電流互感器誤差引起事故分析
1 事故簡(jiǎn)述 2005年6月18日, 某110 kV變電所35 kV線路遭到雷擊,該線路定時(shí)速斷跳閘,重合成功;同時(shí)該110 kV變電所分段370斷路器定時(shí)速斷跳閘(重合閘停用),造成35 kVⅡ段母線失電。 2 原因分析及采取措施 2.1 原因分析 ![]() 該35kV線路與分段370斷路器的保護(hù)定值配置如圖1,從定值的配置分析,保護(hù)的定值是滿足選擇性的,即當(dāng)35kV線路近端故障時(shí),由該線路速斷保護(hù)切除故障;當(dāng)35kV線路遠(yuǎn)處故障時(shí),由該線定時(shí)速斷保護(hù)及過流切除故障。分段370斷路器保護(hù)作為35 kV線路的后備保護(hù),只有在35 kV線路保護(hù)拒動(dòng)時(shí)才動(dòng)作跳閘。顯然,分段370斷路器保護(hù)越級(jí)跳閘屬于不正確動(dòng)作。故障發(fā)生后,分別從該線路及分段370斷路器保護(hù)裝置本身、開關(guān)機(jī)構(gòu)、接線等方面逐一進(jìn)行了檢查。檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置的采樣精度、定值、跳閘邏輯均正確,由于分段370斷路器定時(shí)速斷、該35 kV線路速斷電流定值比較大,一次升流設(shè)備無法達(dá)到該電流值,因此,采用適當(dāng)降低定值后,進(jìn)行一次升流試驗(yàn)的,結(jié)果未發(fā)現(xiàn)問題。查閱有關(guān)資料,該線路于2000年投運(yùn),投運(yùn)時(shí)曾做過10%誤差曲線的校核,2000年8月曾有4次遭雷擊速斷動(dòng)作均正確,2005年1月份該線路保護(hù)裝置更換,但未進(jìn)行10%誤差曲線的校核??紤]到一次升流未能檢測(cè)到分段370斷路器定時(shí)速斷,和35 kV線路速斷電流定值下的動(dòng)作情況,因此,進(jìn)行了電流互感器的10%誤差校核,以檢查變流是否精確。為了便于比較、分析,列出該線和分段上的電流互感器的伏安特性試驗(yàn)(見表1)、10%誤差校核結(jié)果(見表2)。 ![]() 從表1看出伏安特性試驗(yàn)結(jié)果,裝在35 kV分段上的電流互感器變比為400/5,它的伏安特性比較高,校核其10%誤差要求能夠滿足,而裝在該35 kV線路上的電流互感器變比為150/5,它的伏安特性比較低,校核其10%誤差要求就不能夠滿足。查閱有關(guān)資料, 35 kV線路出口故障******短路電流要達(dá)到3600 A,該線上的電流互感器不能正確反映出如此大的故障電流,造成該35 kV線路速斷拒動(dòng),分段370斷路器定時(shí)速斷動(dòng)作。 2.2 采取措施 當(dāng)電流10%誤差不滿足要求時(shí),可采用的解決方法有: 增大二次回路連接導(dǎo)線的截面,以減小二次回路總的負(fù)載電阻; 選擇變比大的電流互感器,以降低二次電流,從而降低二次電壓; 采用兩個(gè)同容量、同變比的電流互感器串聯(lián)使用,以增大輸出容量,此時(shí)電流互感器的等值容量增大一倍,但變比不變; 采用飽和電流倍數(shù)高的電流互感器,其伏安特性較高,可以減小勵(lì)磁電流。由于該35 kV線路上的電流互感器為L(zhǎng)R-35,即套管式電流互感器,二次有多個(gè)抽頭(100/5、150/5、200/5、300/5),可供選擇不同的變比,因此將該電流互感器的變比更換成300/5,35 kV線路出口******短路電流下二次允許******負(fù)載可達(dá)到2.0 Ω。更換后,該線上又多次遭受雷擊,均能正確動(dòng)作。 ![]() 3 校核電流互感器10%誤差的必要性分析 引起電流互感器的誤差,主要因素有電流互感器鐵芯材料及結(jié)構(gòu)、二次負(fù)載、一次電流及一次電流的頻率。電流互感器鐵芯材料和結(jié)構(gòu),直接影響鐵芯中的各種損耗,因此它對(duì)勵(lì)磁電流的大小和相位均有影響,將直接影響變比誤差和相角誤差。如果選型不當(dāng),二次回路接入的負(fù)載過大,超出了所容許的二次負(fù)載阻抗時(shí),在系統(tǒng)故障時(shí),電流幅值很大,且含有非周期分量,勵(lì)磁電流的數(shù)值就會(huì)大大增加,而使鐵芯進(jìn)入飽和狀態(tài),見圖2。當(dāng)電流互感器飽和之后,其內(nèi)阻大大減小,極限情況下近似等于零,一次電流仍為正弦波,而鐵芯中的磁通為平頂波,二次電流波形呈間斷波,二次電流大大減小,使互感器的誤差大為增加。這樣在系統(tǒng)故障時(shí),保護(hù)裝置就不能準(zhǔn)確的反映故障電流,就極有可能發(fā)生如上的越級(jí)跳閘事故。因此,規(guī)定了繼電保護(hù)用的電流互感器應(yīng)采用伏安特性陡度大、飽和電壓高的“D”級(jí)鐵芯,并根據(jù)實(shí)測(cè)二次回路負(fù)載,按出口******短路電流驗(yàn)算10%誤差應(yīng)滿足要求。 4 電流互感器10%誤差校核工作中的存在問題及改進(jìn)意見 4.1 電流互感器10%誤差校核工作中的存在問題 根據(jù)反措要點(diǎn),對(duì)電流互感器10%誤差的校核已再三強(qiáng)調(diào)。但在實(shí)際操作中仍存在盲點(diǎn)和誤區(qū)。 對(duì)110 kV及以上保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)用的電流互感器飽和問題是比較重視,但忽略了35 kV及以下的饋線保護(hù)用的電流互感器10%誤差的校核工作。 重視新建或新投運(yùn)設(shè)備的10%誤差的校核工作,卻忽略定期復(fù)核工作。其實(shí)由于上級(jí)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化,短路電流的增大,或保護(hù)裝置改造引起二次負(fù)載電阻的變化,以及由于某種原因,在原電流互感器更換后,可能未更換的電流互感器不滿足10%誤差的要求,又未及時(shí)校核,就會(huì)存在保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)的事故隱患。如上所述的這起越跳事故,就是在該35 kV線保護(hù)裝置改造后,未進(jìn)行復(fù)核導(dǎo)致的。 4.2 電流互感器10%誤差校核工作中的改進(jìn) 充分認(rèn)識(shí)到電流互感器誤差對(duì)保護(hù)的影響,將35 kV及以下配電線路,保護(hù)用的電流互感器10%誤差校核工作,也應(yīng)列入投運(yùn)時(shí)的必校項(xiàng)目。 加強(qiáng)技改后的校驗(yàn)管理,特別是保護(hù)更換、二次電纜改道后,必須校核電流互感器是否滿足10%誤差曲線的要求。 利用停電檢修機(jī)會(huì),每2~3年復(fù)核一次。由于35kV及以下配電線路保護(hù)面大,可采用近似估算。 應(yīng)按要求校核電流互感器10%誤差的******短路電流、二次回路電阻的變化。 在保護(hù)裝置電流定值校驗(yàn)時(shí),應(yīng)盡可能采用一次升流,以檢測(cè)電流互感器通過定值時(shí)的準(zhǔn)確度。結(jié)合定值校驗(yàn),對(duì)電流回路中的接線全面檢查,若電流端子松動(dòng)過,必須測(cè)量二次回路電阻以確保二次負(fù)載電阻值不會(huì)變大。 通過以上分析,不管是電壓等級(jí)如何,不管是主變差動(dòng)保護(hù)使用,還是線路后備保護(hù)使用的電流互感器,都必須重視其10%誤差的校核工作,切切實(shí)實(shí)做好反措工作,做到防患以未然。 |