变流器饱和引起母差保护误动事故的分析

通过对一次外误动事故的分析，找出了母差保护不正确动作的原因，总结了经验教训，并提出了改进措施。
    关键字：母线差动保护；CT饱和；误动

Analysis of a maloperaTIon of busbar differenTIal prrotecTIon caused by CT saturaTIon

JING Sheng,LIU Xiang-yang

(Zhumadian Power Bureau,Zhumadian 463000,China)

    Abstract:The cause of the maloperation of bus differential protection is presented atfer an analysis of external maloperatrion .Mean-while,corresponding lessons and improved methods are proposed in this paper.
    Key words:bus differential protection;CT saturation;malpoeration

1  事故前运行方式
    2001年9月21日，我局220KV驻马店站发生了一起110KV母差保护误动事故。
    当时的运行方式为：驻#1主变、110KV驻银线、驻马线、驻化线、Ⅰ驻东线、驻遂线运行于驻110KV上母；驻#2主变、110KV驻牵线、II驻东线、驻金线、驻明线运行于驻110KV下母；驻110联运行。驻马店变110KV区系统接线图见图1。

2  事故经过：
    17：49：24，驻化1纵差保护动作跳闸，17：49：25重合成功。与此同时110KV母差保护上母动作，驻111、驻110联、驻马1、Ⅰ驻东1、驻银1开关跳闸，17：49：26驻银1重合成功。17：58：57手动断开驻银1、驻化1、驻遂1开关。经检查上母未发现异常，18：16：55除驻化1外，各线路恢复送电正常。

3  保护误动原因分析
3.1 原因初步分析
    事故发生前本地曾下了小雾雨，事故发生后，经我局线路工区和用电监察人员检查，发现：在驻化线用户端(化肥厂，距离驻马店站1.8km)，其驻化2间隔110kv A相穿墙套管户外瓷瓶表面留有电弧烧黑痕迹，后经高压试验检查，该套管已完全击穿。综合以上情况可以判断，本次事故是由于穿墙套管污闪引起沿面放电，最终发展成单相永久性接地，并导致驻化1线路保护动作跳闸。 
    根据驻马店站远动信息和故障录波图显示，驻化1开关在纵差保护动作后，又重合到永久故障线路上，但此次驻化1保护装置未再次动作跳闸(9分37秒后按调度命令手动断开)，110kv母差保护动作，上母失压。根据事故起因和现象可以看出，110KV母差保护在驻化1重合后，抢先于线路保护动作。按照《继电保护及自动装置事故调查规定》，本次保护动作是区外动作，属于误动。另外，运行于该母线上的驻化1与驻遂1开关拒动，驻银1开关跳闸后自动重合应属不正常动作。
3.2 保护误动原因分析 
    根据母差保护动作情况，我局保护人员从母差保护电流回路和母差保护装置本身着手，对整套保护装置进行了检查和试验。
    (1)电流互感器性能及其回路测试分析
    据调查，2001年5月，驻化1间隔曾更换过电流互感器。为保证接入母差保护CT变比一致，在电流回路中错误采用5A/10A的变流器，将CT变比由1200/5转换成600/5，并接入母差回路。在更换电流互感器前(大约2000年10月)，驻化线曾发生过一次相间短路，但母差保护未出现误动，因此初步判断可能是电流回路原因造成母差保护误动的。
    为此保护人员对驻化1电流回路做了升流试验，对电流互感器和电流回路中的变流器做了分别做了极性和伏安特性试验。表1为伏安特性试验数据。

    由测量数据可以看出，电流互感器试验数据正常，而变流器存在严重质量问题，在电流升至5A后，该变流器即出现饱和现象。
    母差保护主要依赖电流互感器(包括电流回路中的变流器)二次信号作为保护判断依据，因此电流互感器能否正确传变一次信息，直接影响母差保护能否正确动作。当母线发生近端外部故障时，故障线路CT可能饱和，不能正确传变一次电流，二次电流发生畸变缺损，严重时可能接近于0。此时差动保护将出现较大的差流，差动保护判据将反映为内部故障，母差保护可能误动。
    从录波数据上分析，故障时因变流器饱和的原因，I母A相约有60A差流，考虑到分流和测量计算误差，I母A相差流实为约45A左右，而A相回路中制动电流为仅为负荷电流，大约几安培，远小于差动电流，因而造成I母A相差动继电器动作(差动继电器动作值2A)。因此可以确定是由于变流器饱和造成母差保护误动的。经现场模拟试验，证明了以上的分析。
    (2)母差保护试验 
    为了查出母差保护误动后，驻化1、驻遂1拒跳，驻银1跳闸后误重合等问题，继电保护人员对这套1988年投运的相位比较式母差保护做了详细地检查和试验，包括继电器常规项目检查、出口跳闸回路核对，内部故障、穿越故障模拟等，共检查出下列问题：
    (a) 驻遂1、驻化1母差保护出口跳闸压板接触不好，造成两开关拒动；
    (b) 母差保护屏一只起动驻银1重合闸放电的继电器接点烧损，无法接通重合闸放电回路，因此驻银1跳闸后由于重合闸未经可靠闭锁和放电而误重合。

4  经验教训及防范措施
    (a)电力监察部门要加强对大综用户的监察力度，掌握用户的设备、用电状况，熟悉用户的电器接线和保护定值情况，及时发现、督促或监督用户消除危及电网安全运行的隐患。
    (b)另外，化肥厂虽是本地的污染大户，但对自身设备的疏于管理，未适时对瓷瓶进行清扫造成单相接地，且穿墙套管未按市电业局要求更换为防污型套管。建议用户更换驻化2间隔所有不符合防污要求的设备(开关、刀闸瓷瓶、CT、线路PT等)，并更换驻化1变流器为抗饱和型，更换驻化2穿墙套管为防污型瓷瓶。
    (c) 继电保护人员要加强对二次设备的维护、管理，按时定检，维修，确保维修质量，提高二次设备抗风险能力。
    (d) 经查，对于存在质量问题的电流变流器，在安装完成后，保护人员未做抗饱和试验就投入运行，违反了《继电保护和电网安全自动装置检验条例》中的有关规定。今后应进一步加强对继电保护人员的安全教育，从事故中吸取教训，增强责任心，提高业务水平，真正做到对设备应检必检，检必检好，杜绝类似事故的再次发生。