一起主变差动电流中性线误接线隐患分析

一起主变差动电流中性线误接线隐患分析

李作庆,石侃,赵晓杰，吴加苍

云南电网有限责任公司德宏供电局，云南 芒市 678400

摘要：在主变保护装置定检、二次回路检查中，发现主变差动电流二次回路中性线误接线，存在主变差动保护误动作重大隐患，并通过采取有限措施消除该隐患。保护设备检修、新安装或电流互感器回路有较大变动时对电流二次回路规范性检查是继电保护工作人员的重要检查项目，消除因二次电流回路接线错误导致保护误动作隐患，最后总结提出继电保护人员在运行维护中需要遵守的工作规范以及防范该类似事件发生的具体措施。

关键词：差动保护；电流二次回路中性线；隐患；主变差动误动作；验收。

引言

电流互感器主要功能是把一次大电流转变为二次小电流，以供测量和继电保护之用，其二次回路接线的正确性对电网的安全、稳定和经济运行有着重要的影响。当变压器差动保护装置差动电流回路二次中性线发生断线故障并且持续运行时或者运行中未采取及时有效的措施予以消除中性点断线时,在发生外部故障的情况下,由于中性线断线运行导致一侧电流采样不正确，变压器两侧产生差流，变压器差动保护装置可能发生非选择性动作。近年来，系统内、外因电流互感器二次回路中性线断线而造成的保护误动作事故事件时常发生，产生非常严重的后果，给电网运行、供电可靠性带来巨大影响。经过对动作事件的分析，造成该类事故事件发生的主要原因为继电保护维护人员日常工作不认真、不规范；新设备投产接线不规范、验收人员验收不认真导致。由此可见，规范现场继电保护人员的工作习惯和提高现场继电保护维护人员的专业素质，严格按照接线标准施工、严格按验收规范验收是避免类似误动作事件发生的关键。

1  电流互感器二次回路中性线断线分析

1.1电流互感器中性线断开时等效电路图

我们知道变压器式的铁磁元件，从等效的电路模型上看，存在阻抗值极大的激磁阻抗，实际上，当三相CT中性线断开时，三相CT的二次等效电路图如图1所示，图中Z为CT的激磁阻抗，Z远大于R，IA’、IB’、IC’为对应的二次负载按相感受到的电流。

图1 三相CT在中性线断开时的等效电路图

此时我们利用叠加定理，分析仅当电流源IA作用时，二次负载R上感受到的电流，等效电路图如图2所示，考虑Z远大于R，有

图2 三相CT使用叠加定理分析仅考虑A相时电路图

，

同理当电流源B相单独作用时

，

同理当电流源C相单独作用时

，

当IA、IB、IC三相对称时，IA=-（IB+IC）

因此有，，。

1.2电流互感器中性线断开时危害分析

前文分析，当CT一次流过三相对称电流时，即便CT二次中性线断开，CT二次负载上依然可以正确的感知到一次电流。那么当一次系统流过不平衡电流，比如一次系统发生单相接地故障，CT二次中性线断开，此时CT二次负载上感受到的电流分布如何？

假设一次系统发生A相接地故障，故障前系统空载，故障后IA=If，IB=IC-0，CT为饱和，依然有Z远大于R。用序分量法，易知此时

对于正、负序电流而言，他们都是三相对称，即：

,

对于零序电流而言，电流分布如图3所示，CT二次负载未感受到零序电流，零序电流全部流过了激磁阻抗。

图3 三相CT在原边流过零序电流时副边电流分布情况

将正负零序的分析结果叠加综合起来，得到了如图4所示的电流分布图。

图4三相CT在一次系统单相接地短路时副边电流分布情况

当CT二次中性线断开时同时一次系统流过不对称电流时，根据上述分析，我们不难得出以下结论：

①CT二次负载可能无法正常感知一次电流，当一次不平衡电流中有零序分量时，如不对称接地短路，各种不对称断线等，因为零序电流不能流过二次负载，因此基于差动保护原理的保护装置有误动作的风险；②CT的激磁阻抗流过零序电流（零序电流存在的情况），那么可能会有一个比较大的电压施加于二次绕组上。这个电压可导致CT二次绕组绝缘击穿而损坏，也可能造成CT饱和，激磁阻抗的大小将发生变化，此时将进一步影响二次负载上分配到电流的大小，因此基于差动保护原理的保护装置有误动作的风险；③当一次系统发生无零序电流的不对称短路时，如两相不接地短路，二次负载上可以正常感受到一次电流，与中性线未断开时一样。

2  主变差动电流二次中性线误接线隐患案例分析

某35kV变电站两卷变主变保护在主变保护装置定检、二次回路检查中，发现主变差动电流二次回路中性线误接线，存在主变差动保护误动作重大隐患。

该主变差动电流回路接线如图5所示，现将隐患排查治理情况汇报如下：

图5  主变差动电流回路接线

主变高压侧差动电流A411、B411、C411进保护装置后出来短接后通过接地线在保护室接地，无N411返回CT；主变低压侧差动电流A481、B481、C481进保护装置后出来短接街N481，并在保护室接地，其中N411,N481并接一起。

当主变差动回路高、低压侧电流回路任一接地线接地不牢固或者断线时，高压侧N线将开路，造成分流，主变差动保护误动作。

图6  N线开路

暴露出：

施工人员责任心不强，对回路不熟悉，没有意识到错误接线可能引发的后果，没有认真查看图纸，发现现场设备与图纸不对应时，擅自按自己想法进行接线，事后为及时和主管单位和设计沟通核实。

设计不亲自走入现场，认真核实设备与装置的实际情况，没有全面考虑保护的配合，设计审核把关不严格，造成了该隐患的长期存在；

管控人员全过程管理不到位，没有认真核实图纸与实际接线是否一致，对于施工单位编制的施工方案也没有认真组织评审。二次图审只停留于表面，三级验收把关不严格，没有发现施工单位接线错误。

验收及定检不规范。没有严格按照《继电保护及二次回路安装及验收规范》（GB/T 50976-2014）、《继电保护和电网安全自动装置检验规程》（DL/T 995-2016）、《南方电网继电保护检验规程》（Q/CSG 110038-2012）等标准的要求开展验收和定检工作；保护作业指导书不规范，缺少CT二次回路通流、CT二次回路负载测量、万用表测量CT二次绕组及负载回路电阻等检验项目，前期如开展任一项检验均能提早发现并消除本次隐患。思想认识不足，保护定检工作，侧重于装置功能校验，对于外部回路的重视不够，没有结合定检工作对外部回路全面梳理、核对。

3  结论和措施

（1）做好新设备投运管理。加强资产全生命周期前期管理，降低设备“带病”投运风险，推行“零缺陷”移交设备工作方法，加强对设备在入网关口环节管控。

（2）继电保护设备改造，严格按照《继电保护及二次回路安装及验收规范》（GB/T 50976-2014）、《继电保护和电网安全自动装置检验规程》（DL/T 995-2016）、《南方电网继电保护检验规程》（Q/CSG 110038-2012）、《南方电网质量验收及评定标准 第五册：继电保护》（Q/CSG 411002-2012）等标准的要求开展。严格按照保护定检周期、项目开展定检工作，并结合定检工作对外部回路进行梳理、图纸核对。

（3）加强技术资料管理。所有技改项目的实施，由设备管理部负责收集技术方案、试验报告、验收资料等技术资料，统一形成电子版文件包，并分别存放在设备部管理部和检修维护部班组。

（4）深入开展回路设计隐患排查，今年内对所有继电保护图纸进行一次梳理，核对，查找图纸存在的问题。

（5）现场有施工人员开展作业，特别是多专业协同作业时发生二次事故常常很难调查， 因为有很多不确定因素，有人会隐瞒真相，这就更需要调查人员通过变电视频等手段还原事故发生时的现场，以技术手段逐步模拟现场试验查明原因让人信服。

参考文献.

［1］李 钢．变压器差动保护装置电流回路断线浅析[J]．宁夏电力， 1992 年 第 2 期．

［2］薛 锋 . TA二次电流回路中性线断线的影响及防范[J].大众用电，技术应用，2013-6.

［3］张　欢，骆佳勇，罗金嵩，李能昌 田辉.电流互感器中性线断线引起保护误动作行为分析[J]. 电力自动化， 2010，29(2) ：28-30.

［4］邱 涛，王攀峰，张克元，等．一起二次回路两点接地引起母线保护误动的事故分析[J]．电力自动化， 2019年第10期．

［5］赵学会. 防范继电保护“三误”事故的标准化安全措施 [J].安徽电力, 2013（12）: 51-53.

［6］颜冰, 彭兆裕,等. 电力设备交接验收规程. 中国南方电网有限责任公司, 2018 :51-53.

［7］梁文进, 林志强,等. 电力设备检修试验规程. 中国南方电网有限责任公司, 2017 .:62-65.

［8］卫琳，张健康，粟小华，等 . 电流二次回路缺陷造成线路保护误动作分析及防范措施 [J]. 电力系统 自动化，2019，43(19) ：194-199.

作者简介：

李作庆(1993-)，本科，继电保护技师，助理工程师，云南电网有限责任公司德宏供电局，在变电修试所继电保护班从事继电保护方面的工作

吴加苍（1998-），本科，继电保护工，助理工程师，云南电网有限责任公司德宏供电局，在变电修试所继电保护班从事继电保护方面的工作

石侃(1988-)，本科，继电保护高级技师，工程师，云南电网有限责任公司德宏供电局，在变电修试所继电保护班从事继电保护方面的工作

赵晓杰（1992-）本科，高级继电保护工，助理工程师，云南电网有限责任公司德宏供电局，在变电修试所从事继电保护方面工作