电流互感器两点接地引起的线路纵差保护动作

电流互感器两点接地引起的线路纵差保护动作

周松

（广西电网有限责任公司河池供电局广西河池547000）

摘要：电流互感器二次侧两点接地可能会为继电保护装置引入一个外接电源回路，是否产生电流取决于这两点间的电位差以及两接地点间的电阻值。本文以实际为例，分析探究一起线路纵差动保护因两点接地而误动事故，通过叙述前因后果，建立简单电路模型，对比事故波形，进而验证对事故原因的判断，为继电保护技术人员深入研究互感器两点接地问题提供实践支撑。

关键词：CT两点接地；继电保护；地电位差；纵差保护；三端保护

引言

电流互感器是电力系统中的重要设备之一，可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。作为继电保护的采样测量设备，起到首要的作用，测量的准确与否直接影响继电保护装置的正确判断，电流互感器与其他电气设备一样，在运行中过程中需要认真做好运行维护工作，以确保保护装置动作的正确性。

一直以来，针对两点接地，电气工程及继电保护类常见的说法是：两点之间会因存在电位差引起保护误动。然而既不说明哪来的电位差，又不说明电位差是如何引起保护误动的，欠缺分析和佐证的实例。运行中的继电保护装置电流回路不能两点接地，电气技术人员对此有足够的认知度。但进一步深究停运的装置能不能两点接地就没有足够了解，部分原因是这类故障确实很少见，技术人员鲜有深入研究分析。本文结合某变电站220kV组合电器（GIS）检修试验时，将电流互感器二次侧接线端子全部短接（封闭）并接地，该操作确保了现场试验的安全，却未注意到与远处继保装置的接地点共同构成了两点接地，为电流串入保护装置引起误动提供了条件。

1概述

1.1保护配置

系统接线如图1所示，A、B、C为电网公司的三座变电站，变电站C的220kV系统通过两回线路用两个“T”接方式向A、B两个变电站供电。该三端线路配置光纤分相电流差动保护作为主保护，每回线路的每一个端配置双重保护装置，实现冗余。

图1系统接线

1.2运行方式

220kV的I、Ⅱ回线路运行。对变电站A的Ⅱ段母线进行检修，进线断路器256处于检修状态。Ⅰ段母线运行。母联断路器250处于检修状态，母联隔离开关250A、250B断开，接地刀闸250A0、250B0合闸。变电站B双回供电运行。

1.3工作内容

变电站A对2段进线GIS设备大修，收尾阶段高压试验。试验过程中为防止电流互感器二次测开路、悬空状态对设备本身造成损害，技术人员将GIS设备上的电流互感器二次侧端子全部短接并接地，试验过程中并未出现异常。

1.4误动情况

为保证高压试验覆盖被修设备的全部区域，试验人员计划在250和250A断开的情况下，将250B合闸。运行人员对在各断路器进行操作前，已将电气防护装置解锁，因250B的按钮与250A按钮位于同一面版，操作失误，在250A0闭合状态下合250A，导致1段母线三相接地短路，全站失电。更严重的是，因1回供电线路上的保护装置与B、C两站的保护装置构成一个差动保护整体，变电站A的保护电流回路串入电流，导致B、C两站1回线路保护差动动作、同时跳闸，扩大了停电范围。加之2回供电线路上出现三相短路，A、B两站全站停电。

2原理分析

对于每一回线路，三站三端的光纤电流差动保护装置共同组成一个线路保护差动回路。变电站A和变电站B测得的线路电流之和应等于变电站C测得的线路电流。如果其中一端有干扰性电流流入或流出，三端之和就不再为零，该值超过定值后，保护动作，跳开出进线断路器。电流互感器两端接地，正为串入电流提供了一个完整回路。

2.1电位差产生的原因

接地点电位差产生示意图如图2所示。接地网电阻值很小，但仍非理想导体。当接地网上出现很小的电流时，因电阻值较小，接地网任何两点间的电压值Ve很小，这个Ve值往往不足以在地上部分不同接地点间引起干扰电流。但只要接地网中流过大电流，比如雷电流直接流入，以及上文中说到的220kV三相接地短路，均会使不同的接地点间产生一定的压差。这个压差Ve的大小与两接地点间的电阻，即距离呈正比例关系。两接地点越远，Ve就越大；两接地点越近，Ve就越小。变电站A的实际情况是，其中一点位于GIS组合电器上，另一点位于另一柜建筑继保室线路保护盘内，直线距离约为100m。

图2接地点电位差产生示意图

2.2地网电阻和装置输入阻抗的分流作用

根据对GIS电流互感器二次侧的处理方法，可以建立一个简单的电路模型，如图3所示。电源即Ve，为两接地点间的电压差。电阻Rl为两接地间电流互感器二次侧导线的电阻，电抗La、Lb、Lc为P543差动回路输入阻抗。通过简单的电路分析即可判断La、Lb、Lc中会有电流流过，且应当大小相等、波形相同。经计算100m电流回路导线电阻Rl约为10.5Ω，不可忽略，La、Lb、Lc三支路的电流即串入保护装置的电流值。

图3两接地点存在压差时的等效电路

3实验验证

3.1保护装置实测电流

图4为串入差动保护装置电流回路的三相电流值，该三相电流大小相等，波形一致，与上述图3所示模型判断吻合。串入电流值为图示值除以800，约5.8A。图5为测得的短路电流值，换算到一次侧，产生了单相约6400A的瞬时短路电流。在断路器B相触头和C相触头先接通而A相触头尚未接通的近两个周波内，三相短路电流不平衡，流入大地，约6400A。在约40ms的时间内，B、C两相短路，短路电流达6400A，地网中流过约6400A的电流，使互感器两接地点间产生了一个不可忽略的电位差，在该电势作用下，电流回路内产生约5.8A的误动电流，随后因开关A触头闭合，三相短路电流基本平衡，不再向大地注入电流。

3.2保护装置动作判据

该站线路分相差动保护定值为0.2，实际串入电流为每相5.8A。变电站B与变电站C的线路保护装置必然快速动作断开变电站C1回出线断路器和变电站B的1回进线断路器。事实上，最初的三相短路接地事故并不直接影响1回线路的供电，变电站B理应能够在1回线路上维持稳定的用电，而就是因为两点接地使地网电流串入保护装置，误动之虞即停电范围扩大。

4结论

通过上述分析，对整个事故的全部过程有所了解。可以清晰地看到，当变电站A的2回线路上的短路瞬间，在两个周期内产生与单相短路电流相当的不平衡电流，约为6400A，流入大地。地网不同位置之间因地网电阻的存在而产生电位差。该电位差作用于1回线路保护装置的两接地点，产生电流，1回线路的三端保护装置共享该电流信息，认为满足差动判据，发出跳闸指令。互感器两点接地造成停电事故相对较少发生，而起因于一个已经停了电系统中的误动电流，使同一回线路上的别的保护装置动作，这样的事故或更少见。上述内容为广大电力系统继电保护人员提供了一个鲜活的例子，帮助深入认识两点接地潜在的隐患，检修工作中能建立起一种在懂原理基础上的高阶防范意识，对减少人为事故具有较大的价值。

5结束语

随着电力系统的发展，高电压、大容量、长线路对保护用的电流互感器的特性要求也越来越高，除了在技术监督及保护定检工作中要加强二次回路接地及抗干扰措施检查的检查工作，对电流互感器的校核工作也刻不容缓。本文通过某引黄泵站电流互感器两点接地引起的误差保护动作过程分析，希望可以起到一定的借鉴作用。

参考文献：

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[5]肖雪谭建华陈宇.浅谈电流互感器二次回路两点接地引起的保护误动[J].电子世界，2013（10）

作者简介：

周松（1989-），男，本科学历，助理工程师，主要从事继电保护工作。