一臺(tái)半斷路器是一種沒有多回路集結(jié)點(diǎn)、一個(gè)回路由兩臺(tái)斷路器供電的雙重連線的多環(huán)形接線，是現(xiàn)在國內(nèi)外大型發(fā)電廠、變電站廣泛應(yīng)用的一種接線。由于一個(gè)回路連接著兩臺(tái)斷路器，一臺(tái)中間開關(guān)連接著兩個(gè)回路，使得繼電保護(hù)及二次回路復(fù)雜。《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中指出：一個(gè)半斷路器接線的主設(shè)備檢修而相鄰斷路器仍需運(yùn)行時(shí)，應(yīng)特別認(rèn)真做好安全隔離措施。

本文介紹分析了一起近期發(fā)生的一個(gè)半斷路器接線方式的變電站，檢修過程中，人為引起二次回路兩點(diǎn)接地，導(dǎo)致變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的事故，探究引起保護(hù)誤動(dòng)的各項(xiàng)原因。

事故簡述

某電廠500kV升壓站內(nèi)GIS為雙母線一臺(tái)半斷路器接線，事故前運(yùn)行方式如圖1。1號母線及母線相鄰斷路器1都于檢修狀態(tài)。2號母線及斷路器2、斷路器3處于運(yùn)行狀態(tài)，公備變由斷路器2供電。公備變高壓側(cè)CT變比2500:1，額定二次電流為54mA。公備變正常運(yùn)行中，繼電保護(hù)動(dòng)作，跳開斷路器2，公備變失電。跳閘前，公備變接近額定容量運(yùn)行。

圖1 事故前運(yùn)行方式

GIS1號母線氣室及斷路器1氣室進(jìn)行加裝吸附劑改造，改造施工結(jié)束后需要進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。現(xiàn)場試驗(yàn)人員在耐壓試驗(yàn)前，準(zhǔn)備將斷路器1的電流互感器二次端子短接后接地。該斷路器的CT為上海MWB互感器有限公司生產(chǎn)的SF6氣體絕緣電流互感器， 二次接線盒位于本體底部，空間位置比較狹小，為了方便短接，試驗(yàn)人員計(jì)劃用銅絲纏繞所有接線柱，后再經(jīng)短接線接地。經(jīng)了解，試驗(yàn)人員剛剛纏繞了幾個(gè)接線端子，還未加接地線，就聽到斷路器2分閘。

原因分析

就地檢查，保護(hù)動(dòng)作記錄顯示“公備變B相保護(hù)比例差動(dòng)動(dòng)作”。提取故障錄波器和保護(hù)動(dòng)作記錄。微機(jī)保護(hù)裝置內(nèi)故障波形如圖2。運(yùn)行的II支路（斷路器2）所流過電流為正常負(fù)荷電流，然而處于檢修狀態(tài)的I支路（斷路器1）突然出現(xiàn)的電流導(dǎo)致差流增大。并且保護(hù)動(dòng)作后，I支路仍持續(xù)地出現(xiàn)電流。由于正常運(yùn)行的斷路器2電流始終沒有突變，并且與故障錄波器內(nèi)顯示電流一致，可以判斷一次系統(tǒng)沒有故障。

圖2 保護(hù)動(dòng)作時(shí)的波形

結(jié)合已知的情況，檢查二次回路，可以判斷這是一起二次回路故障引起的保護(hù)誤動(dòng)作。電流互感器的接線盒內(nèi)有計(jì)量用CT和保護(hù)用CT，由于計(jì)量用CT的二次端子在GIS斷路器就地控制箱接地，保護(hù)用CT的二次端子引至控制室內(nèi)的保護(hù)屏接地。試驗(yàn)人員在用銅絲纏繞端子時(shí)，將計(jì)量CT的二次端子與保護(hù)CT的二次端子短接，導(dǎo)致繼電保護(hù)的交流回路中出現(xiàn)了兩個(gè)接地點(diǎn)。

引起差流的交流回路如圖3。II支路中出現(xiàn)的故障電流正是由于CT回路出現(xiàn)的兩點(diǎn)接地（GIS就地控制柜和控制室內(nèi)保護(hù)屏）所在的地電位不等。[1,2]兩個(gè)地電位差ΔU,在繼電保護(hù)裝置的電流輸入回路上形成了電流，正是這個(gè)電流導(dǎo)致保護(hù)裝置差流越限而動(dòng)作。

對比差流與標(biāo)準(zhǔn)正弦波，差流頻率雖然接近工頻50Hz，但是波形畸變較多，差流的波形表明這電流中含有較多的諧波分量，也印證了這個(gè)電流是由感應(yīng)電位差形成的本質(zhì)。

圖3 引起差流的交流回路

由于基于差動(dòng)原理的線路、變壓器、母線保護(hù)普遍采用帶比率制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)，有較強(qiáng)的抗干擾能力，因此歷年的全國電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行情況分析中，在二次回路接線錯(cuò)誤引起誤動(dòng)的事故中，CT二次回路極性接反、相序接錯(cuò)等為主要原因，CT二次回路兩點(diǎn)接地，引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的事故很少。本次保護(hù)誤動(dòng)作的直接原因是因?yàn)殡娏骰芈分谐霈F(xiàn)兩個(gè)接地點(diǎn)，此次兩點(diǎn)接地的原因值得我們深入探討。

1 CT變比選擇

本次事故中兩個(gè)接地點(diǎn)之間的電位差并不大，形成的差動(dòng)電流也僅有60mA，但是由于變壓器的二次額定電Ie為54mA，導(dǎo)致差動(dòng)電流達(dá)到1.11 Ie,滿足動(dòng)作條件而跳閘。

可見CT變比選擇的不合理，使得整定值過小，導(dǎo)致最終保護(hù)裝置抗干擾的能力下降，是本次保護(hù)誤動(dòng)的重要原因之一。根據(jù)負(fù)載的額定容量選擇合理的CT變比抽頭，使CT處于合理的工作范圍，不僅可以減少CT的誤差，也可以提高感應(yīng)電產(chǎn)生誤動(dòng)的門檻。

2 安全隔絕措施

一個(gè)半斷路器的接線方式，運(yùn)行方式靈活，但這種接線方式導(dǎo)致處于檢修狀態(tài)的斷路器的電流互感器仍然接入運(yùn)行設(shè)備的繼電保護(hù)裝置。國家標(biāo)準(zhǔn)《電流互感器》中對于CT一次耐壓試驗(yàn)時(shí)，二次端子有明確的短接接地要求。但是國標(biāo)并沒有對如何執(zhí)行“短接接地”措施作細(xì)致的說明。現(xiàn)場試驗(yàn)人員正是在機(jī)械地執(zhí)行“短接接地”的防護(hù)措施過程中導(dǎo)致了保護(hù)誤動(dòng)作。

實(shí)際上對于接入運(yùn)行設(shè)備繼電保護(hù)裝置的電流互感器，耐壓試驗(yàn)時(shí)，在進(jìn)行二次端子短接接地前，首先需要將待試驗(yàn)的CT與繼電保護(hù)裝置的電流輸入回路斷開。因?yàn)榧词苟味俗佣探咏拥兀绻麤]有斷開回路，耐壓試驗(yàn)可能引起的故障電流仍然可以通過分流進(jìn)入運(yùn)行中的保護(hù)裝置，無法起到防止運(yùn)行設(shè)備誤跳的作用。本次事故中，試驗(yàn)的電流互感器沒有和運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置隔離，是誤動(dòng)的原因之一。

3 保護(hù)用CT接地點(diǎn)選擇

電流互感器的二次回路應(yīng)有且只能有一個(gè)接地點(diǎn)，宜在配電裝置處經(jīng)端子接地。由幾組電流互感器繞組組合且有電路直接聯(lián)系的保護(hù)回路，如差動(dòng)保護(hù)，電流互感器二次回路的接地點(diǎn)宜在控制室。

斷路器1的兩組CT回路接地點(diǎn)選擇看似都合理。目前設(shè)計(jì)單位也是按照差動(dòng)保護(hù)的電流回路在保護(hù)屏接地的原則設(shè)計(jì)。值得注意的是：規(guī)程中要求的接地點(diǎn)選擇在控制室的電流互感器繞組組合要求有電氣的直接聯(lián)系。

對于過去常用的電磁型差動(dòng)保護(hù)，往往通過二次接線回路構(gòu)成合成差電流，這種情況下必須在控制室一點(diǎn)接地，從而保證有電路聯(lián)系的各個(gè)CT僅有一個(gè)接地點(diǎn)。但是對于目前廣泛使用的微機(jī)型繼電保護(hù)，合成差流和差動(dòng)計(jì)算都是通過保護(hù)裝置的微機(jī)部分實(shí)現(xiàn)的，電流采樣回路往往是獨(dú)立的。對于微機(jī)繼電保護(hù)，即使是差動(dòng)保護(hù)，CT的接地點(diǎn)也應(yīng)當(dāng)選擇在GIS就地控制柜，目前設(shè)計(jì)單位對于差動(dòng)保護(hù)的電流回路設(shè)計(jì)，仍然保持著電磁型保護(hù)時(shí)代的接地點(diǎn)選擇方式是不合理的。

總結(jié)

安全科學(xué)中事故鏈理論認(rèn)為大事故極少由一個(gè)原因引起，而是在多個(gè)條件同時(shí)滿足的情況下，由相關(guān)誘發(fā)因素誘發(fā)而產(chǎn)生的。這些同時(shí)滿足的條件就像鏈條一樣把各個(gè)環(huán)節(jié)連接在一起，任何一個(gè)條件不滿足事故就不會(huì)發(fā)生。

本次保護(hù)誤動(dòng)事故正是遵循這樣的規(guī)律。不合理的CT變比選擇，加上不恰當(dāng)?shù)碾娏骰芈方拥攸c(diǎn)的選擇，當(dāng)遇到試驗(yàn)人員的錯(cuò)誤操作時(shí)，最終導(dǎo)致了誤跳運(yùn)行設(shè)備。試驗(yàn)人員誤操作是保護(hù)誤動(dòng)的直接原因，是導(dǎo)致事故的最后一個(gè)環(huán)節(jié)。

繼電保護(hù)工作人員，進(jìn)行事故分析時(shí)，不能僅僅滿足于分析出直接原因，阻止最后一個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)樽钄嗳魏我粋€(gè)環(huán)節(jié)，都能避免保護(hù)的誤動(dòng)。深入的分析引起保護(hù)誤動(dòng)事故的各個(gè)環(huán)節(jié)對于避免設(shè)備的非計(jì)劃停運(yùn)是非常必要的。

本文編自《電氣技術(shù)》，標(biāo)題為“GIS耐壓試驗(yàn)隔絕措施引起保護(hù)誤動(dòng)的原因分析”，作者為汪可為。