电流二次回路两点接地造成母差异常告警的处理与分析

金婷婷， 孙 逊， 周 程， 周福顺， 徐旭初

(国网马鞍山供电公司， 安徽 马鞍山 243000)

0 引言

母线是变电站重要组成部分之一，是汇集电能及分配电能的关键设备。当变电站母线发生故障时，如不及时切除故障，将会损坏站内众多电力设备，破坏系统的稳定性，造成变电站全停甚至区域电力系统瓦解，因此，配置灵敏可靠的母线保护至关重要[1]。作为220 kV及以上高压变电站的电力中枢，母线保护的异常运行将造成故障停运，致使变电站母线保护功能仅依赖相邻设备带延时段的后备保护来实现。

《国家电网有限公司十八项电网重大反事故措施》的继电保护部分明确规定，电流互感器CT(Current Transformer)二次绕组二次回路只允许、且必须在相关保护柜屏内一点接地[2]。高压变电站中，母线保护装置作为CT二次回路汇聚最多的地方，因现场接线错误或电流回路虚接地造成CT二次回路两点或多点接地，进而造成母线保护异常的现象时有发生，严重危害了变电站的安全稳定运行[3-6]。本文以某地区220 kV变电站中110 kV母线保护异常运行的事故处理为例，详细分析了CT二次回路两点接地造成母线保护异常告警的原理及故障处理措施，并据此提出CT二次回路两点或多点接地的检查方法，为高压变电站继电保护反事故措施应用提供工程案例。

1 事故背景

某地区220 kV变电站的110 kV系统为双母线接线方式且母线保护采用南瑞RCS915A型微机保护，110 kV部分的一次运行电气主接线如图1所示。为解决该220 kV变电站#2主变漏油问题，运行人员将#2主变高压侧、中压侧、低压侧三侧开关断开，使#2主变由运行状态转为检修状态。其中，在将#2主变中压侧802开关流变二次绕组进行110 kV母差保护端子箱处短接SD(CT二次绕组短接端子)的操作过程中，110 kV母线差动保护装置发出报警信号，读取报文为“#2主变间隔刀闸位置异常”，装置面板显示A相大差电流0.25 A、B相大差电流0 A、C相大差电流0 A，I母A相小差电流0 A、I母B相小差电流0 A、I母C相小差电流0 A，II母A相小差电流0.25 A、II母B相小差电流0 A、II母C相小差电流0 A。

2 故障分析与处理

基于上述母线保护异常情况，技术人员对110 kV母线保护申请改信号状态进行处理，进一步分析产生该现象的可能原因，可能存在四个方面的问题：(1)#2主变转检修状态时，开关的闸刀位置接点没有可靠动作，从而产生计算差流；(2)南瑞RCS915 A型母线保护装置的CPU板或MON板中采样通道的零漂参数设置出错，导致母差保护计算差流的存在；(3)南瑞RCS915 A型母线保护某一采样通道中的辅助变流器损坏，使得差流计算存在误差；(4)二次交流电流回路中A相确实存在0.25 A的差流。以下将依次对四类可能的故障原因进行分析验证。

2.1 刀闸位置接点检查

考虑该变电站110 kV采用双母线接线方式，母线保护通过刀闸常开接点的状态来判断开关流变具体运行于I母线还是II母线，由刀闸常闭接点进行继电器的复归。由于母线保护发出“#2主变间隔刀闸位置异常”报警信号，所以仅需检查图1所示#2主变母线连接侧8021、8022闸刀的常开、常闭接点状态是否可靠。经测量，I母8021闸刀常开接点-108 V、常闭接点+113 V，II母8022闸刀常开接点-108 V、常闭接点+113 V，测量结果显然与现场一次运行方式相吻合，进而排除了因母线8021、8022闸刀辅助接点不可靠造成计算差流的可能，说明是A相计算差流的存在导致了母线保护发出“#2主变间隔刀闸位置异常”报警信号。

2.2 微机保护CPU板和MON板检查

从微机保护装置自身出发分析A相存在计算大差电流的原因，可能是由于南瑞RCS915 A型微机保护CPU板的零漂参数设置出错造成，或MON板显示错误的计算差流造成，技术人员尝试对南瑞RCS915 A型微机保护的CPU板和MON板分别进行了一次单独更换和同时更换，但更换后母线保护仍显示计算差流的存在，由此排除了因保护装置CPU板或MON板损坏造成异常故障的可能。

2.3 微机保护采样交流头更换

微机保护装置内部辅助变流器的质量好坏将直接影响差流计算的结果，因此检修人员也对其进行了检验。通过在110 kV母差保护端子箱处短接110 kV母线上所有间隔流变的二次绕组短接端子(SD)，母线保护的交流电流采样显示除#2主变中压侧802开关A相有0.25 A电流外，其余间隔的采样通道均为0 A，且A相大差电流0.25 A、B相大差电流0 A、C相大差电流0 A，而I母A相小差电流0 A、I母B相小差电流0 A、I母C相小差电流0 A，II母A相小差电流0 A、II母B相小差电流0 A、II母C相小差电流0 A。与此同时，更换802开关对应A相交流采样通道的辅助变流器，故障现象仍然存在。

2.4 A相差流检查

排除前述三种可能后，唯一最有可能的原因就是二次交流电流回路中A相确实存在0.25 A的差流。采用钳型电流表测量110 kV系统所有间隔二次绕组，除#2主变中压侧802开关A相有0.25 A电流外，其余间隔的二次绕组均为0 A。图2所示为110 kV母线保护异常时的二次绕组接线回路图。

图2 110 kV母线保护二次绕组接线图

如图2所示，所有间隔流变的电流互感器二次绕组均在110 kV母差端子箱短接。技术人员依次进行以下操作：(1)仔细核查所有间隔交流电流回路接线均正确，不存在分流的现象；(2)打开图中箭头所指位置处的连线后，0.25 A电流消失；(3)采用钳形电流表测量110 kV母线保护屏内所有一点接地处的短接线上的零序电流，发现室内接地点与802电流回路N相之间存在0.25 A零序电流；(4)拆除室内一点接地，图中所有显示为0.25 A的电流回路均变为0 A。结合母线保护二次绕组电流回路图，依据上述操作现象，可以断定802 A相开关与室内接地点之间存在两点接地，这也是802 A相存在差流的直接原因。

3 电流二次回路两点接地分析

断开位于110 kV母线保护屏处802电流回路A相自保护室内至室外的连接线，检查保护装置内端子和外端的接地情况，发现内端子对地电阻为∞，而外接线对地约2 Ω。如图3所示。由此可以断定保护室外至802 A相电流回路之间确实存在另一点接地。经过技术人员进一步排查发现，室外SD电流端子处存在铜屑堆积造成单点接地的情况，同时测量室内和室外两个接地点的地电位差为0.46 V。故障原理如图4所示，室内接地点和室外接地点形成电流回路，由此造成802 A相0.25 A的差流，消除室外接地点后，所有保护信号复归，母线保护恢复正常运行。

图3 110 kV母线保护电流二次回路两点接地示意图

图4 110 kV母线保护802 A相差流故障原理图

4 结语

与其他电力系统主设备保护相比，对于母线保护的要求更为严格，母线保护能否可靠运行直接影响整个变电站乃至区域电力系统的安全与稳定。220 kV及以上高压变电站中，母线保护是二次绕组交流电流汇聚最多的地方，因电流二次回路两点接地导致母差异常告警时有发生。本文以某220 kV变电站110 kV母线异常告警的事故处理为例，依次进行了刀闸位置接点检查、微机保护CPU板和MON板检查、采样交流头更换、A相差流检查，并基于故障检查结果分析了母线保护计算差流的产生机理，进而验证了本文所述CT二次绕组交流电流回路单点接地检查方法与两点接地故障处理方案的有效性，为继电保护反事故措施工程应用提供实践参考。