一起由于电流互感器二次回路两点接地导致保护装置误动事件的分析

牟新喆 王义超

摘  要：继电保护是电力系统的重要组成部分，一方面继电保护的正确动作对保障电力系统的安全运行起着十分重要的作用，另一方面继电保护的不正确动作（包括误动和拒动）也会给电力系统造成重大的灾难。文章将介绍一起由于电流互感器二次回路两点接地导致保护装置误动的事件，供大家参考学习。

关键词：电流互感器;保护装置;保护动作

中图分类号：TM77         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）22-0076-02

Abstract： Relay protection is an important part of the power system. On the one hand， the correct action of relay protection plays a very important role in ensuring the safe operation of the power system; on the other hand， the incorrect action of relay protection （including misoperation and refusal to operate） will also cause great disaster to the power system. This paper will introduce an event of misoperation of the protection device caused by the two-point grounding of the secondary circuit of the current transformer for reference.

Keywords： current transformer; protective device; protective action

1 跳閘情况

2020年4月12日，某220kV变电站220kV富雅甲线断路器处于合闸状态，110kV富研甲线断路器处于合闸状态，04时47分40秒，220kV富雅甲线保护动作，跳开C相断路器，1s后重合闸动作，重合成功。04时47分40秒，110kV富研甲线保护动作，跳开富研甲线断路器，2s后三相重合闸动作，重合成功。

2 保护动作分析

2.1 保护装置动作情况

2.1.1 220kV富雅甲线第一套保护CSC-103B保护动作情况

4ms    保护启动

14ms   分相差动出口   跳C相

98ms   单跳启动重合

1097ms 重合出口

差动电流 Icda=0.054A，  Icdb=0.054A，  Icdc=16A

测距阻抗 X=1.164？赘， R=-1.648？赘， C相

测距34.75km  C相

2.1.2 220kV富雅甲线第二套保护CSC-101BS保护动作情况

3ms   保护启动

120ms 单相偷跳启动重合

1122ms重合出口

测距阻抗 X=4.594？赘  R=5.406？赘  AB相

2.1.3 110kV富研甲线PRS-753D保护动作情况

2020年4月12日04时47分40秒421ms保护启动

9ms    稳态量比率差动保护  动作

9ms     突变量比率差动保护动作

2098ms   重合闸动作

故障相别A相，Ida=26.10A，故障测距0.8km

2.2 保护动作分析

故障发生后，通过220kV富雅甲线第一套保护CSC-103B保护动作报告和第二套保护CSC-101BS保护动作报告初步分析，富雅甲线第一套保护由于C相检测到了故障电流并形成差流而动作跳闸，第二套保护并未检测到故障电流，因此未跳闸，仅由于C相断路器跳开后，通过检测跳闸位置启动重合闸。由于检测电流不同，两套保护测距不同，其中第一套保护CSC-103B测距长度为34.75km，已大于28.46km的线路全长，存在疑点。

继电人员到达现场后，调取故障报告和录波图。通过将220kV富雅甲线第一套保护CSC-103B和第二套保护CSC-101BS动作报告及波形详细比对发现，两套保护A、B两相电流一致，均为1.3A，但C相电流采样存在明显差异，第一套保护CSC-103B检测C相电流很大，达到15A，而第二套保护CSC-101BS检测C相电流却很小，为0.15A。调取该站220kV故障录波器波形，富雅甲线录波图与第二套保护CSC-101BS故障波形图一致。由此判断，220kV富雅甲线第一套保护CSC-103B采样存在问题，C相电流突然增大，导致保护动作。

继电人员又对正处在运行中富雅甲线第一套CSC-103B保护进行了外观检查，发现的保护ABC三相电流采样不平衡，分别为：Ia=0.69A，Ib=0.68A，Ic=0.21A，3I0=0.53A，C相电流偏小，同时C相存在差流Icda=0.53A，保护装置无告警信号（CSC-103B保护装置内部设定，零序电流超过零序过流IV段定值，12s后发TA断线告警，零序过流IV段定值为1A，因此未告警）。

在发现异常后，继电人员通知运行人员向省调申请将富雅甲线停电，进一步查找故障点。在对电流互感器二次绕组进行绝缘测试试验时，发现富雅甲线C相电流互感器至富雅甲线户外端子箱的电缆中有三根芯线绝缘水平偏低。对电流互感器接线盒检查后，发现电流互感器接线盒进线口处，电缆线芯由于二次电缆进口过小，加上多年运行后该电缆有3～4cm的下沉，使部分线芯长时间受力磨损，绝缘降低，进口与线芯破损情况见图1和图2。

经检查，绝缘水平降低线芯分别为5E 172/C421（第一套CSC-103B保护用），5E 172/N461（富雅甲线测控装置用），5E 172/C471（富雅甲线计量装置用）。由于第一套CSC-103B保护用5E 172/C421绝缘降低，导致该卷CT回路中存在两个接地点，违反国网新版十八项反事故措施“15.6.4.1电流互感器或电压互感器的二次回路，均必须且只能有一个接地点。”的规定，使该套保护CT二次回路存在分流，正常运行时，采样偏低，原理如图3所示。

富雅甲线CSC-103B保护装置C相电流增大原因分析：根据运行人员描述，220kV富雅甲線与110kV富研甲线保护同时动作。初步怀疑110kV富研甲线故障与220kV富雅甲线保护电流增大存在联系。

将110kV故障录波器富研甲线故障时刻1#主变110kV侧电流波形与220kV故障录波器220kV富雅甲线保护动作时刻1#主变220kV侧的电流波形比较得出两台故障录波器主变电流波形特征一致，故证明220kV富雅甲线第一套保护CSC-103B电流增大与110kV富研甲线发生故障时间完全一致，且此时除110kV富研甲线，系统未发生其它故障，证明110kV富研甲线故障与220kV富雅甲线第一套CSC-103B保护装置C相电流采样突然增大存在联系。

由于220kV富雅甲线CT接线盒处（二次等电位地网范围之外）电缆芯破损，导致CT二次回路存在两个接地点，实测两接地点之间距离约20m。在110kV富研甲线近距离故障时，会导致这两个地点存在电位差，该电位差通过保护装置采样线圈构成回路，（注：由于CT二次绕组磁阻较大，在与保护装置采样线圈并联时可视为开路）导致保护装置C相流入较大电流，电流流向见图4：

富雅甲线停电后，继电人员在端子箱接地点处向CSC-103B保护装置进行注流试验，实测保护装置C相流入15A电流时，C421和N421两个端子之间仅需4V电位差。

3 整改措施

相关专业人员立即对富雅甲线C相电流互感器至户外端子箱的电缆进行了更换，并对电流互感器二次电缆进线口扩大，并对其余两相电流互感器的二次电缆进线口进行胶垫填充，防止二次电缆受力破坏。电缆更换完成后测试，各电流互感器二次回路绝缘水平恢复正常，目前，富雅甲线已恢复送电，保护经带负荷测试合格，保护投入运行。

4 结束语

220kV富雅甲线C相电流互感器至户外端子箱电缆绝缘降低，是导致220kV富雅甲线第一套CSC-103B保护装置在110kV富研甲线故障时发生误动的原因。

参考文献：

[1]国家电网有限公司.国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施（2018年修订版）及编制说明[M].中国电力出版社，2018，12.

[2]国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材[M].中国电力出版社，2009.