电流互感器误差引起事故分析

电力18讯：    1 事故简述

2005年6月18日， 某110 kV变电所35 kV线路遭到雷击，该线路定时速断跳闸，重合成功；同时该110 kV变电所分段370断路器定时速断跳闸（重合闸停用），造成35 kVⅡ段母线失电。

2 原因分析及采取措施

2.1 原因分析



该35kV线路与分段370断路器的保护定值配置如图1，从定值的配置分析，保护的定值是满足选择性的，即当35kV线路近端故障时，由该线路速断保护切除故障；当35kV线路远处故障时，由该线定时速断保护及过流切除故障。分段370断路器保护作为35 kV线路的后备保护，只有在35 kV线路保护拒动时才动作跳闸。显然，分段370断路器保护越级跳闸属于不正确动作。故障发生后，分别从该线路及分段370断路器保护装置本身、开关机构、接线等方面逐一进行了检查。检查结果发现保护装置的采样精度、定值、跳闸逻辑均正确，由于分段370断路器定时速断、该35 kV线路速断电流定值比较大，一次升流设备无法达到该电流值，因此，采用适当降低定值后，进行一次升流试验的，结果未发现问题。查阅有关资料，该线路于2000年投运，投运时曾做过10％误差曲线的校核，2000年8月曾有4次遭雷击速断动作均正确，2005年1月份该线路保护装置更换，但未进行10％误差曲线的校核。考虑到一次升流未能检测到分段370断路器定时速断，和35 kV线路速断电流定值下的动作情况，因此，进行了电流互感器的10％误差校核,以检查变流是否精确。为了便于比较、分析，列出该线和分段上的电流互感器的伏安特性试验（见表1）、10％误差校核结果（见表2）。



从表1看出伏安特性试验结果，装在35 kV分段上的电流互感器变比为400/5，它的伏安特性比较高，校核其10％误差要求能够满足，而装在该35 kV线路上的电流互感器变比为150/5，它的伏安特性比较低，校核其10％误差要求就不能够满足。查阅有关资料， 35 kV线路出口故障最大短路电流要达到3600 A，该线上的电流互感器不能正确反映出如此大的故障电流，造成该35 kV线路速断拒动，分段370断路器定时速断动作。

2.2 采取措施

当电流10％误差不满足要求时，可采用的解决方法有：

增大二次回路连接导线的截面，以减小二次回路总的负载电阻；

选择变比大的电流互感器，以降低二次电流，从而降低二次电压；

采用两个同容量、同变比的电流互感器串联使用，以增大输出容量，此时电流互感器的等值容量增大一倍，但变比不变；

采用饱和电流倍数高的电流互感器，其伏安特性较高，可以减小励磁电流。由于该35 kV线路上的电流互感器为LR-35，即套管式电流互感器，二次有多个抽头（100/5、150/5、200/5、300/5），可供选择不同的变比，因此将该电流互感器的变比更换成300/5，35 kV线路出口最大短路电流下二次允许最大负载可达到2.0 Ω。更换后，该线上又多次遭受雷击，均能正确动作。



3 校核电流互感器10％误差的必要性分析

引起电流互感器的误差，主要因素有电流互感器铁芯材料及结构、二次负载、一次电流及一次电流的频率。电流互感器铁芯材料和结构，直接影响铁芯中的各种损耗，因此它对励磁电流的大小和相位均有影响，将直接影响变比误差和相角误差。如果选型不当，二次回路接入的负载过大，超出了所容许的二次负载阻抗时，在系统故障时，电流幅值很大，且含有非周期分量，励磁电流的数值就会大大增加，而使铁芯进入饱和状态，见图2。当电流互感器饱和之后，其内阻大大减小，极限情况下近似等于零，一次电流仍为正弦波，而铁芯中的磁通为平顶波，二次电流波形呈间断波，二次电流大大减小，使互感器的误差大为增加。这样在系统故障时，保护装置就不能准确的反映故障电流，就极有可能发生如上的越级跳闸事故。因此，规定了继电保护用的电流互感器应采用伏安特性陡度大、饱和电压高的“D”级铁芯，并根据实测二次回路负载，按出口最大短路电流验算10％误差应满足要求。

4 电流互感器10％误差校核工作中的存在问题及改进意见

4.1 电流互感器10％误差校核工作中的存在问题

根据反措要点，对电流互感器10％误差的校核已再三强调。但在实际操作中仍存在盲点和误区。

对110 kV及以上保护、差动保护用的电流互感器饱和问题是比较重视，但忽略了35 kV及以下的馈线保护用的电流互感器10％误差的校核工作。

重视新建或新投运设备的10％误差的校核工作，却忽略定期复核工作。其实由于上级电网结构变化，短路电流的增大，或保护装置改造引起二次负载电阻的变化，以及由于某种原因，在原电流互感器更换后，可能未更换的电流互感器不满足10％误差的要求，又未及时校核，就会存在保