电流相间互串引起母差保护、线路差动保护的问题分析 - new

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1、电流相间互串引起母差保护、线路差动保护的问题分析-new1110kV电网母线差动、线路差动保护区外故障动作问题分析近期发现省内、外系统110kV母差保护、线路保护在区外故障出现动作的问题，特征为某一相出现故障，差流出现在其他相，且为特征很明显的毛刺电流。据调研，其他省市也曾出现过同样的问题。因此需要对该类问题进行详细分析，举一反三，是否220kV系统也有类似的问题，研究相应的措施，防止类似的问题再次出现，影响电网安全运行。经过初步研究，该问题的产生可能与CT二次回路的相间互串有关，如下图所示。由于应用于110kV线路的C

2、T饱和特性相对220kV线路CT的饱和特性较差，反应在等值阻抗的区别就是CT二次内阻较小；并且随着电网规模的发展，110kV母线的出线故障短路电流逐步增大，CT二次压降变大引起的CT饱和问题逐步变多。目前CT饱和判据普遍采用时差法（或者异步法），利用故障相的CT在故障发生瞬间没有来得及饱和的特征，当差动启动滞后故障启动时，判断为CT饱和，暂时闭锁差动保护，母线差动、线路差动的CT饱和判据采用分相判别。对于故障相，如果CT饱和，时差法是能够有效的识别出CT饱和的。但是对于非故障相，由于毛刺电流是故障相电流通过二次回路串到非

3、故障相，因此非故障相的故障启动与非故障相同时出现，保护装置无法判别非故障相的CT饱和，因此从保护装置算法上改进较难解决此类问题，同样220kV系统的CT是否也存在类似的问题，提请引起相关部门的关注的。1.1原因初步分析CT二次装置小CT如上图所示，故障相为C相，通过二次装置小CT的A相流入CT二次A411，主要特征为：（1）故障相串入到非故障相的电流是反方向，因此非故障相的毛刺电流方向和故障相电流反方向。（图中A相毛刺电流/C相瞬时电流反相）（2）故障相的电流一般不可能持续串入到非故障相，故障相的电流正好充当了非故障相的

4、去磁电流。（3）非故障相的毛刺电流一般很大，可能引起母差保护、线路差动保护启动。1.2相关解决措施随着220kV变电站110kV合环，110kV的短路容量将逐步增大，从这几起发生的故障来看，类似的问题可能会继续发生，需要对以下几个问题进行重点关注：（1）CT的饱和特性要进行测量，结合二次回路电阻进行计算，判断在目前的短路容量情况下，是否会出现同样的二次电流反串现象，引起保护频繁动作的现象；（2）需要关注二次回路中性点的接线问题，是否有接触不良的现象；（3）对于不符合条件的CT要进行更换，提高CT饱和的拐点，提高CT的变比

5、，降低CT的二次回路电阻，尤其是中性点N线的电阻，进行二次回路的改造。（4）对CT的变比、二次回路电阻、磁化特性曲线进行定量分析，对CT的饱和、二次互串进行定量分析，这需要今后更进一步的努力。1.3理论分析为了更进一步的从CT暂态饱和的角度分析，需建立相应的暂态模型，如下图所示，ua,ub,uc分别为ABC三相CT二次的压降，Ra,Rb,Rc分别为CT其相应的二次侧电阻的大小，Rn为中性点回路电阻，ia,ib,ic分别为CT二次电流。iua依据上图，可以列写出CT二次回路的微分方程，ua?ub?ua?d?adtd?bdt

6、d?cdt?Raia?La?Rbib?Lb?Rcic?Lcdiadtdibdtdicdt?(ia?ib?ic)Rn?Ln?(ia?ib?ic)Rn?Ln?(ia?ib?ic)Rn?Lnd(ia?ib?ic)dtd(ia?ib?ic)dtd(ia?ib?ic)dt将上式积分，可以得到如下表达式：tt?a??a(0)?Ra?ia(t)dt?La?ia(t)?ia(0)??3Rn?i0(t)dt?3Ln?i0(t)?i0(0)?0tt0?b??b(0)?Rb?ib(t)dt?Lb?ib(t)?ib(0)??3Rn?i0(t)d

7、t?3Ln?i0(t)?i0(0)?0t0t?c??c(0)?Rc?ic(t)dt?Lc?ic(t)?ic(0)??3Rn?i0(t)dt?3Ln?i0(t)?i0(0)?从上式可以看出，电流互感器ABC三相的磁链除了与本相的电流有关，还与中性点回路阻抗上的零序电流有关，也就是说，A相的磁链在某种程度上受到BC相二次电流的影响，为了更容易说明问题，忽略电感分量的影响，以A相CT为例，考虑故障相为C相，故障前系统为空载，因此故障时AB相电流为零。可得到：t?a??a(0)?Rn?ic(t)dt从上式可以看出如故障电流中C相

8、电流偏大，并且伴有直流分量的偏移，那么a相的磁链在一定时间内可能会逐步积累，达到A相CT的饱和值，引起电流互感器饱和，对于故障相引起的非故障相CT饱和波形特征来看，从而导致毛刺电流的出现。1.4初步仿真分析：在Matlab中进行初步的仿真计算，模拟C相故障，A相串入毛刺电流，从相位特性来看，A相的毛刺电流和此时C相的