和过程及其对保护装置的影响。研究表明主变低后备保护越级跳闸是由电流互感器饱和导致线路保护拒动造成，且为预防此类事故提出了相应的对策措施。

电流互感器；饱和；保护拒动

电流互感器是电力系统中电流测量、系统控制、特别是继电保护电流量采集的重要设备。随着城市化的快速发展，用电规模不断增大，系统短路电流越来越大，以至于短路电流达到电流互感器准确限值的若干倍，一旦电流互感器抗饱和能力下降，系统故障下就容易进入饱和状态，有可能造成保护装置拒动，引发越级跳闸，扩大停电范围［1-3］。国内在电网系统出现过很多因电流互感器饱和导致保护装置拒动的事故［4-9］。因此电流互感器能否真实地反映一次电流，对继电保护装置的正确动作起着决定性作用。

1　事故过程

2013年某日，某110 kV变电站1号主变低后备保护动作，出口跳开101开关。发生事故前该站2台主变各自带10 kV两段母线分列运行，10 kV分段110开关为分位，运行方式如图1所示。

图1　变电站事故前运行方式图

运行人员至现场后检查保护装置，发现1号主变低后备保护动作灯亮，调阅保护装置动作报文如表1所示。主变低后备保护定值如表2所示。检修人员至现场后申请1号主变及两侧开关检修，对10 kV I段母线进行了高压试验，试验结果正常；对1号主变低后备保护装置动作逻辑进行试验工作，且保护试验结果全部正常。

表1　1号主变低后备保护动作报文

表2　1号主变低后备保护定值

2　事故原因分析

2.1现场试验

基于10 kV I段母线相关设备检查结果全部正常，决定再次试送1号主变。06：29：00，运行合上101开关，对10 kV I母充电正常。说明10 kV母线没有故障。

逐条送出10 kV线路，合上152线路开关时，1号主变低后备保护再次动作，跳开101开关，说明10 kV 152线路存在AB相间故障，但152线路保护未能正确动作。检查主变低后备保护装置，动作灯点亮，此次动作报文如表3所示。检查152线路保护，无保护动作信号。

表3　1号主变低后备保护二次动作报文

检修人员申请将152线路停役后核对该保护装置定值，如表4所示。2次主变动作主变低后备保护二次故障电流分别为8.6 A与8.2 A，根据变比换算152线路二次故障电流应分别为43 A与41 A，均大大超过了152线路保护动作定值，但152线路保护并未正确动作。

表4　152线路保护定值

检修人员对该线路保护装置进行逻辑试验与带开关整组试验，试验结果显示保护定值整定正确，保护逻辑功能正确，带开关传动正确。对于152线路保护拒动造成1号主变低后备保护动作跳闸的原因，需进一步分析判断。

2.2电流互感器试验

由于152线路AB相故障且保护拒动造成1号主变低后备保护越级跳闸。申请152线路停役后对保护装置全面检查后认定装置定值整定正确，保护逻辑正确，带开关传动正确，可以排除由于保护装置和控制回路故障造成152线路保护拒动。由于保护装置正确动作依靠电流互感器对一次电流的正确传变，因此应对电流互感器及其二次回路进行进一步检查。

现场检查发现152线路采用A相、C相两相电流互感器，于2007年11月安装，由靖江互感器厂生产，产品型号LFZB8-10型，10P10级、容量为15 V·A、变比600/5。按照电流互感器伏安特性试验方法［10，11］，对152线路电流互感器保护次级做伏安特性试验，结果显示C相互感器结果正常，饱和电压57 V；但A相试验结果异常，对比2007年的电流互感器伏安特性试验可以看出，饱和电压明显下降，且抗饱和能力显著下降已无法满足10P10的准确级要求，线路电流互感器故障前后伏安特性试验结果如表5所示。152线路电流互感器伏安特性试验结果如图3所示。152线路电流互感器10%误差曲线如图4所示。可以看出，该电流互感器饱和电压由58 V降至42 V，抗饱和能力明显下降。

表5　152线路电流互感器故障前后伏安特性试验结果

图2　152线路电流互感器伏安特性试验结果

图3　152线路电流互感器10%误差曲线

根据表1所提供的保护动作报文，10 kV 152线路AB相发生接地短路故障，一次电流达到5000 A多（1号主变低后备保护变比为3000/5，其二次故障电流为8.6 A，折算到一次侧电流为8.6×600=5160 A），已经接近152线路电流互感器额定电流10倍的额定电流值（额定电流600 A）。由于152线路保护采用主控室集中组屏，保护装置与电流互感器需经长电缆连接，二次负载偏大（现场测量约1.1 Ω），由图3可知故障时互感器误差已远超10%，导致互感器进入饱和状态，一次故障电流无法正确传变为二次电流，152线路保护拒动，主变低后备保护经1.5 s延时后跳开1号主变低压侧101开关，隔离故障点。分析本故障案例可以得出：

（1）152线路A相电流互感器保护级抗饱和能力下降，故障下进入饱和无法正确传变一次电流造成此次AB相事故线路保护装置拒动；

（2）电流互感器选型不合理，容量裕度不足，由于电网规模的扩大，短路容量的增加，故障电流已接近10倍额定电流；

（3）电流互感器二次回路未进行认真的校核分析，电流互感器二次负载过大，导致互感器更易进入饱和状态，造成保护拒动。

3　结束语

（1）鉴于此次事故越级跳闸由电流互感器饱和造成，应重视电流互感器选型，确保其在系统最大故障电流下满足一次电流传变的精度要求。同时还应定期根据系统短路容量校核电流互感器，必要时通过调整系统运行方式限制短路电流，或者更换电流互感器，确保电流互感器在系统故障下满足测量精度要求；

（2）电流互感器可能发生性能下降，保护装置日常校验应重视电流互感器及其二次回路检验，如通过试验发现电流互感器抗饱和性能不能满足现场运行要求应及早更换，如发现二次阻抗过大应及时调整处理，只有这样才能保证继电保护装置正确动作。

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刘志仁（1984），男，江苏无锡人，工程师，从事变电站二次技术工作；

殷志（1986），女，江苏常州人，工程师，从事变电站运行维护工作。

Analysis of Protective Action Resistance Accidents Caused by Current Transformer Saturation

LIU Zhiren，YIN Zhi
（State Grid Wuxi Power Supply Company，Wuxi 214061，China）

The current transformer（TA）may influence the normal operation of measurement and protection devices.In this paper，a transformer protection tripping accident after a fault occurred in the outing line is taken as an example.According to the fault current data，the protection setting data，the TA secondary circuit testing data and the principle and saturation process of CT，their impacts on the protection devices are studied.The analysis shows that the action resistance of the line protection and transformer protection are caused by TA saturation.Therefore，the corresponding countermeasures for this kind of accident are proposed in the paper.

current transformer；saturation；protective action resistance

TM772

B

1009-0665（2016）04-0084-03

2016-03-15；修回日期：2016-04-29