1 前言
　　2002年6月5日傍晚，武汉市武昌关山变电站周围出现雷雨天气，大雨伴着大风降至变电站及周围。17时06分06秒，关山站监控系统事故音响启动，监控信息显示: 220kV关凤线主I、主II高频距离保护出口、220kV 2号母线母差保护动作。运行于该母线上的所有开关分闸，220kV 2号母线失压。检查后初步断定，造成母线母差保护动作的原因是关凤线A、B两相CT顶部金属罩间击穿放电所致。
　　关凤线CT为SF6绝缘，正常运行时，SF6压力是0.38Mpa,低于0.35Mpa时报警。故障后检查SF6压力为0.38Mpa, 压力正常，说明故障是雷雨大风造成。本文只对这起故障的疑点和继电保护动作的行为作进一步分析。

2 故障录波图形及故障过程分析
2.1故障录波图
　　为便于以后分析，以IA、IB、IC分别表示A、B、C相的一次电流，对应的二次电流分别以Ia、Ib、Ic表示，以3I0表示零序电流。图1为故障时，关山站关凤线电流录波图形。

图1 故障时线电流录波图
(0.046~0.49s间部分录波图已剪切)
2.2故障电流录波图分析
　　由图1可见，录波图中出现故障电流的3个时间段: （0.046~0.49s间的部分录波波形已剪切后缩短成图1）。
　　(1)从故障时刻0s至0.046s, 关凤线IA及3IO较大，IA达19.2kA, 3IO达20.4kA。说明A相接地。
　　(2)0.49~0.56s，关凤线IA、IB及3IO较大，A、B相电流相位大致相同，A相电流IA略大于B相，达8.5kA，IB达8.1kA，3IO达16.4kA。
　　(3)0.56~0.59s，关凤线IA、IB较小，相位相反，大小相等，达1.7kA。
　　关凤线录波组CT变比是1200:1，因此，以上故障的一次电流值是按1200:1，由录波图大致折算得来的。
2.3 故障过程分析
　　根据录波图，结合保护动作情况，可以认为故障经历了3个阶段:
　　(1)关凤线发生线路A相接地故障，0.046s后，关凤线主I、主Ⅱ高频保护动作，分A相开关。
　　(2)在0.49s，关凤线凤凰山变电站侧发生A、B两相CT顶部金属罩间放电，由于线路A相接地故障并未消除，此时，B相经A相发生接地故障，0.56s，关山站220kV 2号母线差动保护动作，使运行于该母线上的所有开关分闸，并闭锁重合闸。
　　(3)0.56s关山站220kV 2号母线差动保护动作后，关山侧凤26号开关分闸，线路B相由凤凰山变电站侧供电，由于A相接地，B相经A相发生接地故障，0.59s，关凤线凤凰山侧开关分闸，故障接地点与系统分离。
2.4疑点
　　根据故障类型分析，对照录波图形，还存在几个主要问题需进一步解决:
　　(1)在故障的第2阶段，关凤线关山侧IA略大于IB，且相位相同。但在故障的第3阶段，却为什么转变成IA-IB，且相位相反呢？
　　(2)220kV 2号母差保护动作是按相配置的，动作的是哪一相？
　　(3)在故障的第3阶段，关凤线凤凰山同侧录波器录得IA=IB=36kA（数据由凤凰山变电站提供），而关山站录得的IA=IB=17kA，为什么凤凰山侧电流是关山侧的2倍？

3 故障电流分析及计算
3.1故障电流分析
　　关凤线A、B相CT的放电点是在CT顶部的金属外罩，金属外罩与CT一次绕组的连接方式决定故障电流的流向以及保护的动作范围。因此，金属外罩与CT一次线组的连接方式成为分析问题的关键。检查拆下关凤线A、B相CT一次绕组接线，发现实际接线如图2所示。
从而可知，关凤线CT一次两个绕组的串联是通过CT顶部的金属外罩实现的，而A、B相CT的放电点就在CT顶部的金属外罩，其接线原理如图3所示。

根据图3和图1，可进行如下分析:
　　(1)关凤线首先发生A相接地故障，0.046s后，关凤线两侧主I、主Ⅱ高频距离保护出口分A相开关，保护正确动作。
　　(2)A相开关分闸后，0.49s发生关凤线凤凰山侧，A、B相CT放电故障，这时，A相接地故障并未消除，故障实际上是关凤线B相经A相接地，原理如图4所示。此时，在A相二次感应到的电流IA=IB1+IB2，而B相电流由于IB1、IB2反极性流入，因此在B相二次感应到的电流由IB1-IB2组成。由于故障点靠近关山侧，IB1应远大于IB2，因此IB1+IB2略大于IB1-IB2，且相位应由IB1决定，所以A相电流略大于B相电流，且相位大致相同，这一分析结果与录波图1相吻合。

　　 (3)0.56s后2号母线母差保护动作，关山侧三相开关分闸，但凤凰山侧B相开关仍在运行中，故障转变成关凤线凤凰山侧B相经关山侧CT放电点发生A相接地，原理如图5所示。

　　关山侧A相二次感应电流Ia=Ib; A相电流与B相相等，且相位相反。在0.59s凤凰山侧保护动作，切除故障，这一结果与录波图吻合。
　　从以上（2）、（3）的分析结果可得出，在故障的第2阶段，关凤线关山侧A相故障电流值略大于B相，且相位大致相同，在故障的第3阶段，转变为A相故障电流等于B相电流，且相位相反。
3.2故障电流计算分析
　　由于CT在一次两个绕组相串联时，CT的变比是1200: 1; 而两绕组并联时，因磁通的反向，变比减小。那么，在CT一次两绕组串联时，电流只流经其中1 个绕组时，电流产生的磁通将减少一半，二次感应电流也将减小一半，此时的CT变比将减少1倍，为600: 1。因此，关凤线关山侧CT二次侧测出的感应电流值偏小一倍。
　　据此，在故障的第3阶段，关山侧的一次故障电流应按2×1.7kA计算，其值与凤凰山侧大致相同。这就是关凤线凤凰山侧A、B相电流为关山侧2倍的原因。而在故障的第2阶段，IA应按2×8.5kA，IB应按2×8.1kA计算。

4 母差保护动作分析
　　由图4可知，在关凤线两侧A相开关分闸后，220kV 2号母线A相母差感应电流是IA，母差动作整定一次值为3.0kA，IA=8.5kA＞3.0kA，因此，在0.56s A相母差动作，动作正确。
当不考虑IB2的影响时，B相母线一次电流是平衡的，即流入母线的电流和等于流出母线的电流和，但由于关凤线B相CT变比减小1倍，而其他线路CT变比没有变，因而实际上二次侧感应到流入母线的电流和等于流出母线电流和的1/2倍，二次电流不再平衡，B相母差感应电流值应为0.5Ib1，折算到一次约为8.1kA，大于整定值3.0kA，若再考虑IB2的影响，由于IB2反极性流入，实际上B相母差感应的电流值仍大于3.0kA。在0.56s，B相母差也动作。

5 结语
　　这次故障主要表现在两方面: 1、故障的发展经历了由A相接地到B相通过CT放电点接地的过程; 2、CT一次两个绕组的串接方式。借助于对故障录波图的分析，可以肯定，在整个故障发展过程中，包括线路保护，母差保护在内的继电保护动作行为是正确的。⊙