作者：冯跃亮,王伟嘉,周刚(国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司,浙江 嘉兴 314000)
：分析了一起主变电抗器故障跳闸事件。经过对一、二次设备的检查和分析，发现电抗器设备正常，二次保护设施的保护动作行为正确，进一步分析电抗器合闸波形发现合闸瞬间存在直流偏磁现象，引起电流互感器饱和，同时首端电流互感器的抗饱和度比较差，导致电抗器投切瞬间产生差流并超过保护定值，最终使保护动作跳闸。该事件提醒我们需重视电力设备的质量上的问题，验收环节应做到严谨、细致，避免再次发生此类事件。
作者简介：冯跃亮（1977—），男，浙江嘉兴，工程师，主要是做电力工程及其自动化的研究。
王伟嘉（1994—），男，浙江嘉兴，助理工程师，主要是做变电运检方面的研究。
周刚（1966—），男，浙江湖州人，高级工程师，高级技师，主要是做电气试验方面的研究。
电力系统中由于出现故障，继电保护设施会作用于断路器，将故障部分从电网中迅速切除，保证电网的无故障部分正常运行。电流互感器作为电力数据的采集单元，对继电保护设施的准确动作起到至关重要的作用，如果电流互感器存在问题，就会引起断路器的误动作，影响电网的安全稳定运行。为了尽最大可能避免此类事故的发生，需要严格把关电流互感器的设备质量，提升对关键电气参数的重视，保证电网的供电可靠性。
调度监控在AVC 投入某变电站主变电抗器后，其保护动作跳开电抗器断路器。现场检查主变低抗A 相比率差动保护动作（动作值0.5Ie，Idc = 0.579Ie），保护正确动作。运维人员对一、二次设备初步检查未见异常。
该电抗器为BKS-60000/35 型三相一体油浸式电抗器，于2017 年8 月1 日生产，2018 年3 月27 日投运。该电抗器为前置投切方式，投切开关为LW36-72.5W/T4000-50型弹簧开关。电抗器采用差动保护，电抗器首端采用独立流变，互感器为LB6-35W3 型油浸电流互感器，电抗器尾端电流互感器采用套管流变，电抗器接入差动保护的电流互感器次级采用5P30。该电抗器接入AVC 后平均每天投切一次，至今未见异常。
在设备跳闸前，该组电抗器结合检修开展过一次检修试验，电抗器试验[1]（包括绝缘电阻、吸收比、泄露电流、直流电阻等），试验情况正常，试验结束后电抗器正常复役。
故障跳闸后，对该组电抗器取油样。油样呈透明状，无杂质或悬浮物。油中酸性产物会使其导电性增高，降低油的绝缘性能，高温时会加快绝缘材料老化和腐蚀。如果油的含水量增加，也会导致绝缘性能直线下降并促使油老化。测试介质损耗因数能判断油老化与污染程度。击穿电压可以检验油耐受极限电应力的情况，若油中存在杂质颗粒会对击穿电压产生较大影响。油色谱分析能够分析油中溶解的气体，判断潜在放电、过热等故障。经过试验测定，电抗器油样情况正常。
小和相位构成的一种保护。在理想情况下，当电力设备正常运行或发生外部故障时，流经差流回路的电流为0，而实际上由于磁饱和特性、励磁电流等因素的影响，差流回路一定存在不平衡电流，一旦其超过差动继电器的动作整定值时，会导致差动保护的误动作。为避免区外故障时微机保护的误动作，往往采用比率差动式继电器，其动作电流随不平衡电流的增大而按比率增大，并且增速也快于不平衡电流[3]。比率差动动作曲线 比率差动动作曲线
当发生区外故障时，如果短路电流增大，制动电流也随之增大，从而防止了区外故障时发生差动保护的误动作。对保护动作行为做多元化的分析，该电抗器保护取首端独立电流互感器电流与油抗尾端套管电流互感器电流做比率差动保护。根据获得的保护波形记录，电抗器保护比率差动动作时，A 相差流达到0.579Ie，大于差动动作值Icdqd=0.5Ie，满足保护动作条件，保护动作行为正确。2）分析电抗器的合闸波形，通过现场检查开关跳闸当天该电抗器投入后保护录波波形，如图2 所示，三相电流均偏向时间轴一侧，其中A 相偏移程度最大，即出现较大的直流分量，同时首端电流中二次谐波含量比较大，导致这一现象的原因是：电抗器作为电感元件，电流不能突变，在合闸瞬间电流只能从零缓慢上升，如果合闸角合适（电压角度为90°或270°，电流角度为0°或180°），那么电流正好经过0 点，波形完全对称；如果合闸瞬间电流角度不在0°或180°，那么电流将从零点开始慢慢爬升，根据，电流将在电压等于0°或180°时爬到峰顶，由此导致电流偏于时间轴一侧。观察图2 波形，三相电流峰峰值基本一致，仅有波形整体偏移的区别，首端波形与尾端波形对比分析来看，首端波形的畸变明显较尾端电流互感器大。
图2 中，IA1.IB1 和IC1 为电抗器首端电流互感器电流，IA2.IB2 和IC2 为电抗器尾端套管电流互感器电流，正常首端和尾端电流互感器方向均指向电抗器。一般的情况首端电流互感器与尾端电流互感器电流之和为零。进一步对该组电抗器其他的投切时段的波形展开分析，如图3 所示。图3 中电抗器投入时刻，B、C 相电流同样出现非常明显的偏移，保护内部录波B 相差流值基波分类最大0.605Ie，此时制动电流不满足动作条件，保护未动作。进一步分析其他月份几次投切情况，均有类似情况，电抗器投切时首端电流互感器的波形畸变均比较明显。
关于电流互感器采样波形产生畸变原因的分析：电力系统采用了多种方式抑制谐波电流。在谐波源处吸收谐波电流，目前常采用无源滤波装置和有源滤波装置等，无源谐波滤装置也称LC 滤波器，一般滤除谐波量为20% ～ 50%；有源谐波滤除装置是在无源装置的基础上发展起来的，在其额定无功功率范围内，可实现完全滤波。加装静止无功补偿装置，可有效减小波动的谐波量，同时抑制电压波动和三相不平衡。通过现场检测也证实电流的谐波分量大小符合电网运行要求，一次电流本身不含有高次谐波。同时电力系统的运行需满足用电负荷的需求，互感器应运行在磁化曲线的线型区域，不会有弱磁现象发生。
同时为避免变压器或者电抗器等区外故障等状态下饱和使比率差动保护误动，利用二次电流中的二次和三次谐波含量来判别是否饱和，若差动电流为电流互感器饱和引起的，则闭锁比率差动保护。一般主变或电抗器内部严重故障，电流互感器饱和时，将使比率差动保护被闭锁。因而此时是差动速断保护起作用，不考虑励磁涌流、电流互感器饱和等影响，只要差流的有效值大于差动速断定值，将迅速动作切除故障设备。
一般情况下，电流互感器饱和会引起比率差动保护的闭锁，但由于设备抗饱和能力、磁场饱和判别能力的差别，有几率会使闭锁不成功。同时，此次事故不是由于区外故障导致的，不存在大量的高次谐波来提供饱和的判据，所以保护设施没有闭锁比率差动保护。
综合分析该组电抗器跳闸及投切情况，电流的畸变极可能是由于电流互感器饱和引起。由于该电流互感器准确级为5P30，在30 倍额定电流时能保证5% 的采样精度，而该次动作中最大电流有效值不超过1.5Ie，因此不是由于电流幅值过大而引起的。通过前面分析合闸时电抗器电流有较大的直流分量，而直流分量会引起
抗饱和度比较差的问题，导致电抗器在投入后产生差流并超过保护定值动作跳闸。3）对不正常的情况进行比对，发现该电抗器首端电流互感器生产厂商为某电感器厂家，尾端电流互感器为油抗厂家自带的套管电流互感器，首尾段电流互感器存在一定的差异。同时该电感器厂家在其他变电站的电抗器投入操作中已发生过跳闸现象。跳闸缘由分析为该间隔流变直流偏磁[5]导致电流互感器（电抗器开关电流互感器或保护设施内部辅助小电流互感器两者之一）饱和，引起二次电流波形畸变，使保护采样值减小，达到低流保护整定值，造成保护动作跳闸，其电流采样情况与本次跳闸时录波显示基本一致，如图4中IC 电流。
综上所述，造成该电抗器在合闸瞬间比率差动保护动作跳闸的原因为直流偏磁导致电流互感器饱和，同时电抗器首、末端电流互感器特性不一致引起二次电流波形畸变程度不一样，由此产生差流，达到比率差动保护整定值，造成保护动作跳闸。
抗饱和度试验，分析电抗器电流互感器传变特性是不是真的存在异常。如果确认该电抗器首端电流互感器存在异常，则对该组流变来更换，并依据相应的试验数据结果，研究电抗器电流互感器饱和原因，整理完整的设备缺陷报告，指导以后工作的开展。
抗饱和度和不同厂家产品差异性对保护动作可靠性的影响。所以在以后的互感器验收中需将此项作为一个重要标准，从而避免类似异常又出现，保证电网的安全稳定运行。
[2] 陈建玉,孟宪民,张振旗,等.电流互感器饱和对继电保护影响的分析及对策[J].电力系统自动化,2000(6):54-56.
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