（云南电网有限责任公司楚雄供电局 楚雄 675000）
摘要：本文简述了CT饱和对主变差动保护影响的基本原理，并对一起110kV主变区域外故障时差动保护误动作的事件进行了分析，从一次设备、二次设备、二次回路及录波装置进行分析，并最终确定为CT饱和而导致的，并结合实际给出了可实施有效的建议。
关键词：差动保护；CT饱和；误动作；故障分析
0 前言
近年来，用户用电的需求量增加，电力系统的供电容量也变大，系统的短路电流量也急剧增大，系统中的因CT饱和而导致的保护不正确动作事件也越来越多；继电保护规定在一定的短路电流下，CT的误差不能超过一定的规定值，特别是其一、二次的变比误差。特别对于电磁式电流互感器，由于铁芯及绕组的存在，铁芯的非线性励磁特性及饱和程度[1]将严重影响着CT的性能，下面结合110kV某变电站由于CT饱和导致主变差动电流速断动作进行分析，并结合实际给出一些建议。
1 CT饱和对差动保护影响的基本原理
现如今，运行中的110kV及以下等级的电流互感器大多数是电磁式电流互感器，而其原理则是通过铁芯及绕组间的电磁感应来实现一、二次侧电流传输的；而电磁式电流互感器由于铁芯的非线性励磁特性，当电力系统发生短路故障时，而且短路电流特别大的时候，电流互感器会产生饱和的现象，导致输出的二次电流产生严重不真实，从而使得保护装置不正确动作【2】；
主变差动保护原理是基于基尔霍夫电流定理的，通常通过装置采集高压侧、中压测、低压侧的电流I1、I2、I3，通过保护装置的系数调整，利用二侧（或三侧）调整后的电流矢量和构成差动电流，其差动电流则作为差动继电器的动作量；在正常情况下，保护装置的差流一般无限接近0A，但是如果主变某一侧CT饱和，则该侧会产生一个虚假的二次电流，通常会比正常情况下的二次电流更小，对于发生在变压器区内的短路故障，由于差动电流以及制动电流的测量值都会被影响，其比率系数就会符合差动保护动作的条件。这各时候的比率差动保护的动作特性还是有用的，其满足了比率差动保护的动作条件，差动保护依然可以正确的动作；但是对于发生在变压器区域外的故障，产生很大的短路电流时，导致CT饱和，会因变压器各侧CT的饱和程度不同，各侧测量的二次电流不同，其差动电流也将有很大的变化，从而导致保护误动作。
2.事故案例分析
2.1保护动作跳闸信息
2015年9月19日23：49：33.760时，110kV某变电站10kV某线发生故障，保护装置瞬时电流速断动作，CA相间故障，短路电流二次值152.21A（一次值6088.4A）；23：49：34：841时，该线重合闸动作成功，因主变跳闸后无电源提供短路电流，保护未再次动作。23：49：35：034时，#2主变差动电流速断动作，变压器三侧断路器跳闸，A相差动电流二次值16.95A，B相差动电流二次值13.51A。
2.2保护动作跳闸原因试验检查
跳闸后对110kV 2号主变进行高压试验，开展了主变绕组变形试验及绝缘油色谱分析，结论为合格。#2主变差动速断保护动作，从录波图上看，流过主变低压侧的短路电流瞬时最大值：A相-107A，B相73A，C相60A，主变10kV侧波形有畸变，怀疑六石线重合于永久性故障时，主变低压侧CT饱和，导致差流过大，导致主变差动速断动作跳闸。
#2主变低压侧录波图
首先，对#2主变差动保护装置进行检查，对保护装置功能、逻辑进行了检查，带开关传动试验保护动作正确，各事故音响、信号正确，说明差动保护装置正常，其相关跳闸回路正常，相关信号回路正常；
其后，对#2主变差动保护二次回路进行了绝缘检查，检查发现二次电缆绝缘良好、各侧CT均是一点接地，接地情况良好；用万用表测量CT二次侧负载电阻约为0.6Ω。
随后又对#2主变低压侧CT进行了伏安特性测试，由差动CT的 V-A特性可见，测得A、B、C三相的拐点电压分别为114.40V、130.61V、120.35V，在本次故障电流最大值A相107A，B相73A，C相60A，如果二次负载阻抗稍大（>2Ω）下，差动绕组CT会饱和。由于实际只测试了二次负载的电阻分量，未能测量电抗分量，根据以往经验，二次负载阻抗可能大于2Ω，因此，重合于永久性故障上后，波形畸变是由于CT饱和引起的。
#2主变低压侧差动保护A相CT V-A特性
最后，为了确认动作原因，模拟当日动作情况，对保护装置进行波形回放；由于当时故障电流太大，试验设备容量小无法输出，因此故障回放时将故障电流减半（0.5倍）输入DSA2321差动保护装置，同时调整定值，将差动速断调为6.6A（0.5Isd=0.5*13.2A），t2为差动速断保护动作时刻，对比试验时保护动作行为与9.19故障当天保护动作行为，可见A、B相动作行为与故障时基本一致，但故障当天C相并未发保护动作信号，分析原因：故障录波器与后备保护CT绕组串接，记录到的是后备保护绕组故障电流，从其CT特性可见，后备保护绕组C相CT特性已经很差，故障回放采用的是该后备保护CT，因此不能重现“9.19”当天的故障电流情况。
由以上可知，变压器本体、差动保护装置、相关二次回路及录波均没问题，可判断是因为10kV该线区外永久性故障，故障电流大，且#2主变10kV侧CT特性较差，在六石线重合闸过程中CT饱和，差电流达到差动保护速断定值，引起差动保护误动作。
3.建议对策
尽快更换#2主变10kV侧CT，同时立即检查#1主变10kV侧CT参数，防止#1主变发生类似事故；由于#2主变10kV侧后备保护CT特性表明C相CT已损坏，在更换CT前，后备保护无法投运；同时，在电流互感器的选型问题上要考虑电流互感器的饱和问题，比如在大容量的变压器高压侧通常使用TPY级电流互感器。并且不能使用按负荷电流的大小来确定保护级CT变比的办法，必须综合考虑短路时出现的最大短路电流及电流互感器的负载能力而且要考虑CT的饱和倍数，从而来确定电流互感器的变比【2】，同时，尽量减小二次负荷，包括加大连接二次回路电缆的截面积以及尽可能将继电保护设备就近就地安装等。
4 结束语
随着电力系统的发展，高电压、大负荷、远距离输电成为了重要的发展方向，这使得电力系统的安全稳定性要有更高的要求；目前电网正在逐步的建设和改造中，很大程度上提高了供电的可靠性，但同时也造成了一些不利因素，比如系统短路电流突然增的很大，但是在短期内是不能把正在使用中的CT、继电保护装置全部换掉，所以，我们一定要重视CT饱和对各保护动作的影响，同时加强对短路容量的计算，加强对CT抗饱和能力的校核，对其进行一个风险辨识，纳入风险管控体系里，从而采取有效的措施来确保继电保护装置正确动作，确保电网安全、稳定运行。
参考文献：
[1]高占杰，CT伏安特性试验及10%误差曲线[J].水电厂自动化，2008，29（1）：78-80.
[2]陈建玉，孟宪民，张振旗，王志华．电流互感器饱和对继电保护影响的分析及对策[J]．电力系统自动化，2000，24（6）：54—56
论文作者:蒋陈根
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/4/11
标签：电流论文; 差动论文; 动作论文; 故障论文; 绕组论文; 保护装置论文; 特性论文; 《电力设备》2017年第29期论文;