摘要：本文根据一起35kV线路永久性接地时，35kV变电站内变压器电流互感器二次绕组存在多点接地，导致主变比率差动保护异常动作案例，结合各站录波文件，分析了系统内各保护装置的动作行为。同时文章详细描述了在同一故障系统中，如何抓住各站故障录波的时间轴序列，开展事故分析的方法。
关键词：比率差动保护；二次绕组；多点接地；故障分析
引言
为了保证接于互感器二次绕组的继电保护装置及测控仪表的安全，其二次绕组必须接地，一旦互感器一、二次绕组间绝缘损坏，可防止在二次设备上发生高压危险。[1]
规程明确规定“电流互感器的二次回路应有且只能有一个接地点”[2]，至于这一点接地是在保护柜上实现，还是在配电装置或者是端子箱内实现，工程设计中却各有不同，特别是在涉及到主变的电流互感器二次回路，如何正确执行规程的规定还需要认真分析。
下面以某地区电网，2018年发生的一次35kV变电站内主变压器电流互感器二次绕组存在多点接地，导致主变比率差动保护异常动作为例，结合故障录波数据及其典型特征对故障过程中各继电保护装置的动作行为进行详细的分析。
1故障相关情况介绍
故障前运行方式如下：
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图1.故障前故障区域电网运行方式及故障时电网示意图
图1中英变2号主变共动作4次，差动保护及相关保护动作见图2。
图2 故障时间轴序列图
2 故障分析
2.1 第一次差动保护动作经过及简单分析：
110kV厂变35kV厂马线发生B相单相接地故障，造成110kV厂变发35kV系统接地。
35kV厂马线发生B相接地后，由于不接地系统单相接地故障电流仅为电容电流[3]，因此非常小，除系统接地发告警外，无保护跳闸。 之后35kV英变英龙线C相接地。由于同一时段有不同线路不同相别发生单相接地，造成不同线之间的相间短路故障，故障电流通过35kV线路、厂变1号主变中压侧星型接线的中性点及大地形成回路，如图1中红色圆环所示。通过110kV厂变1号主变中压侧CT录波（图3），可以看出短路故障二次电流最大有效值为5.3A（CT变比1000/5），折算为一次电流为1060A，故障电流持续0.98秒；同时35kV龙变英龙线C相采集到的二次故障电流为12.83A（CT变比400/5），折算一次电流为1026A，两者吻合。.png)
图3 110kV厂变主变故障录波（第一次故障） 图4 2号主变保护装置低压侧故障电流
与此同时，35kV英变2号主变保护装置低压侧采集到故障电流（电流产生
原因后续分析），其二次最大有效值为3.5A（见图4所示），持续时长0.96秒（与厂主变中压侧及英变英龙线故障电流时长相同），差流值达到差动动作电流，导致差动保护动作。
2.2 后三次差动保护动作经过及简单分析：
第二次差动保护动作：
35kV英龙线跳开后，该系统恢复为一点接地，故障电流消失，英龙线重合闸动作合上龙变侧断路器，由于英龙线电缆头爆炸，故障点仍然存在，系统再次恢复为CB两相短路，故障电流与第一次基本相同，导致龙侧英龙线过流加速保护动作。
与此同时，35kV英变2号主变保护装置低压侧再次采集到故障电流，导致差动保护动作。
第三、四次差动保护动作：
两次均为运行人员手动合上龙变35kV英龙线301断路器，由于厂马线故障依然存在，英龙线合上后再次发生BC相间短路，导致龙变英龙线保护动作。
同时，35kV英变2号主变保护装置低压侧再次采集到故障电流，导致差动保护动作。
2.3 英变2号主变差动保护低压侧采集到异常电流及动作原因分析：
根据上述四次动作情况的简单分析，可以发现如下现象及规律：1、差动保护装置仅有低压侧A相有故障电流，BC相及主变高压侧无故障电流；2、四次主变差动动作时间均与英龙线故障时间相同，且故障电流持续时间完高度一致。因此差动电缆受到一次故障大电流影响。
检查该二次电缆与35kV英龙线一次电缆无同电缆沟同层敷设现象，若是由于大电流干扰引起二次电缆有电流，则故障电流不应该每次均出现在A相，且检查该电缆两侧屏蔽层均正常接入大地，因此排除大电流干扰原因。
通过现场各项检查结果，判定故障前二次电缆存在多点接地，于是现场拆除差动及测量CT绕组检查，发现测量绕组的线鼻子处有一根“毛刺”碰触在差动保护绕组线鼻子上。
根据上述现象，结合图1分析如下：
如图1所示，2号主变差动保护屏处低压侧电流N线有一个接地点（图1中JD1），而由于低压侧CT2-1和CT2-2绕组之间存在“毛刺”，导致其与测控电流绕组短路，由于测控绕组本身在10kV室012开关柜内接地（图1中JD2），且被短接的是该绕组的极性端侧。
从图1中也可以看出，英龙线故障点、厂马线故障点与35kV英变电站在同一方向，当K1，K2故障短路后一次故障电流流过大地的同时，同时会流过JD1和JD2两个接地点，由于地网之间存在阻抗Z1，该大电流在Z1上会产生压降△U，该压降通过JD1、JD2和差动绕组A相电缆芯形成回路，产生了故障电流I，
其回路原理图如图5所示。
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图5 差动保护A相电流产生原理示意图
还可以看出，二次I故障电流流经主变保护装置产生i1的同时，还会流经CT本体绕组，产生电流i2，但是由于Z2>>Z1,因此CT本体绕组分的的电流i2<<i1，且有I=i2+i1。
另外由于电流i2本身较小，且差动电流回路的B、C相阻抗存在的原因，故差动电流回路中B、C不会产生故障电流。
由于i2的存在且达到了主变差动保护动作电流定值，因此主变差动保护动作，且该电流不流经一次设备，所以主变的其他装置不会启动或动作，在主变差动第一次故障跳开两侧断路器后，差动保护还会继续动作三次。
故差动保护异常动作原因如下：
110kV厂变35kV厂马线发生B相接地故障，之后35kV英变35kV英龙线发生C相接地故障，形成BC相间短路，一次故障电流流经大地，由于本次两个故障点与英变基本在一个方向上，大电流流过大地的同时，也流经了英变电站的地网。同时，由于2号主变低压侧CT差动绕组及测量绕组之间有短路，导致差动电流回路A相存在两个接地点，一次故障电流流经两个接地点之间的阻抗后产生的压降，该压降被加到差动电流回路A相上，使得装置在外部故障的同时感受到一个“错误的故障电流”，使得差动保护装置发生动作。
结束语
文章以一例实际事件分析，证明了交流电流二次回路发生多点接地，将造成继电保护的拒动和误动，甚至在停运的主变压器系统因两点接地也会发生差动保护误动现象，引起主变压器系统断路器跳闸。
将该次故障的所有动作行为，建立了一个时间轴序列，辅之以各种故障的电气特征，对系统中各保护动作行为进行了详尽的分析，证明了差动动作行为是由电流绕组两点接地造成。
文章的分析结果，提示了：
⑴ 现场调试、验收、维护人员，在对现场设备进行调试、验收、定检维护时，应注意电流回路两点接地的检查，应采用断开本绕组接地点，再测量绕组是否有接地的方法。
⑵ 在正常运行情况下，建议各运维单位在保证按期、保质定检的前提下，可以定期检查各装置电流采样，如线路保护、测控、录波、母差保护、安稳装置，确保该回路的完整性和保护行为正确。
参考文献：
[1] 国家电力调度通信中心.电力系统继电保护规定汇编(第二版)[M].北京:中国电力出版社,2000.
[2] 中华人民共和国电力行业标准.《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》
[3] 张保全,尹项根.电力系统继电保护（第二版）[M].北京:中国电力出版社,2010.
论文作者:赵庆营,夏添,张礼波,陈相吉,龙志,丁冉,黄照厅
论文发表刊物:《中国电业》2019年第20期
论文发表时间:2020/4/7
标签：电流论文; 故障论文; 绕组论文; 差动论文; 动作论文; 回路论文; 低压论文; 《中国电业》2019年第20期论文;