CT案例分析(201211)

1、电力研究院电力研究院2021年12月 昆明 故障情况简介： 1月22日18 :41某电厂500kV出线发生C相瞬时性接地故障，两侧线路保护动作，故障快速切除，重合闸动作成功，同时电厂#3、#4主变压器的两套零序差动保护跳500kV #5311、#5313断路器及#4机出口041断路器。 一次主接线： 一次主接线： 当时运行方式： 500kV线路运行，厂内500kV断路器5311、5312、5313合环运行，#3、#4主变压器（同型号）运行，#3机组停机，#4发电机通过#4主变并网运行，有功130MW，无功-70MVar。 故障后检查500kV电缆及3、4号主变压器一次设备状况，未发现异常。 保

2、护动作情况： 18:41:31:134 电厂500kV出线发生C相瞬时性接地故障； 18:41:31:147 线路主一保护RCS931DMM电流差动保护 动作； 18:41:31:156 线路主二保护RCS902DFZ光纤纵联距离、 光纤纵联零序保护动作； 18:41:31:173 500kV 5312断路器C相跳闸, 1020ms 后重 合闸动作合上5312断路器C相。 18:41:31:158 500kV 5313断路器C相跳闸; 线路保护动作正确，重合闸动作正确。 保护动作情况： 18:41:31:139 500kV 3号主变第一套保护（RCS-985)、 4号主变第一套保护（RCS-9

3、85) 、 4号主变第二套保护（RCS-985) 零序差动保护动作； 18:41:31:146 500kV 3号主变第二套保护（RCS-985)零 序差动保护动作； 18:41:31:320 500kV 5311断路器三相跳闸； 18:41:31:254 500kV 5313断路器三相跳闸。主变零序差动保护不正确动作。看录波图讨论下列问题：（1）请分析判断主变零差保护CT极性接线正确与 否？（2）根据相关事故动作报告，请计算故障时线路和 #3、4主变高压侧零序电流。（3）分析即主变高压侧中性点零序电流IB0波形畸 变的原因。（1）请分析判断主变零差保护CT极性接线正确与 否？ 由于故障点位于主

4、变区外，由保护录波图中性点零序电流IB0与高压侧自产零序电流IH10同极性，RCS985TW计算差流时直接算两个电流的差值，因此可以判定主变零差保护CT极性接线正确。（2）根据相关事故动作报告，请计算故障时线路和 #3、4主变高压侧零序电流。 法一：线路主一保护动作报告上故障零序电流值2.40A，线路主二保护动作报告上故障零序电流值2.26A。线路CT变比为1250/1，对应一次侧零序电流值为3000A（以主一保护所测故障零序电流计算），考虑到电厂3、4号主变型号一样，零序阻抗基本相等。每台变压器高压侧流过零序电流一次值应均为1500A左右。 （2）根据相关事故动作报告，请计算故障时线路和 #

5、3、4主变高压侧零序电流。 法二：从主变零差保护动作波形看，3号主变当时空载状态，基本没有负荷电流，故障录波显示零序分量IHA1=1.21A，IHB1=1.22A，IHC1=1.22A，主变高压侧CT变比400/1，主变中性点零序CT变比100/1。主变高压侧自产零序电流二次值IH02=3.65A，对应一次值IH01=1460A。 从故障波形中可以看到保护装置主变高压侧自产零序电流IH10=14.75In，该装置零序电流In采用中性点零序CT的一次额定值即100A，所以装置自产零序电流一次值约为1475A，跟之前计算主变高压侧零序电流值基本吻合。 通过序网络分析，可以得出#3、#4变压器故障电

6、流不同的原因。（3）重点分析主变高压侧中性点零序电流IB0波形 畸变的原因。 根据铭牌数据和V-A特性判断1500A一次稳态电流下CT是否会饱和？ 这只CT选型是否合适？ CT特性分析：主变中性点零序CT（合同要求该电流互感器准确级为5P20、容量20VA），进行伏安特性试验，试验曲线如下： 主变中性点CT伏安特性曲线型号：SH-LXK40产品编号7046变比100/1电流互感器稳态误差相量图 电流误差的百分数用下式表示:%100112IIIKni%100)sin(010IIODACODADi 相位误差（角误差）： cradIIODBCi%100)cos(%100sin010复合误差： Tnc

7、dtiikTI021211100 -一次电流的有效值； -一次电流的瞬时值： -二次电流的瞬时值； -额定电流比；T-一个周波的时间。1I1i2inkTA一次过电流并进入饱和段时，一、二次及励磁电流的波形示意图 因为电流互感器的非线性条件使励磁电流出现了高次谐波，所以复合误差不合适用相量图表示，在这种情况下应用复合误差的概念就显得极为重要。-摘自GB1208-2006C4 如果忽略磁化曲线的非线性，复合误差就是励磁电流对一次如果忽略磁化曲线的非线性，复合误差就是励磁电流对一次电流的百分比。由于励磁电流落后二次电流电流的百分比。由于励磁电流落后二次电流9090( (假若二次负载假若二次负载是阻性

8、的是阻性的) )，复合误差比按一次电流与二次电流（两者归算到同，复合误差比按一次电流与二次电流（两者归算到同一侧）幅值之差计算出的比差大得多。比如复合误差为一侧）幅值之差计算出的比差大得多。比如复合误差为10%10%时，时，比差只有比差只有0.5%0.5%，反过来，若比差为，反过来，若比差为10%10%，复合误差为，复合误差为43.6%43.6%。按复。按复合误差规定的精度比按比误差的精度高得多。反之若按比差计算合误差规定的精度比按比误差的精度高得多。反之若按比差计算差动不保护的不平衡电流，保护有失去选择性的危险。差动不保护的不平衡电流，保护有失去选择性的危险。当铁芯未饱和时，复合误差可以认为

9、是全误差。全误差为励磁当铁芯未饱和时，复合误差可以认为是全误差。全误差为励磁电流与一次电流之比的百分数。电流与一次电流之比的百分数。 参考高压电网继电保护原理与技术参考高压电网继电保护原理与技术-P289 朱声石朱声石l电流互感器基础：级别：P级、TP级 P级是一般保护用电流互感器，其误差是在稳态、正弦一次电流条件 下的误差。额定准确限值系数：5、10、15、20、30准确级在额定一次电流时电流误差（%）在额定一次电流时相位差在额定准确限值一次电流时复合误差（%）（）（crad）5P1601.8510P3-10l电流互感器基础：级别：P级、TP级 TP级用于有暂态误差要求的保护中，分成四种：T

10、PS、TPX、TPY、TPZ； TPY级：准确限值规定为指定的暂态循环中的峰值瞬态误差，剩磁通不超过饱和磁通的10% 。准确级在额定一次电流时电流误差（%）在额定一次电流时相位差在准确极限条件下最大峰值瞬态误差（%）（）（crad）TPY1601.810TPZ1180185.3 0.610（交流分量） 分析是否满足5P20的要求，按照二次 负载为2计算，求该CT误差为10%时的 最大一次电流。 当电压为16V时，二次侧电流为8A， 励磁电流为0.742，误差为: 0.742/8.742=8.49% 当电压为16.5V时，二次侧电流为 8.25A，励磁电流为1.365A，误差为: 1.365/9

11、.615=14.2% 即CT误差为10%时二次电流在 8.742A-9.615A之间 ，对应的一次电流 为874A到960A间，不满足5P20的要求。 要求保护区内故障时电流互感器误差不致影响保护可靠动作。 要求保护区外最严重故障时电流互感器误差不会导致保护误动作或无选择性动作。 （3）重点分析主变高压侧中性点零序电流IB0波形 畸变的原因。 根据铭牌数据和V-A特性判断1500A一次稳态电流下CT是否会饱和？会饱和会饱和 这只CT选型是否合适？ 要求保护区内故障时电流互感器误差不致影响保护可靠动作。 要求保护区外最严重故障时电流互感器误差不会导致保护误动作或无选择性动作。 因为一次电流值太大

12、，进入了电流互感器饱和区域，导致二次电流不能正确的传变一次电流。 主要因素：短路电流幅值、二次回路的阻抗、电流互感器的工频励磁阻抗、电流互感器匝数比和剩磁等 短路暂态过程中，短路电流可能存在非周期分量而严重偏移，大量非周期分量的存在，电流互感器进入饱和区域 电流互感器的一次额定电流应大于回路可能出现的最大负荷电流； 应满足短时热稳定、动稳定电流的要求； 由同一母线引出的各回路，电流互感器的变比应尽可能一致； 应与国标的一次电流标准一致，尽量不采用非标。 电流互感器额定二次电流Isn为1A和5A两类。 在相同一次额定电流，相同额定输出容量的情况下，采用1A比采用5A的电流互感器匝数大5倍，二次绕

13、组匝数大5倍，开路电压高，内阻大，励磁电流小，制造难度大，价格高。但采用1A可以大幅降低电缆的有功损耗，在相同条件下，可增加电流回路的允许长度。 220kV及以上选择1A。 110kV及以下选择5A。 额定电流限值一次电流额定电流限值一次电流Ipal：电流互感器能满足符合误差要求的最大一次电流值，即在互感器的一次侧流过该值电流时，其复合误差不会超过允许值。 准确级：准确级：指对互感器所给定的等级，其误差在规定使用条件下应在规定的限值之内。标准准确级有5P和10P，即在额定准确限值一次电流时，复合误差限值为5和10。 准确限值系数准确限值系数Kalf：电流互感器的额定准确限值一次电流与额定一次电

14、流之比。常用标准值为5、l0、15、20、30、40。 电流互感器的额定准确限值一次电流Ipal应大于保护校验故障电流Ipcf DL/T866-2004电流互感器和电压互感器选择及计算导则 电流互感器额定二次负荷Rbn应大于实际二次负荷Rb Ipal=2000A, Ipcf 从本次事故是无法得出的，但我们可以将系统估算为无穷大系统，考虑#4机停机情况， Ipcf可能会到3000A。Rbn =20欧,实际二次负荷根据电缆长度估算约200米,估算Rb不大于2欧中性点CT 100/1 5P20/20VA 额定二次极限电动势（Esl）为： Esl=KalfIsn(Rct+Rbn) 二次负荷仅计及电阻

15、准确限值系数Kalf ，额定二次电流Isn (Esl=520V) 继电保护性能校验要求的二次感应电动势（Es）为： Es=KKpcfIsn(Rct+Rb) K为给定的暂态系统, Kpcf 保护校验系数，Kpcf=Ipcf/Ipn (按可能最大故障电流进行估算Es=237V) 电流互感器的额定二次极限电动势应大于保护校验要求的二次感应电动势，即： Es1Es CT饱和裕裕度K值为2.19 过饱和系数1.5（最大稳态短路电流与额定电流限值一次电流之比）不 满足要求。 2.对于不满足抗饱和能力要求的电流互感器，由于实际二次负载较额定 二次负载要小很多，在过饱和系数不大的情况下，该CT的抗饱和能力 能

16、有所提高。结论：该结论：该CT的选型能够满足要求。的选型能够满足要求。 伏安特性试验：试验接线： 伏安特性试验：注意事项：（1）电流互感器的伏安特性试验，只对继电保护有要求的二次绕组进行。 （2）测得的伏安特性曲线与过去或出厂的伏安特性曲线比较，电压不应有显著降低。若有显著降低，应检查二次绕组是否存在匝间短路。 （3）电流表宜采用内接法。 （4）为使测量准确，可先对电流互感器进行退磁。退磁方法：即先升至额定电流值，再降到0。l互感器：伏安特性、极性、变比电流互感器伏安特性试验： (1)试验目的：CT伏安特性是指互感器一次侧开路，二次侧励磁电流与所加电压的关系曲线，实际上就是铁芯的磁化曲线。试验

17、的主要目的是检查互感器的铁芯质量，通过鉴别磁化曲线的饱和程度，以判断互感器的绕组有无匝间短路等缺陷。 (2)试验方法：试验前将电流互感器二次绕组引线和接地线均拆除。 试验时，一次侧开路，从二次侧施加电压，可预先选取几个电流点，逐点读取相应电压值。通入的电流或电压以不超过制造厂技术条件的规定为准。当电压稍微增加一点而电流增大很多时，说明铁芯已接近饱和，应极其缓慢地升压或停止试验。试验后，根据试验数据绘出伏安特性曲线。 伏安特性试验：5P20级2500A/1A励磁特性曲线图伏安特性试验：TPY级1250A/1A励磁特性曲线图l互感器测量级与保护级不能接错 使正常运行中测量的准确度降低， 使测量不准

18、；电流互感器：在发生短路故障时， 由于测量绕组铁芯设计时保证在 短路电流超过额定电流的一定倍数时，铁芯饱和，限制了二次电流增长，以保护仪表。而继电保护绕组铁芯不能饱和，二次电流随短路电流相应增大，以使继电保护准确动作。如果错接，则继电保护可能拒动或误动，而计量仪表可能烧坏。故障录波器必须采用保护级。l10%误差曲线测录：准确限值系数与允许二次负荷的关系曲线就是我们通常所称的误差曲线。10%误差曲线：设定电流误差10%时，m10(一次电流与额定一次电流之比)与允许二次负荷的关系曲线。曲线m10=f(Zen) 一般由制造厂给出，也可有现场试验作出： （1）测定二次绕组直流电阻Rct，计算二次绕组阻抗Z2= Rct+j Xct 。Xct一般可忽略或在0.10.2间取值。 （2）作励磁特性曲线得到U=f(Ie)关系曲线l二次负载的实测： 自电流互感器的二次端子箱处向负载端通入交流电流，测定回路的压降，计算电流回路每相与中性线及相间的阻抗(二次回路负担) 。 电流互感器二次的负荷为其输出电压的与输出的电流之比；Zfh=U2/I2。其值的大小与电流互感器的接线方式、故障类型有关 。l10%误差曲线的使用： (1) 已知m10的值后,从该曲线上就可很方便地得出允许的负载阻抗。 (2) 已