内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司 杜喜来

主题词: 电流互感器；继电保护；测量仪表；二次回路接地

引言

为保证电力系统的安全和经济运行，需要对电力系统及其中各电力设备的相关参数进行测量，以便对其进行必要的计量、监控和保护。通常的测量和保护装置不能直接接到高电压、大电流的电力回路上，而需将这些高电平的电力参数按比例变换成低电平的参数或信号，以供给测量仪器、仪表、继电器和其它类似电器使用，进行这种变换的变压器，通常称为互感器。

电流互感器是将一次回路的大电流成正比的变换为二次小电流以供给测量仪表、继电保护使用。

1 电流互感器接地原则

《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》继电保护重点实施要求6.3.2规定：公用电流互感器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。独立的、与其他电压互感器和电流互感器的二次回路没有电气联系的二次回路应在开关场一点接地。

交流电流回路设置接地点是为了保证人身和设备的安全，但是如果接地点不正确，会造成继电保护装置不正确动作，如电磁式保护时代，差动保护的电流回路，只允许在保护盘上一点接地，不能在各自的端子箱接地，防止区外故障时，电流二次回路的分流导致保护误动。在3/2接线的厂站中，保护取合电流时，应在就地端子箱将两组电流互感器合在一起再经电缆送至保护盘，接地点选择在端子箱一点接地。

目前我们使用的微机保护，差动保护的组成及逻辑都是在装置内部，装置所接入的各侧电流回路都没有直接电的联系，因此，各侧的电流互感器二次接地点应选择在就地端子箱接地。但是在3/2接线的厂站，如果两个电流互感器取的是合电流，则应该在取合电流之处一点接地，电流互感器二次回路如果出现多点接地，会因分流导致保护不正确动作。

2 事件经过

某电厂3号机发变组保护B屏主变差动保护动作，动作行为导致汽轮机打闸、发电机跳闸、发电机出口断路器跳闸、灭磁开关跳闸，主变压器跳闸，5031断路器和5032断路器跳闸，高压厂用变压器跳闸，厂用变压器所带负荷切换至启备变运行。

3 故障时数据记录

主变差动保护动作后检查发变组保护装置各保护动作信息如下：

发变组保护A屏RCS-985装置只有500KV断路器联跳开入量保护动作，无其他电气量保护动作。

发变组保护B屏DGT801装置500KV断路器联跳动作、主变B相差动保护动作。

机组故障录波器记录在发变组保护B屏主变差动保护动作前，主变压器高压侧三相电流均为300A，发电机机端三相电流均为13000A，高厂变高压侧三相电流均为900A，在主变差动保护动作前100毫秒内主变差动保护三侧电流无任何突变。

4 保护动作逻辑分析

4.1 保护动作顺序

发变组保护B屏主变差动保护首先动作，跳开发电机出口断路器、5031断路器、5032断路器，同时关闭主汽门。

由于5031断路器、5032断路器断开，使500KV升压站内500KV断路器联跳保护动作，送至机组使发变组保护A屏及B屏500KV联跳保护都动作。

4.2 检查与判断

检查发变组保护C屏非电量保护动作情况，主变重瓦斯、主变轻瓦斯、压力释放、绕组超温等异常报警均未发出，主变压器各侧电流、电压正常无畸变，且主变差动保护差流很小，判断主变压器运行正常。

推断出本次主变差动保护动作，是一起由于电流互感器二次回路原因导致的保护误动作事件。

4.3 对保护动作时一次电流进行计算

主变压器低压侧电流为13000A，高厂变高压侧电流为900A。依据变压器接线方式计算主变正常运行时高压侧的电流如下：

4.4 变压器差动保护原理

变压器差动保护原理上不反应外部短路，当被保护设备完好时，不管外部系统发生何种短路或扰动，恒有

式中 Ij为被保护设备第j各端子的流入正向电流相量；m为被保护设备总端子数。

以常用的Y，dll接线的电力变压器为例，它们两侧的电流之间就存在着30°的相位差。即使变压器两侧电流互感器二次电流的大小相等，也会在差动回路中产生不平衡电流Iunb。通常采用相位补偿的方法，将变压器星形接线一侧电流互感器的二次绕组接成三角形，而将变压器的三角侧电流互感器的二次绕组接成星形，以便将电流互感器二次电流的相位校正过来。采用了这样的相位补偿后，Y，dll接线变压器差动保护的接线方式及其有关电流的相量图如下。

图中IAY、IBY和ICY分别表示变压器星形侧的三个线电流，和它们对应的电流互感器二次电流为Iay、Iby和Icy。由于电流互感器的二次绕组为三角形接线，所以加入差动臂的电流为：

它们分别超前于IAY、IBY和IcY相角为30°。在变压器的三角形侧，其三相线电流分别为IAd、IBd和ICd，相位分别超前IAY、IBY和ICY30°。因此该侧电流互感器输出电流Iad、Ibd和Icd与IAd、IBd和Icd同相位。所以流进差动臂的三个电流就是它们的二次电流Iad、Ibd和Icd。Iad、Ibd和Icd分别与高压侧加入差动臂的电流Iar、Ibr和Icr同相，这就使Y，dll变压器两侧电流的相位差得到了校正，从而有效地消除了因两侧电流相位不同而引起的不平衡电流。

4.5 故障时保护B屏主变各侧电流波形图

对主变差动保护三侧电流数据进行分析，分析过程如下：

主变差动保护定值：比率系数Kz0.5；差动启动值Iq1.18A（以主变低压侧为基准）；拐点Ig2.8A（归算至主变低压侧）。

依据主变差动保护录波图可知：

主变高压侧电流IA=0.197A∠0°

主变高压侧电流IB=0.198A∠-119.5°

主变高压侧电流IC=0.239A∠-193.5°

由此可以算出在主变高压侧C相叠加了一个电流Ic'，其大小为：

Ic'=0.177A∠-169.1°

△IB=（主变高压侧IB-主变高压侧IC）×平衡系数K+低压侧Ib+厂变低压侧Ib

其中主变低压侧Ib=2.609A∠-272.4°

主变低压侧Ic=2.606A∠-32.8°

高厂变高压侧电流Ib=0.181A∠-116.4°

高厂变高压侧电流Ic=0.180A∠-235.6°

平衡系数K经计算可得K=6.561

计算主变差动保护各相差流分别为：

△IB=1.547A∠54.5°

△IC=1.157A∠-129.2°

依据DGT801保护装置逻辑，主变差动保护制动电流Iz为主变高压侧、主变低压侧、高厂变高压侧中电流最大者。因此各相制动电流等于主变低压侧电流，分别为：

IzB=2.609A

IzC=2.606A

主变差动保护动作方程：

Id ＞ Iq Iz ＜ Ig (1)

Id ＞ Kz (Iz－Ig)+Iq Iz ＜ Ig (2)

动作特性曲线如下：

由于制动电流Iz ＜ 拐点电流Ig，故用方程（1），即差流Id大于差流启动值Iq 1.18A时，保护就会动作。

依据计算结果：

△IA=0.208A∠-164.8°

△IB=1.547A∠54.5°

△IC=1.157A∠-129.2°

B相差流大于动作值，其他两相都小于动作值，因此主变B相差动保护动作，且是由于主变高压侧C相电流畸变引起。

5 原因查找

对DGT801装置各通道进行通流检测。对主变差动保护三侧加入正相序1A电流，装置显示电流数值、相位正确，对主变差动保护逻辑功能进行校验，保护装置逻辑功能正确，排除保护装置采样通道、逻辑故障导致保护误动作的可能。

对电流互感器二次回路进行直阻、绝缘测试，发现500KV侧5031断路器电流互感器二次回路存在两点接地现象，发现C相二次线在根部由于电缆老化，有破损接地情况。

6 原因分析

本次事件中变电站的接地网并非实际的等电位面，主变高压侧电流互感器二次回路接地点在保护屏内，但由于C相电流互感器根部电缆破损接地，使其在500kV升压站内又形成一个接地点，此接地点与保护屏内接地点存在电压差，导致两接地点之间及电流互感器二次回路构成一电流回路（如下图所示）。

主变高压侧流入保护装置的电流实际是C相电流互感器二次电流与接地电流的合流，它使得主变高压侧C相电流失真，折算至主变低压侧后使主变差动保护的B相与C相都产生差流。当此差流增大至动作值后，主变差动保护动作。

7 结束语

此次对主变差动保护误动作的相关数据与跳闸波形的分析，从源头上弄清了故障原因，同时也深刻地诠释了二次回路一点接地的重要性和必要性。继电保护专业人员只有掌握保护原理并结合反措要求，细化检查项目，才能确保保护动作的正确性和可靠性，避免此类事件再次发生。