电流二次回路两点接地引起继电保护误动分析与防范措施

　2012年5月

内蒙古科技与经济

M ay 2012

　第10期总第260期

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电流二次回路两点接地引起继电保护误动分析与防范措施

段　军,张　毅,张彦斌

(内蒙古超高压供电局,内蒙古呼和浩特　010080)

摘　要:电流、电压二次回路的正确性是继电保护装置正确动作的基础,在此基础上继电保护装置才能正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生故障,是区内故障还是区外故障。文章通过采取现场检查、录波波形分析、现场模拟试验等方法对一起继电保护装置误动作事故进行分析,证实了电流回路两点接地是造成保护误动的直接原因,并结合电网反事故措施提出了相应的防范措施。

关键词:继电保护;二次回路;两点接地;防范措施

中图分类号:T M 773 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)10—0109—02 2011年9月14日,某500kV 变电站在基建切改进行保护更换和秋查期间,发生了一起500kV 线路跳闸事故,5021断路器三相跳闸,重合闸未动作。500kVHQ I 线RCS -931AM S 分相电流差动保护装置零序过流Ⅲ段动作跳A 、B 、C 三相;故障无测距;现场一二次设备检查未见异常。由于跳闸期间检修、调试等单位均在现场工作,事故调查组对跳闸原因进行分析。

1　故障前变电站运行方式

跳闸前5022、5023开关间隔转基建,与之同一串的5021断路器带500kVH Q I 单开关运行(一次接线图见图1),站内其它设备为正常运行方式。

500kVHT 线正在进行基建切改换保护工作,保护装置已更换完毕,电缆二次接线工作已结束,调

试人员在进行更换后保护屏的二次校线工作。

图1　一次接线

2　现场设备检查情况

运行人员现场检查跳闸线路有关一二次设备,均未发现异常。现场查看线路保护录波报告,只有第二套保护RCS -931AM S 保护动作,第一套保护P 544及故障录波器没有动作及启动。如图2所示,故障相电流0.37A,故障零序电流0.16A 、故障启动电流0.15A ,故障相别A 相(CT 变比2500/1),动作相对时间7012m s 。

继电保护装置动作报告:

RCS-931分相电流差动保护零序过流Ⅲ段动作;跳A 、B 、C 三相;7012ms ;故障相别A 相;测距:1701.4KM (实际线路全长:137.1kM )

故障录波器故障测距:无故障或区外故障。

故障类型结果故障相别A 故障相电流值0.37A 故障零序电流0.16A 故障差动电流

0.15

A

图2　500kV HQ I 线R CS -931A M S 故障波形3　故障调查情况和原因分析3.1　故障调查情况

由于现场其它保护装置均未启动且无故障报告,专业人员首先判断保护装置的抗干扰措施存在问题,要求保护厂家对该问题给予答复,南瑞继保技术人员在认真分析跳闸报告和波形后,答复保护装置的确感受到零序电流,达到了动作值,并非抗干扰问题。

排除设备原因后,从RCS-931AM S 保护装置故障录波图分析,保护装置确实采集到零序电流0.16A (定值0.12A),延时7.012S 动作跳闸。而另一

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收稿日期:2012-02-25

作者简介:段军(1975—),男,学士学位,工程师,从事500kV 变电站继电保护维护与研究工作。

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套线路保护跳闸时根本没有启动,证明不是线路故障。查看其它保护小室故障录波器,跳闸时故障录波器都没有启动,证明也不是系统扰动引起的。排除了设备和系统原因,那么造成保护动作的原因基本上可以定位在二次回路上,但是跳闸线路今年春查不久,二次回路绝缘都已测试过,可以排除二次回路绝缘不良引起跳闸。因为跳闸时,施工人员正在5022断路器端子箱进行插线工作,是否是由于人为工作造500kVHQ I 线成电流二次回路两点接地,继而引起零序Ⅲ段保护动作。

为了不影响系统潮流,5021断路器在跳闸后不长时间已投入运行,不具备进行故障再现条件。因此,对5023断路器(基建状态)CT 回路两点接地情况进行了模拟。

在5023断路器端子箱将接入500kV HT 线RCS -931AM S 保护装置的A441与地短接,用钳型电流表测量回路电流为0.21A ,将A 441与N 441短接,测量电流为0A;在A441与地短接时500kV HT 线RCS -931AM S 保护装置采样电流Ia =0.21A ,I 0=0.21A,保护装置零序过流Ⅲ段动作。专业人员为了进一步分析故障原因,在5023断路器端子箱用钳形电流表测量电缆屏蔽线二次电流,测量结果表面在30多根电缆中,有近一半电缆屏蔽层中有0.25A 电流。证明在500kV 设备区强电场中,长电缆特别是从开关场到保护小室内的电缆由于地电位差会感应出很大的电流。3.2　故障原因分析

动作报告显示装置感受到了零序电流,因此首先对零序电流产生的原因进行分析: 5021开关合闸送电后,未再次出现零序电流,排除5021CT 故障产生零序电流。 500kV HQ I 线自投运后一直运行稳定,保护人员在2011年6月13日、14日进行500kVHQ I 线检修、预试时,对保护装置和二次回路进行了绝缘测试,测试结果合格,排除保护装置交流插件故障和电缆绝缘不良产生零序电流。 5021开关跳闸时,其他保护装置没有动作,排除系统扰动产生零序电流。

模拟试验表明,在500kV 设备区强电场中,变电站的接地网并非实际等电位面,因而在不同接地点会出现电位差。在电流二次回路中,如果正好在电流互感器线圈两侧都有接地点,两接地点间的工频

地电位差将产生恒定感应工频电流。

图3　电流回路接地示意

通过模拟实验及现场分析,造成5021断路器A 相CT 回路两点接地原因为:调试人员在进行500kV HT 线新更换CSC-103A 保护屏校线时,在查标号A 521电流回路时,在5022断路器端子箱内将500kV HQ I 线标号为A521电流回路接地,造成

500kVHQ I 线RCS -931保护A 521电流回路两点接地,产生零序电流,引起RCS-931AM S 零序过流III 段动作。见图3所示。4　防范措施4.1　设计阶段

加强二次回路与抗干扰措施,2007年以前变电站地网设计中,未设计等电位地网。应严格按照《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》继电保护专业重点实施要求,沿二次电缆的沟道敷设截面不少于100mm 2的裸铜排(缆),构建室外的等电位接地网。开关场的就地端子箱内应设置截面不少于100

m m 2

的裸铜排,并使用截面不少于100m m 2的铜缆与电缆沟道内的等电位接地网连接。

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。4.2　安装、调试阶段

加强电流回路电缆二次施工工艺,在基建验收和生产运行中经常发生电流回路电缆在电流互感器接线盒入口处接地。究其原因是接线盒处未进行护套处理,电缆外皮不是被接线盒铁皮割破,就是电缆外皮与线盒铁皮经常摩擦发生接地。

电流回路电缆穿管一定要放在经过夯实的土质上面,运行中经常发生下雨后地基下沉,造成电缆管下沉,随之造成电缆下拽,电缆二次线被电缆管割伤造成两点接地现象。

调试中加强电流回路电缆绝缘检查,在基建验收中经常发生电流回路电缆绝缘不合格。不合格原因有电缆本身质量问题,施工工艺不良,电流回路在小室保护屏和户外端子箱两点接地等。4.3　带电站维护、调试阶段

基建调试工作必须按要求进行危险点分析预控,根据现场接线情况填写危险点预控票和二次工作安全措施票,并认真落实。

在对3/2接线系统的中开关电流回路工作时,要对相关电流回路进行彻底隔离,防止工作时两点接地产生的感应电流串入运行回路。

在进行220kV 断路器电流回路检查时,不能与220kV 母差回路发生任何联系。对电流回路进行绝缘检查,一定将电流回路核实清楚,切忌与运行回路发生联系。

[参考文献]

[1]　国家电力调度通信中心.《国家电网公司十八

项电网重大反事故措施》继电保护专业重点实施要求[Z],2005.

[2]　国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实

用技术问答(第二版)[M ].北京:中国电力出版社,1999.

[3]　李新.交流电流回路两点接地危害的分析及应

对措施[J ].电力系统保护与控制,2009,(9).

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