变电流互感器轻度饱和引起主变差动保护误动缺陷

四、110kVJC变电流互感器轻度饱和引起主变差动保护误动缺陷

(一)缺陷概况

1.缺陷发生时的现象

2010年7月2日，7时08分52秒，110kVJC变电站35kVⅠ段母线出线SNC线路发生A、C相短路故障。110kV#1主变差动保护动作，三侧断路器跳闸。

2.缺陷设备基本信息

该站主变差动保护装置型号为ISA－387G，投运日期为2010年5月。

(二)缺陷处理情况

7月2日到达现场，检查发现110kVJC变电站35kVSNC线线路保护装置限时电流速断保护动作，故障为A、C相短路故障，动作电流66.5A(定值20.8A，动作时间0.2s)，断路器保护跳闸，重合闸动作。同时，110kV#1主变差动保护动作，差动电流14.81A(定值5.0A，动作时间0s)110kV#1主变三侧断路器跳闸。由于该故障为35kVSNC线A、C相短路，线路保护装置动作正常。故障点不在差动保护范围内，差动保护误动作。

根据装置报文显示及故障录波装置数据作出的差动保护动作特性图。如图2－9所示，故障时#1主变差动保护A、C相电流均在差动保护动作区域，保护装置动作正确。

图2－9　差动保护动作特性

查看故障录波文件，故障发生时为A、C两相短路故障，故障发生170ms时发展为三相对称短路故障，故障发生240ms35kVSNC线线路保护装置动作跳开35kVSNC线332断路器切除故障，1.2s后重合闸动作合上332断路器。由于重合在三相短路故障线路上，断路器重合85ms时，差动速断动作出口跳开110kV#1主变三侧断路器。

对110kV#1主变差动保护进行试验，保护正确动作，保护装置无误动或拒动现象。经检查110kV#1主变三侧电流互感器二次绕组的使用情况，用于差动保护的二次绕组准确级采用0.5级。一次检修人员对110kV#1主变三侧电流互感器抗饱和能力校核试验，校核结果显示该电流互感器0.5级绕组暂态系数为1.2(小于2.0，一次短路电流达到80%电流互感器额定准确限值，在暂时态分量影响下，容易迅速饱和)，判断发生故障时该电流互感器饱和导致主变跳闸。

(三)缺陷原因分析

35kVSNC线线路保护装置采集的66.5A故障二次动作电流，计算出故障一次电流达到2660A，此电流使#1主变35kV侧电流互感器铁芯产生剩磁。

差动速断保护采集的14.81A故障二次动作电流，判断重合332断路器在三相短路故障线路上的故障一次电流非常大，使#1主变35kV侧电流互感器铁芯的磁密在故障初期就迅速饱和。电流互感器在严重饱和时，其一次电流中的直流分量很大，使其波形偏于时间轴的一侧。

铁芯中有剩磁，且剩磁方向与励磁电流中直流分量产生的磁通方向相同，在短路电流直流分量和剩磁的共同作用下，铁芯在短路后不到半个周期就饱和了。于是，一次电流全部变为励磁电流，二次电流几乎为0。即电流互感器严重饱和，其传变特性变差甚至输出为0，导致#1主变主保护产生差流，从而引起#1主变压器差动速断保护越级跳闸。

(四)防范措施

1.在初步设计设备选型时，设计单位电流互感器绕组使用回路功能与准确级应匹配，0.2级用于计量，0.5级用于测量，P级绕组抗饱和能力最强，保护用绕组级别应为P级。

2.增大电流互感器变比，减小外部最大短路电流倍数，降低电流互感器的饱和程度。在电流互感器选型时，设计单位应按照保护安装处的最大短路电流和互感器负载能力、饱和倍数来确定变比。

3.减小电流互感器的二次负载，可以降低电流互感器饱和程度。电流互感器的负载主要是二次电缆的阻抗，严格执行反事故措施，将差动电流回路线径更换为4mm²，是减小电流互感器二次负载的最直接、有效方法。设计单位应在设计时差动电流回路应选用线径为4mm²的电缆，检修单位结合定检逐步对运行中线径小于4mm²的差动电流回路进行更换。

4.在设计招标时，设计单位应选用配置抗饱和能力强差动保护原理的保护装置，防止区外故障由于电流互感器饱和引起的误动。

5.初设图纸审查时，审图人员应对设备选型及电流回路各绕组使用情况进行把关，验收时进行现场查验。

6.在交接验收中，验收人员应要求施工单位通过试验验证电流互感器、电压互感器铭牌标明的相关参数是否满足规程要求。