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电气技术|区外故障导致继电保护越级误动的问题分析与预防


云南电网有限责任公司昆明供电局的研究人员张春刚、缪际、甘龙、唐强、李辉 ， 在2020年第6期《电气技术》杂志上撰文 ， 以两起35kV变电站保护越级跳闸事件分析实例为依据 ， 深入探讨相关继电保护越级跳闸原因 ， 结合现场相关试验数据或继电保护动作故障波形记录 ， 重点分析电流互感器励磁饱和导致继电保护装置不能正确动作的过程 ， 为类似事件的分析计算提供参考方法 ， 并为防止电流互感器饱和提出预防措施 ， 以促进电网系统的稳定运行 。

电气技术|区外故障导致继电保护越级误动的问题分析与预防
本文插图

电流互感器（current transformer, CT）作为电力系统一次与二次设备的关键衔接中间设备 ， 其能否将一次电流正确转变为二次电流将直接影响继电保护能否正确动作 。 随着供电可靠性要求的逐步提高 ， 任何一次继电保护的不正确动作都将影响电力系统的正常运行 ， 继电保护装置的越级误动则影响更大 。
有研究者指出P类互感器区外故障导致保护误动的主要原因是由于CT饱和 ， 当然也有其他因素的影响 。 有很多研究者从各方面着手对CT饱和相关问题进行了研究 ， 还有研究者针对CT饱和的识别方法进行了深入研究 。
本文以两起典型的35kV变电站越级跳闸事件实例为依据 ， 案例1主要依据保护装置的故障录波、保护报文等现场记录较直观地分析事件原因；案例2在没有故障录波记录的情况下依靠现场试验数据、后台机报文 ， 从理论上探讨、推导故障时的电流变化过程 。
由两起案例重点分析由于电流互感器励磁饱和导致继电保护装置不能正确动作 ， 造成相关保护越级跳闸的成因过程 ， 为行业内类似事件的计算分析提供参考方法 ， 并对防止CT饱和提出预防措施 ， 促进电力系统的安全稳定运行 。 1 案例1
1.1 事件前后D变电站运行方式
35kV D变电站为单台主变压器运行 ， 图1所示为部分主接线图 。 正常运行时 ， 35kVⅠ、Ⅱ段母线分列运行 ， 由35kV备自投保护装置实现进线的明备用 ， 10kVⅠ、Ⅱ段母线并列运行 ， 10kVⅠ段母线上仅有011出线间隔；10kV 052断路器2号电容器一次设备发生故障后 ， 052、012断路器由保护装置跳开 ， 011断路器由调度人员手动拉开 。

电气技术|区外故障导致继电保护越级误动的问题分析与预防
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图1 35kV D变电站部分主接线图
1.2 事件简要分析
2019年9月9日07:46 ， 35kV 2号主变低后备保护（装置型号CSC-326GL）、10kV 2号电容器保护（装置型号CSC-221A）均有保护动作报文 ， 简要如下：
1）07:46:15.156 ， 2号主变低后备保护起动（主变低压侧CT变比为400/5） 。
2）07:46:15.531 ， 低后备保护限时速断T1出口 ， （故障电流IA=25.00A、IB=23.50A ， IC=23.50A） ， 10kV母联012断路器跳闸 ， 10kVⅠ段母线失压 。
3）07:46:15.718 ， 10kV 2号电容器052断路器过流Ⅱ段动作（IA=12.06A、IB=7.25A ， IC=12.18A） ， 10kV 2号电容器052断路器跳闸 。
10kV母联012断路器保护装置（型号CSC-211）发“开关偷跳” ， 无保护起动报文 。
现场检查10kV 2号电容器一次设备存在放电痕迹 ， 查看35kV 2号主变低后备保护装置录波（如图2）可知 ， 故障电流出现前期 ， A、B相电流大小相等 ， 方向相同 ， 故障发展到后期 ， 三相电流大小相等 ， 方向为正序方向 。 根据不对称短路故障时YNd接线变压器两侧电流关系的规律 ， 可推测故障在d侧（10kV侧） ， 先是AB相间短路 ， 后发展为三相短路 。

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图2 35kV 2号主变低后备保护装置录波图
10kV 2号电容器052断路器间隔存在AB相间故障 ， 052断路器间隔的过流Ⅰ段并未动作 ， 但却造成了2号主变低后备保护动作 ， 跳开012断路器 。


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