CT案例分析(201211)

1、電力研究院電力研究院2021年12月 昆明 故障情況簡介： 1月22日18 :41某電廠500kV出線發(fā)生C相瞬時(shí)性接地故障，兩側(cè)線路保護(hù)動(dòng)作，故障快速切除，重合閘動(dòng)作成功，同時(shí)電廠#3、#4主變壓器的兩套零序差動(dòng)保護(hù)跳500kV #5311、#5313斷路器及#4機(jī)出口041斷路器。 一次主接線： 一次主接線： 當(dāng)時(shí)運(yùn)行方式： 500kV線路運(yùn)行，廠內(nèi)500kV斷路器5311、5312、5313合環(huán)運(yùn)行，#3、#4主變壓器（同型號(hào)）運(yùn)行，#3機(jī)組停機(jī)，#4發(fā)電機(jī)通過#4主變并網(wǎng)運(yùn)行，有功130MW，無功-70MVar。 故障后檢查500kV電纜及3、4號(hào)主變壓器一次設(shè)備狀況，未發(fā)現(xiàn)異常。 保

2、護(hù)動(dòng)作情況： 18:41:31:134 電廠500kV出線發(fā)生C相瞬時(shí)性接地故障； 18:41:31:147 線路主一保護(hù)RCS931DMM電流差動(dòng)保護(hù) 動(dòng)作； 18:41:31:156 線路主二保護(hù)RCS902DFZ光纖縱聯(lián)距離、 光纖縱聯(lián)零序保護(hù)動(dòng)作； 18:41:31:173 500kV 5312斷路器C相跳閘, 1020ms 后重 合閘動(dòng)作合上5312斷路器C相。 18:41:31:158 500kV 5313斷路器C相跳閘; 線路保護(hù)動(dòng)作正確，重合閘動(dòng)作正確。 保護(hù)動(dòng)作情況： 18:41:31:139 500kV 3號(hào)主變第一套保護(hù)（RCS-985)、 4號(hào)主變第一套保護(hù)（RCS-9

3、85) 、 4號(hào)主變第二套保護(hù)（RCS-985) 零序差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作； 18:41:31:146 500kV 3號(hào)主變第二套保護(hù)（RCS-985)零 序差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作； 18:41:31:320 500kV 5311斷路器三相跳閘； 18:41:31:254 500kV 5313斷路器三相跳閘。主變零序差動(dòng)保護(hù)不正確動(dòng)作?？翠洸▓D討論下列問題：（1）請分析判斷主變零差保護(hù)CT極性接線正確與 否？（2）根據(jù)相關(guān)事故動(dòng)作報(bào)告，請計(jì)算故障時(shí)線路和 #3、4主變高壓側(cè)零序電流。（3）分析即主變高壓側(cè)中性點(diǎn)零序電流IB0波形畸 變的原因。（1）請分析判斷主變零差保護(hù)CT極性接線正確與 否？ 由于故障點(diǎn)位于主

4、變區(qū)外，由保護(hù)錄波圖中性點(diǎn)零序電流IB0與高壓側(cè)自產(chǎn)零序電流IH10同極性，RCS985TW計(jì)算差流時(shí)直接算兩個(gè)電流的差值，因此可以判定主變零差保護(hù)CT極性接線正確。（2）根據(jù)相關(guān)事故動(dòng)作報(bào)告，請計(jì)算故障時(shí)線路和 #3、4主變高壓側(cè)零序電流。 法一：線路主一保護(hù)動(dòng)作報(bào)告上故障零序電流值2.40A，線路主二保護(hù)動(dòng)作報(bào)告上故障零序電流值2.26A。線路CT變比為1250/1，對應(yīng)一次側(cè)零序電流值為3000A（以主一保護(hù)所測故障零序電流計(jì)算），考慮到電廠3、4號(hào)主變型號(hào)一樣，零序阻抗基本相等。每臺(tái)變壓器高壓側(cè)流過零序電流一次值應(yīng)均為1500A左右。 （2）根據(jù)相關(guān)事故動(dòng)作報(bào)告，請計(jì)算故障時(shí)線路和 #

5、3、4主變高壓側(cè)零序電流。 法二：從主變零差保護(hù)動(dòng)作波形看，3號(hào)主變當(dāng)時(shí)空載狀態(tài)，基本沒有負(fù)荷電流，故障錄波顯示零序分量IHA1=1.21A，IHB1=1.22A，IHC1=1.22A，主變高壓側(cè)CT變比400/1，主變中性點(diǎn)零序CT變比100/1。主變高壓側(cè)自產(chǎn)零序電流二次值IH02=3.65A，對應(yīng)一次值IH01=1460A。 從故障波形中可以看到保護(hù)裝置主變高壓側(cè)自產(chǎn)零序電流IH10=14.75In，該裝置零序電流In采用中性點(diǎn)零序CT的一次額定值即100A，所以裝置自產(chǎn)零序電流一次值約為1475A，跟之前計(jì)算主變高壓側(cè)零序電流值基本吻合。 通過序網(wǎng)絡(luò)分析，可以得出#3、#4變壓器故障電

6、流不同的原因。（3）重點(diǎn)分析主變高壓側(cè)中性點(diǎn)零序電流IB0波形 畸變的原因。 根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)和V-A特性判斷1500A一次穩(wěn)態(tài)電流下CT是否會(huì)飽和？ 這只CT選型是否合適？ CT特性分析：主變中性點(diǎn)零序CT（合同要求該電流互感器準(zhǔn)確級(jí)為5P20、容量20VA），進(jìn)行伏安特性試驗(yàn)，試驗(yàn)曲線如下： 主變中性點(diǎn)CT伏安特性曲線型號(hào)：SH-LXK40產(chǎn)品編號(hào)7046變比100/1電流互感器穩(wěn)態(tài)誤差相量圖 電流誤差的百分?jǐn)?shù)用下式表示:%100112IIIKni%100)sin(010IIODACODADi 相位誤差（角誤差）： cradIIODBCi%100)cos(%100sin010復(fù)合誤差： Tnc

7、dtiikTI021211100 -一次電流的有效值； -一次電流的瞬時(shí)值： -二次電流的瞬時(shí)值； -額定電流比；T-一個(gè)周波的時(shí)間。1I1i2inkTA一次過電流并進(jìn)入飽和段時(shí)，一、二次及勵(lì)磁電流的波形示意圖 因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯姆蔷€性條件使勵(lì)磁電流出現(xiàn)了高次諧波，所以復(fù)合誤差不合適用相量圖表示，在這種情況下應(yīng)用復(fù)合誤差的概念就顯得極為重要。-摘自GB1208-2006C4 如果忽略磁化曲線的非線性，復(fù)合誤差就是勵(lì)磁電流對一次如果忽略磁化曲線的非線性，復(fù)合誤差就是勵(lì)磁電流對一次電流的百分比。由于勵(lì)磁電流落后二次電流電流的百分比。由于勵(lì)磁電流落后二次電流9090( (假若二次負(fù)載假若二次負(fù)載是阻性

8、的是阻性的) )，復(fù)合誤差比按一次電流與二次電流（兩者歸算到同，復(fù)合誤差比按一次電流與二次電流（兩者歸算到同一側(cè)）幅值之差計(jì)算出的比差大得多。比如復(fù)合誤差為一側(cè)）幅值之差計(jì)算出的比差大得多。比如復(fù)合誤差為10%10%時(shí)，時(shí)，比差只有比差只有0.5%0.5%，反過來，若比差為，反過來，若比差為10%10%，復(fù)合誤差為，復(fù)合誤差為43.6%43.6%。按復(fù)。按復(fù)合誤差規(guī)定的精度比按比誤差的精度高得多。反之若按比差計(jì)算合誤差規(guī)定的精度比按比誤差的精度高得多。反之若按比差計(jì)算差動(dòng)不保護(hù)的不平衡電流，保護(hù)有失去選擇性的危險(xiǎn)。差動(dòng)不保護(hù)的不平衡電流，保護(hù)有失去選擇性的危險(xiǎn)。當(dāng)鐵芯未飽和時(shí)，復(fù)合誤差可以認(rèn)為

9、是全誤差。全誤差為勵(lì)磁當(dāng)鐵芯未飽和時(shí)，復(fù)合誤差可以認(rèn)為是全誤差。全誤差為勵(lì)磁電流與一次電流之比的百分?jǐn)?shù)。電流與一次電流之比的百分?jǐn)?shù)。 參考高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)參考高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)-P289 朱聲石朱聲石l電流互感器基礎(chǔ)：級(jí)別：P級(jí)、TP級(jí) P級(jí)是一般保護(hù)用電流互感器，其誤差是在穩(wěn)態(tài)、正弦一次電流條件 下的誤差。額定準(zhǔn)確限值系數(shù)：5、10、15、20、30準(zhǔn)確級(jí)在額定一次電流時(shí)電流誤差（%）在額定一次電流時(shí)相位差在額定準(zhǔn)確限值一次電流時(shí)復(fù)合誤差（%）（）（crad）5P1601.8510P3-10l電流互感器基礎(chǔ)：級(jí)別：P級(jí)、TP級(jí) TP級(jí)用于有暫態(tài)誤差要求的保護(hù)中，分成四種：T

10、PS、TPX、TPY、TPZ； TPY級(jí)：準(zhǔn)確限值規(guī)定為指定的暫態(tài)循環(huán)中的峰值瞬態(tài)誤差，剩磁通不超過飽和磁通的10% 。準(zhǔn)確級(jí)在額定一次電流時(shí)電流誤差（%）在額定一次電流時(shí)相位差在準(zhǔn)確極限條件下最大峰值瞬態(tài)誤差（%）（）（crad）TPY1601.810TPZ1180185.3 0.610（交流分量） 分析是否滿足5P20的要求，按照二次 負(fù)載為2計(jì)算，求該CT誤差為10%時(shí)的 最大一次電流。 當(dāng)電壓為16V時(shí)，二次側(cè)電流為8A， 勵(lì)磁電流為0.742，誤差為: 0.742/8.742=8.49% 當(dāng)電壓為16.5V時(shí)，二次側(cè)電流為 8.25A，勵(lì)磁電流為1.365A，誤差為: 1.365/9

11、.615=14.2% 即CT誤差為10%時(shí)二次電流在 8.742A-9.615A之間 ，對應(yīng)的一次電流 為874A到960A間，不滿足5P20的要求。 要求保護(hù)區(qū)內(nèi)故障時(shí)電流互感器誤差不致影響保護(hù)可靠動(dòng)作。 要求保護(hù)區(qū)外最嚴(yán)重故障時(shí)電流互感器誤差不會(huì)導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作或無選擇性動(dòng)作。 （3）重點(diǎn)分析主變高壓側(cè)中性點(diǎn)零序電流IB0波形 畸變的原因。 根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)和V-A特性判斷1500A一次穩(wěn)態(tài)電流下CT是否會(huì)飽和？會(huì)飽和會(huì)飽和 這只CT選型是否合適？ 要求保護(hù)區(qū)內(nèi)故障時(shí)電流互感器誤差不致影響保護(hù)可靠動(dòng)作。 要求保護(hù)區(qū)外最嚴(yán)重故障時(shí)電流互感器誤差不會(huì)導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作或無選擇性動(dòng)作。 因?yàn)橐淮坞娏髦堤?/p>

12、，進(jìn)入了電流互感器飽和區(qū)域，導(dǎo)致二次電流不能正確的傳變一次電流。 主要因素：短路電流幅值、二次回路的阻抗、電流互感器的工頻勵(lì)磁阻抗、電流互感器匝數(shù)比和剩磁等 短路暫態(tài)過程中，短路電流可能存在非周期分量而嚴(yán)重偏移，大量非周期分量的存在，電流互感器進(jìn)入飽和區(qū)域 電流互感器的一次額定電流應(yīng)大于回路可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流； 應(yīng)滿足短時(shí)熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定電流的要求； 由同一母線引出的各回路，電流互感器的變比應(yīng)盡可能一致； 應(yīng)與國標(biāo)的一次電流標(biāo)準(zhǔn)一致，盡量不采用非標(biāo)。 電流互感器額定二次電流Isn為1A和5A兩類。 在相同一次額定電流，相同額定輸出容量的情況下，采用1A比采用5A的電流互感器匝數(shù)大5倍，二次繞

13、組匝數(shù)大5倍，開路電壓高，內(nèi)阻大，勵(lì)磁電流小，制造難度大，價(jià)格高。但采用1A可以大幅降低電纜的有功損耗，在相同條件下，可增加電流回路的允許長度。 220kV及以上選擇1A。 110kV及以下選擇5A。 額定電流限值一次電流額定電流限值一次電流Ipal：電流互感器能滿足符合誤差要求的最大一次電流值，即在互感器的一次側(cè)流過該值電流時(shí)，其復(fù)合誤差不會(huì)超過允許值。 準(zhǔn)確級(jí)：準(zhǔn)確級(jí)：指對互感器所給定的等級(jí)，其誤差在規(guī)定使用條件下應(yīng)在規(guī)定的限值之內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)有5P和10P，即在額定準(zhǔn)確限值一次電流時(shí)，復(fù)合誤差限值為5和10。 準(zhǔn)確限值系數(shù)準(zhǔn)確限值系數(shù)Kalf：電流互感器的額定準(zhǔn)確限值一次電流與額定一次電

14、流之比。常用標(biāo)準(zhǔn)值為5、l0、15、20、30、40。 電流互感器的額定準(zhǔn)確限值一次電流Ipal應(yīng)大于保護(hù)校驗(yàn)故障電流Ipcf DL/T866-2004電流互感器和電壓互感器選擇及計(jì)算導(dǎo)則 電流互感器額定二次負(fù)荷Rbn應(yīng)大于實(shí)際二次負(fù)荷Rb Ipal=2000A, Ipcf 從本次事故是無法得出的，但我們可以將系統(tǒng)估算為無窮大系統(tǒng)，考慮#4機(jī)停機(jī)情況， Ipcf可能會(huì)到3000A。Rbn =20歐,實(shí)際二次負(fù)荷根據(jù)電纜長度估算約200米,估算Rb不大于2歐中性點(diǎn)CT 100/1 5P20/20VA 額定二次極限電動(dòng)勢（Esl）為： Esl=KalfIsn(Rct+Rbn) 二次負(fù)荷僅計(jì)及電阻

15、準(zhǔn)確限值系數(shù)Kalf ，額定二次電流Isn (Esl=520V) 繼電保護(hù)性能校驗(yàn)要求的二次感應(yīng)電動(dòng)勢（Es）為： Es=KKpcfIsn(Rct+Rb) K為給定的暫態(tài)系統(tǒng), Kpcf 保護(hù)校驗(yàn)系數(shù)，Kpcf=Ipcf/Ipn (按可能最大故障電流進(jìn)行估算Es=237V) 電流互感器的額定二次極限電動(dòng)勢應(yīng)大于保護(hù)校驗(yàn)要求的二次感應(yīng)電動(dòng)勢，即： Es1Es CT飽和裕裕度K值為2.19 過飽和系數(shù)1.5（最大穩(wěn)態(tài)短路電流與額定電流限值一次電流之比）不 滿足要求。 2.對于不滿足抗飽和能力要求的電流互感器，由于實(shí)際二次負(fù)載較額定 二次負(fù)載要小很多，在過飽和系數(shù)不大的情況下，該CT的抗飽和能力 能

16、有所提高。結(jié)論：該結(jié)論：該CT的選型能夠滿足要求。的選型能夠滿足要求。 伏安特性試驗(yàn)：試驗(yàn)接線： 伏安特性試驗(yàn)：注意事項(xiàng)：（1）電流互感器的伏安特性試驗(yàn)，只對繼電保護(hù)有要求的二次繞組進(jìn)行。 （2）測得的伏安特性曲線與過去或出廠的伏安特性曲線比較，電壓不應(yīng)有顯著降低。若有顯著降低，應(yīng)檢查二次繞組是否存在匝間短路。 （3）電流表宜采用內(nèi)接法。 （4）為使測量準(zhǔn)確，可先對電流互感器進(jìn)行退磁。退磁方法：即先升至額定電流值，再降到0。l互感器：伏安特性、極性、變比電流互感器伏安特性試驗(yàn)： (1)試驗(yàn)?zāi)康模篊T伏安特性是指互感器一次側(cè)開路，二次側(cè)勵(lì)磁電流與所加電壓的關(guān)系曲線，實(shí)際上就是鐵芯的磁化曲線。試驗(yàn)

17、的主要目的是檢查互感器的鐵芯質(zhì)量，通過鑒別磁化曲線的飽和程度，以判斷互感器的繞組有無匝間短路等缺陷。 (2)試驗(yàn)方法：試驗(yàn)前將電流互感器二次繞組引線和接地線均拆除。 試驗(yàn)時(shí)，一次側(cè)開路，從二次側(cè)施加電壓，可預(yù)先選取幾個(gè)電流點(diǎn)，逐點(diǎn)讀取相應(yīng)電壓值。通入的電流或電壓以不超過制造廠技術(shù)條件的規(guī)定為準(zhǔn)。當(dāng)電壓稍微增加一點(diǎn)而電流增大很多時(shí)，說明鐵芯已接近飽和，應(yīng)極其緩慢地升壓或停止試驗(yàn)。試驗(yàn)后，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出伏安特性曲線。 伏安特性試驗(yàn)：5P20級(jí)2500A/1A勵(lì)磁特性曲線圖伏安特性試驗(yàn)：TPY級(jí)1250A/1A勵(lì)磁特性曲線圖l互感器測量級(jí)與保護(hù)級(jí)不能接錯(cuò) 使正常運(yùn)行中測量的準(zhǔn)確度降低， 使測量不準(zhǔn)

18、；電流互感器：在發(fā)生短路故障時(shí)， 由于測量繞組鐵芯設(shè)計(jì)時(shí)保證在 短路電流超過額定電流的一定倍數(shù)時(shí)，鐵芯飽和，限制了二次電流增長，以保護(hù)儀表。而繼電保護(hù)繞組鐵芯不能飽和，二次電流隨短路電流相應(yīng)增大，以使繼電保護(hù)準(zhǔn)確動(dòng)作。如果錯(cuò)接，則繼電保護(hù)可能拒動(dòng)或誤動(dòng)，而計(jì)量儀表可能燒壞。故障錄波器必須采用保護(hù)級(jí)。l10%誤差曲線測錄：準(zhǔn)確限值系數(shù)與允許二次負(fù)荷的關(guān)系曲線就是我們通常所稱的誤差曲線。10%誤差曲線：設(shè)定電流誤差10%時(shí)，m10(一次電流與額定一次電流之比)與允許二次負(fù)荷的關(guān)系曲線。曲線m10=f(Zen) 一般由制造廠給出，也可有現(xiàn)場試驗(yàn)作出： （1）測定二次繞組直流電阻Rct，計(jì)算二次繞組阻抗Z2= Rct+j Xct 。Xct一般可忽略或在0.10.2間取值。 （2）作勵(lì)磁特性曲線得到U=f(Ie)關(guān)系曲線l二次負(fù)載的實(shí)測： 自電流互感器的二次端子箱處向負(fù)載端通入交流電流，測定回路的壓降，計(jì)算電流回路每相與中性線及相間的阻抗(二次回路負(fù)擔(dān)) 。 電流互感器二次的負(fù)荷為其輸出電壓的與輸出的電流之比；Zfh=U2/I2。其值的大小與電流互感器的接線方式、故障類型有關(guān) 。l10%誤差曲線的使用： (1) 已知m10的值后,從該曲線上就可很方便地得出允許的負(fù)載阻抗。 (2) 已