在變電站的設(shè)計(jì)中，往往把精力放在主要設(shè)備特性的分析和選型上，而忽視了電流互感器特性的分析與判斷，尤其是斷路器的內(nèi)附電流互感器。但在電力系統(tǒng)故障時(shí)，保護(hù)用電流互感器，在最大短路電流的情況下，其比差不得超過(guò)10，否則會(huì)造成繼電保護(hù)裝置的拒動(dòng)或誤動(dòng)。現(xiàn)就某座35kV變電站因保護(hù)用電流互感器選型不合理，致使繼電保護(hù)多次越級(jí)跳閘，造成全站失電的事故教訓(xùn)，介紹保護(hù)用電流互感器選型的重要性及其簡(jiǎn)易選型方法。

1事故概況

某35kV變電站建于1992年9月，采用晶體管式“四合一”集控臺(tái)作為全站的控制、保護(hù)裝置，35kV斷路器采用DW8-35型，10kV斷路器采用LW3-10I型，保護(hù)皆采用斷路器的LRD型套管電流互感器。該站投運(yùn)后，分別在1993年的6月和7月連續(xù)發(fā)生兩次主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作造成全站失電的事故，而在此之前，線路保護(hù)曾經(jīng)正確動(dòng)作過(guò)，且保護(hù)的制造廠家經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查也承認(rèn)差動(dòng)保護(hù)存在一些缺陷，因此沒有懷疑保護(hù)用電流互感器的特性。經(jīng)過(guò)廠家的檢查處理，以后再?zèng)]有發(fā)生類似事故，因此形成一個(gè)誤導(dǎo)：事故是由保護(hù)裝置本身誤動(dòng)造成的，也致使后來(lái)的事故分析和處理走了彎路。

2000年6月，該站進(jìn)行了整體改造，除主變和隔離開關(guān)外，更換了其它所用設(shè)備，二次設(shè)備采用微機(jī)型綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，主變的10kV側(cè)增加了三段式電流保護(hù)作，為主變的后備保護(hù)，10kV斷路器采用LW3-10II型，配LRD-10型套管電流互感器，提供保護(hù)裝置的動(dòng)作電流。該站經(jīng)過(guò)改造投運(yùn)后的一年多的時(shí)間內(nèi)，發(fā)生過(guò)幾次線路故障跳閘，線路保護(hù)都正確動(dòng)作，主變的差動(dòng)和后備保護(hù)沒有發(fā)生誤動(dòng)作，也就再次誤認(rèn)為以前的結(jié)論是正確的。此想法剛形成不久，在2002年4月6日的0點(diǎn)26分，主變低后備保護(hù)過(guò)流速段動(dòng)作，主變10kV側(cè)斷路器跳閘，全站停電。在接到值班員的匯報(bào)時(shí)，曾懷疑過(guò)以前的結(jié)論，因?yàn)樵撜静捎玫木C合自動(dòng)化系統(tǒng)在其它站已經(jīng)有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，保護(hù)裝置可靠性很高。是否在一次設(shè)備上存在某種缺陷，但現(xiàn)場(chǎng)情況又打消了此念頭，因現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)某條線路的保護(hù)裝置液晶顯示“裝置本機(jī)故障”告警信號(hào)，其它線路也試送成功且在該線路上確實(shí)發(fā)現(xiàn)了短路點(diǎn)，因此判斷為該線路保護(hù)裝置拒動(dòng)而造成了越級(jí)跳閘。現(xiàn)場(chǎng)更換了該線路微機(jī)保護(hù)裝置的主板，并在二次回路做了斷路器的聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)，保護(hù)動(dòng)作正常。線路處理完缺陷后送電成功。可以看出這次事故跳閘的分析結(jié)果還是堅(jiān)持了以前的結(jié)論：保護(hù)裝置拒動(dòng)而造成的越級(jí)跳閘。實(shí)際上存在的缺陷還是沒有解決。2002年7月8日，雷雨天氣，9時(shí)16分，主變10kV側(cè)斷路器限時(shí)速斷保護(hù)動(dòng)作(故障電流為18.7A，定值為17.2A)，斷路器跳閘，又一次造成全站失電。現(xiàn)場(chǎng)主變低后備保護(hù)箱液晶顯示A、B、C故障，過(guò)流速斷出口，有10kV兩條線路的保護(hù)箱液晶顯示“保護(hù)啟動(dòng)”，但沒有動(dòng)作跳閘。請(qǐng)示調(diào)度后，對(duì)10kV其它線路逐條試送電成功，該兩條線路進(jìn)行尋線檢查。經(jīng)檢查：其中一條線路在23號(hào)桿中導(dǎo)線，被雷擊在邊相導(dǎo)線上造成相間短路。另一條線路7號(hào)桿高壓熔斷器下導(dǎo)線被雷擊斷落，三相有短路痕跡。按照實(shí)際情況，兩條線路的保護(hù)都應(yīng)動(dòng)作跳閘，難道兩套線路保護(hù)裝置都有故障？但現(xiàn)場(chǎng)在二次側(cè)進(jìn)行升流試驗(yàn)裝置無(wú)異常。可見10kV系統(tǒng)的一次設(shè)備存在著一個(gè)共性缺陷，必須對(duì)保護(hù)用電流互感器進(jìn)行特性試驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)一條線路的兩只保護(hù)用電流互感器（LRD-10型，變比75/5）用大電流發(fā)生器進(jìn)行特性試驗(yàn)（在一次側(cè)升流，帶二次負(fù)載），數(shù)據(jù)如表1（兩只TA數(shù)據(jù)相似）所示。

分析表1的數(shù)據(jù)可以看出，該型號(hào)的互感器在通過(guò)4倍的額定電流時(shí)鐵芯已趨飽和，二次側(cè)的極限輸出在24A左右，線路短路故障時(shí)，達(dá)不到速斷保護(hù)的動(dòng)作值（40A），造成線路保護(hù)的拒動(dòng)。對(duì)另一條線路的兩只保護(hù)用電流互感器（LRD-10型，變比100/5）的試驗(yàn)結(jié)果也是如此。可見該類型的電流互感器的特性不能滿足保護(hù)的要求。雖然結(jié)論出來(lái)了，但有兩個(gè)疑點(diǎn)須進(jìn)行分析。

采用同類型互感器的主變10kV側(cè)的后備保護(hù)為什么能夠正確動(dòng)作？查閱保護(hù)定值單，主變10kV側(cè)互感器的變比為600/5，限時(shí)速斷保護(hù)定值為17.2A，故障時(shí)互感器只要通過(guò)3倍多的額定電流就能達(dá)到保護(hù)的動(dòng)作值，此時(shí)互感器并沒有飽和，保護(hù)能夠正確動(dòng)作。

在1993年7月至2002年4月期間，為什么線路多次故障，保護(hù)裝置能夠正確動(dòng)作，而沒有造成越級(jí)跳閘？查閱相關(guān)的保護(hù)動(dòng)作記錄，這期間都是線路的定時(shí)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘。因定時(shí)過(guò)流保護(hù)的動(dòng)作值較小，達(dá)不到互感器的飽和點(diǎn)，因而能夠正確動(dòng)作，沒有發(fā)生越級(jí)跳閘事故。這也是缺陷這么多年沒能發(fā)現(xiàn)的一個(gè)重要原因之一。

至此，可以有如下結(jié)論：以前發(fā)生的多次越級(jí)跳閘事故，皆是保護(hù)用電流互感器的特性不滿足要求造成的。

2采取的措施

該站所有的10kV出線都有單獨(dú)的測(cè)量、計(jì)量電流互感器，型號(hào)為L(zhǎng)ZZW-10，準(zhǔn)確級(jí)0.5/10P，10P繞組沒有使用，將所有出線保護(hù)的電流回路改接在該類互感器的10P繞組上，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試滿足保護(hù)的要求。經(jīng)過(guò)半年的運(yùn)行實(shí)踐，在2002年的9月15日和12月3日分別發(fā)生兩次線路短路故障，線路的限時(shí)速斷保護(hù)都正確動(dòng)作，沒有發(fā)生越級(jí)跳閘事故，說(shuō)明困擾多年的缺陷已經(jīng)消除。

3經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)

這一缺陷自建站以來(lái)隱藏了10年才得以消除，期間可吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)很多，值得設(shè)計(jì)和檢修人員去認(rèn)真思考，避免類似事故的再次發(fā)生。

事故分析不應(yīng)墨守常規(guī)，盲目遵循以前的結(jié)論，往往容易形成誤區(qū)。視野應(yīng)開闊，分析應(yīng)全面。

設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)忽視保護(hù)用電流互感器選型的重要性。

首先，保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)采用保護(hù)級(jí)，如果采用了測(cè)量級(jí)，其特性肯定不會(huì)滿足要求。因?yàn)榛ジ衅鞯臏y(cè)量級(jí)繞組為防止在系統(tǒng)短路時(shí)電流過(guò)大，燒毀測(cè)量?jī)x表和計(jì)量設(shè)備，其結(jié)構(gòu)上采取了限制電流輸出的措施，最大輸出電流大約在額定電流的2～3倍左右。

其次，盡管設(shè)計(jì)時(shí)沒有具體的設(shè)備進(jìn)行其10誤差曲線的測(cè)試，但大多生產(chǎn)廠家在樣本上都提供了電流互感器的伏安特性曲線，可以利用該曲線進(jìn)行互感器的選擇。現(xiàn)提供一種簡(jiǎn)易的選型辦法：假如某套電流保護(hù)的速斷定值為30A，二次回路的阻抗為0.8Ω（此值如果無(wú)法實(shí)測(cè)，可依據(jù)以前類似的二次回路的實(shí)測(cè)值），要選用的某型號(hào)的電流互感器伏安特性曲線如圖1所示。

假設(shè)從曲線中查出的飽和點(diǎn)電壓為65V，按照上述參數(shù)進(jìn)行計(jì)算：30A（速斷定值）×0.8Ω（二次回路阻抗）計(jì)算結(jié)果24V小于飽和點(diǎn)電壓65V，此互感器可以采用。如果計(jì)算結(jié)果大于互感器的飽和電壓，那么該型號(hào)的電流互感器不得選用，否則會(huì)造成保護(hù)的拒動(dòng)。

主變的差動(dòng)保護(hù)除要進(jìn)行上述計(jì)算比較外，還必須注意各側(cè)電流互感器的伏安特性曲線盡量一致，減少回路的不平衡電流，防止保護(hù)誤動(dòng)作。