论文部分内容阅读
[摘 要] 电流互感器是电力系统中供给继电保护、自动装置及测量仪表的重要电气设备，对其进行正确地选择与配置；及时处理电流互感器使用中出现的诸如：接线、接地、二次回路开路等问题及减轻互感器饱和对继电保护装置的影响，是电力系统，也是10KV系统安全、可靠运行的重要保证。
[关键词] 保护用电流互感器 选择 使用 饱和
随着电力行业的不断发展，继电保护在电力系统中运用变得更加广泛，各种保护装置及电能的发、送、变、配、用都离不开电流互感器的使用，它们与二次侧测量、保护装置一起，每时每刻都在监视着电力系统的运行情况，保护着电力系统的安全，所以电流互感器及其二次回路在整个电力系统中有着重要作用及影响。正确地选择及使用电流互感器对继电保护装置及电网的安全至关重要。文章中主要深入分析了10KV系统保护用电流互感器的选择及使用中容易出现的问题并探讨了解决方法。
一、保护用电流互感器的选择
（一）电流互感器的基本定义
1.定义：电流互感器是一种将大电流变换成小电流的器件，又称仪用变流器。
2.作用：是将一次系统高压电路上的大电流准确地变换为二次低压电路上的小电流，供给仪表及继电保护装置；同时具有高、低压电路的隔离作用，保证二次设备和工作人员的安全。
3.结构：主要由一次线圈、二次线圈、接线端子及绝缘支持物组成。
4.主要参数：有电压等级，准确度，变比，容量等。
5.分类：分为电磁型和数字式光电互感器。
在10KV系统中现阶段常用的电磁式电流互感器有LZZBJ9-10型支柱式全封闭电流互感器等。
（二）保护用电流互感器的选择
1.对保护用电流互感器的性能要求
要求在整定保护范围内有故障发生时，电流互感器的误差应不致影响保护装置可靠动作而保护区外发生最严重故障时，电流互感器误差不会导致保护装置误动作或无选择性动作。
2.保护用电流互感器的类型
根据国家标准GB1208-2006《电流互感器》规定，保护用电流互感器分为两大类：（1）P类（P意为保护），该类电流互感器的准确限值是由一次电流为稳态对称电流时的复合误差或励磁特性拐点来确定的；（2）TP类（TP意为暂态保护），该类电流互感器的准确限值是考虑一次电流中同时具有周期、非周期分量，并按照某种规定的暂态工作循环时的峰值误差来确定的。
在10KV电压等级中，根据系统的特点与保护要求主要采用P类电流互感器。
3.保护用电流互感器选择的原则
（1）电流互感器一次参数的选择
电流互感器的选择应满足高压一次回路的额定电压、额定电流：
a)一次额定电压必须与安装处的电网电压一致，其绝缘水能够承受电网电压长时间运行，并承受可能出现的雷击过电压，操作过电压等异常运行方式下的过电压。
b)一次额定电流应大于所在回路可能出现的最大负荷电流，当最大负荷无法确定时，可以取断路器等设备的额定值的120%。
（2）电流互感器二次参数的选择
由于继电保护装置和电流互感器已系列化在生产，电流互感器二次电流已标准化为1A和5A,目前在现场实践中大量采用的是5A标准，只有少数如施耐德电气的传感器采用1A标准，与之配套使用的是VIP-300综合保护装置。
（3）电流互感器的其它参数选择
a）电流互感器的准确度，保护用电流互感器准确度级别一般情况下没有测量要求的高，但它要求不仅在额定一次电流下误差不超过规定值，还要求其在故障电流时也有较好的传变特性。
b)变比也是电流互感器的一个重要参数，它的选择不当将会使一些常规电磁式继电保护装置无法与之配套使用，当一次额定电流与二次额定电流确定后，其变比也随之确定。
c)连接导线的选择
（三）电流互感器的校验
1.电流互感器10%误差校验
对保护用电流互感器必须按实际的二次负荷大小及故障时可能出现的最大短路电流进行10%校核，电流互感器的10%误差是继电保护装置对其的最大允许值，校核的方法，主要是计算出在最大短路电流时，二次回路最大允许阻抗与二次回路实际阻抗进行比较，实际阻抗必须小于最大允许阻抗，10%误差曲线当厂家不提供时，应由现场实际测试绘出。
2.热稳定校验
（四）保护用电流互感器接线
继电保护用电流互感器用于中性点直接接地的大电流接地系统三相都装设电流互感器，即采用完全星形接线；用于中性点非直接接地的小电流接地系统时，两相（A、C相）装设电流互感器，即不完全星形接线，接线方式还有单相式接线、三角形接线、及和电流接线，对于10KV小电流接线系统，不完全星形接线既可节约一相（B相）互感器的投资，还允许单相接地时，仍可运行2小时，间接地提高了供电可靠性。
二、保护用电流互感器在实际使用中容易出现的问题及分析
1.电流互感器二次回路接地问题
（1）现象：在继电保护验收试验中，需对电流互感器二次回路进行绝缘检查，将A421、B421、C421三相电流端子排断开，并将地线暂时取下，用摇表进行检测，有时仍会出现接地。
（2）原因：经分析查找，一般由两种原因造成。
a)两点接地，在端子排和电流互感器二次线圈接线端重复接地所致；
b)混线，电流互感器由1S、2S两个二次线圈组成，1S线圈仅供仪表测量使用，并单独接地。由于1S2、2S2即N411、N421在三相跨接时，混接所致。
（3）危害
a)两点接地容易形成回路或短路，可能引起继电保护装置的误动作跳闸，由于正常运行时不易发现，危害很大。
b)混线可能造成保护装置不动作，仪表测量不准确等问题。
（4）处理：加强施工和安装人员对接地危害的了解，加强质量管理，消除隐患。
《电力安全工作规范》规定：电流互感器应有一点可靠接地并且接地点只能有一个。
2.电流互感器二次回路开放的问题
（1）现象：电流互感器二次回路开放，会导致如GL型转盘式电磁继电器不转动，微机式继电器保护交流无法采样。
（2）原因：一般由于设备质量和人为因素造成。
a)由于交流电流回路中端子排结构和质量上存在缺陷；
b)由于端子排金属片压接在导线绝缘护套上造成；
c)由于安装使用人员疏忽，二次线端子压接不紧造成。
（3）危害：电流互感器主绝缘被击穿，一次高压进入二次回路，严重危机设备和人身安全，保护装置也可能因无电流而无法反应故障而拒动。
（4）处理：采用高质量的端子排、导线、压接点，提高施工工艺及管理。
《电力安全工作规范》规定：电流互感器在运行中严禁开路。
3.电流互感器的极性
（1）现象：当电流互感器极性出现错误时，会导致其中一相电流较其它电流增高 倍。
（2）原因：一般是由于接线安装时，不认真、不仔细所致。
（3）危害：会造成保护装置误动作或拒动。
（4）测量方法：多采用直流法和交流法，直流法较为简单，应用较为广泛。
三、电流互感器饱和对继电保护的影响
1.定义
在10KV系统中，目前应用最广泛的仍是电磁型电流互感器，其利用电磁感应原理将一次绕组中的大电流按比例传变为二次侧小电流，但由于铁磁物质的特点，磁通达到一定水平后，很难再提高，因此电流互感器的传变也相应受到抑制，使一次电流在这样的情况下无法准确传变到二次，即电流互感器饱和。
2.饱和对保护装置影响
电流互感器饱和表现就是二次电流无法真实反映一次电流且电流值较标准变比小，电流饱和的实质是误差增大。
对于不同类型不同用途的保护，其影响也有所不同，可能是误动、拒动，也可能是动作速度降低，失去选择性等。
3.避免饱和的措施
（1）选择电流互感器时要考虑短路时电流互感器饱和的问题，变比不能选择太小，严格进行励磁特性（伏安特性）曲线试验，选用特性良好的；
（2）尽量减小电流互感器二次负荷阻抗，缩短电流互感器二次电缆长度，尽量就地安装保护装置并采用功耗小的微机保护装置并加大二次电缆截面，有效减小二次回路阻抗，防止电流互感器饱和。
保护用电流互感器做为10KV电力系统中的重要设备，不仅要在类型、参数上做好选择、配置，在实际施工、验收和运行中更应认真仔细，并注意观察，将一些不明显却有很大危害的隐患及时发现处理，保障系统与设备的安全运行。■
参 考 文 献
[1]电流互感器和电压互感器选择及计算导则，DL/T866-2004
[2]凌子恕，高压互感器技术手册［M］，北京：中国电力出版社，2005
[3]程利军、龙翔、杨奇逊等，基于采样值的继电器CT饱和检测方案的研究，继电器，2005,8（4）：19～21
[关键词] 保护用电流互感器 选择 使用 饱和
随着电力行业的不断发展，继电保护在电力系统中运用变得更加广泛，各种保护装置及电能的发、送、变、配、用都离不开电流互感器的使用，它们与二次侧测量、保护装置一起，每时每刻都在监视着电力系统的运行情况，保护着电力系统的安全，所以电流互感器及其二次回路在整个电力系统中有着重要作用及影响。正确地选择及使用电流互感器对继电保护装置及电网的安全至关重要。文章中主要深入分析了10KV系统保护用电流互感器的选择及使用中容易出现的问题并探讨了解决方法。
一、保护用电流互感器的选择
（一）电流互感器的基本定义
1.定义：电流互感器是一种将大电流变换成小电流的器件，又称仪用变流器。
2.作用：是将一次系统高压电路上的大电流准确地变换为二次低压电路上的小电流，供给仪表及继电保护装置；同时具有高、低压电路的隔离作用，保证二次设备和工作人员的安全。
3.结构：主要由一次线圈、二次线圈、接线端子及绝缘支持物组成。
4.主要参数：有电压等级，准确度，变比，容量等。
5.分类：分为电磁型和数字式光电互感器。
在10KV系统中现阶段常用的电磁式电流互感器有LZZBJ9-10型支柱式全封闭电流互感器等。
（二）保护用电流互感器的选择
1.对保护用电流互感器的性能要求
要求在整定保护范围内有故障发生时，电流互感器的误差应不致影响保护装置可靠动作而保护区外发生最严重故障时，电流互感器误差不会导致保护装置误动作或无选择性动作。
2.保护用电流互感器的类型
根据国家标准GB1208-2006《电流互感器》规定，保护用电流互感器分为两大类：（1）P类（P意为保护），该类电流互感器的准确限值是由一次电流为稳态对称电流时的复合误差或励磁特性拐点来确定的；（2）TP类（TP意为暂态保护），该类电流互感器的准确限值是考虑一次电流中同时具有周期、非周期分量，并按照某种规定的暂态工作循环时的峰值误差来确定的。
在10KV电压等级中，根据系统的特点与保护要求主要采用P类电流互感器。
3.保护用电流互感器选择的原则
（1）电流互感器一次参数的选择
电流互感器的选择应满足高压一次回路的额定电压、额定电流：
a)一次额定电压必须与安装处的电网电压一致，其绝缘水能够承受电网电压长时间运行，并承受可能出现的雷击过电压，操作过电压等异常运行方式下的过电压。
b)一次额定电流应大于所在回路可能出现的最大负荷电流，当最大负荷无法确定时，可以取断路器等设备的额定值的120%。
（2）电流互感器二次参数的选择
由于继电保护装置和电流互感器已系列化在生产，电流互感器二次电流已标准化为1A和5A,目前在现场实践中大量采用的是5A标准，只有少数如施耐德电气的传感器采用1A标准，与之配套使用的是VIP-300综合保护装置。
（3）电流互感器的其它参数选择
a）电流互感器的准确度，保护用电流互感器准确度级别一般情况下没有测量要求的高，但它要求不仅在额定一次电流下误差不超过规定值，还要求其在故障电流时也有较好的传变特性。
b)变比也是电流互感器的一个重要参数，它的选择不当将会使一些常规电磁式继电保护装置无法与之配套使用，当一次额定电流与二次额定电流确定后，其变比也随之确定。
c)连接导线的选择
（三）电流互感器的校验
1.电流互感器10%误差校验
对保护用电流互感器必须按实际的二次负荷大小及故障时可能出现的最大短路电流进行10%校核，电流互感器的10%误差是继电保护装置对其的最大允许值，校核的方法，主要是计算出在最大短路电流时，二次回路最大允许阻抗与二次回路实际阻抗进行比较，实际阻抗必须小于最大允许阻抗，10%误差曲线当厂家不提供时，应由现场实际测试绘出。
2.热稳定校验
（四）保护用电流互感器接线
继电保护用电流互感器用于中性点直接接地的大电流接地系统三相都装设电流互感器，即采用完全星形接线；用于中性点非直接接地的小电流接地系统时，两相（A、C相）装设电流互感器，即不完全星形接线，接线方式还有单相式接线、三角形接线、及和电流接线，对于10KV小电流接线系统，不完全星形接线既可节约一相（B相）互感器的投资，还允许单相接地时，仍可运行2小时，间接地提高了供电可靠性。
二、保护用电流互感器在实际使用中容易出现的问题及分析
1.电流互感器二次回路接地问题
（1）现象：在继电保护验收试验中，需对电流互感器二次回路进行绝缘检查，将A421、B421、C421三相电流端子排断开，并将地线暂时取下，用摇表进行检测，有时仍会出现接地。
（2）原因：经分析查找，一般由两种原因造成。
a)两点接地，在端子排和电流互感器二次线圈接线端重复接地所致；
b)混线，电流互感器由1S、2S两个二次线圈组成，1S线圈仅供仪表测量使用，并单独接地。由于1S2、2S2即N411、N421在三相跨接时，混接所致。
（3）危害
a)两点接地容易形成回路或短路，可能引起继电保护装置的误动作跳闸，由于正常运行时不易发现，危害很大。
b)混线可能造成保护装置不动作，仪表测量不准确等问题。
（4）处理：加强施工和安装人员对接地危害的了解，加强质量管理，消除隐患。
《电力安全工作规范》规定：电流互感器应有一点可靠接地并且接地点只能有一个。
2.电流互感器二次回路开放的问题
（1）现象：电流互感器二次回路开放，会导致如GL型转盘式电磁继电器不转动，微机式继电器保护交流无法采样。
（2）原因：一般由于设备质量和人为因素造成。
a)由于交流电流回路中端子排结构和质量上存在缺陷；
b)由于端子排金属片压接在导线绝缘护套上造成；
c)由于安装使用人员疏忽，二次线端子压接不紧造成。
（3）危害：电流互感器主绝缘被击穿，一次高压进入二次回路，严重危机设备和人身安全，保护装置也可能因无电流而无法反应故障而拒动。
（4）处理：采用高质量的端子排、导线、压接点，提高施工工艺及管理。
《电力安全工作规范》规定：电流互感器在运行中严禁开路。
3.电流互感器的极性
（1）现象：当电流互感器极性出现错误时，会导致其中一相电流较其它电流增高 倍。
（2）原因：一般是由于接线安装时，不认真、不仔细所致。
（3）危害：会造成保护装置误动作或拒动。
（4）测量方法：多采用直流法和交流法，直流法较为简单，应用较为广泛。
三、电流互感器饱和对继电保护的影响
1.定义
在10KV系统中，目前应用最广泛的仍是电磁型电流互感器，其利用电磁感应原理将一次绕组中的大电流按比例传变为二次侧小电流，但由于铁磁物质的特点，磁通达到一定水平后，很难再提高，因此电流互感器的传变也相应受到抑制，使一次电流在这样的情况下无法准确传变到二次，即电流互感器饱和。
2.饱和对保护装置影响
电流互感器饱和表现就是二次电流无法真实反映一次电流且电流值较标准变比小，电流饱和的实质是误差增大。
对于不同类型不同用途的保护，其影响也有所不同，可能是误动、拒动，也可能是动作速度降低，失去选择性等。
3.避免饱和的措施
（1）选择电流互感器时要考虑短路时电流互感器饱和的问题，变比不能选择太小，严格进行励磁特性（伏安特性）曲线试验，选用特性良好的；
（2）尽量减小电流互感器二次负荷阻抗，缩短电流互感器二次电缆长度，尽量就地安装保护装置并采用功耗小的微机保护装置并加大二次电缆截面，有效减小二次回路阻抗，防止电流互感器饱和。
保护用电流互感器做为10KV电力系统中的重要设备，不仅要在类型、参数上做好选择、配置，在实际施工、验收和运行中更应认真仔细，并注意观察，将一些不明显却有很大危害的隐患及时发现处理，保障系统与设备的安全运行。■
参 考 文 献
[1]电流互感器和电压互感器选择及计算导则，DL/T866-2004
[2]凌子恕，高压互感器技术手册［M］，北京：中国电力出版社，2005
[3]程利军、龙翔、杨奇逊等，基于采样值的继电器CT饱和检测方案的研究，继电器，2005,8（4）：19～21