選擇CT 開(kāi)路保護(hù)裝置應(yīng)注意的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題

靳建峰，翁利民，王 毅，孫寶華，安建生，蘭增林

（1.鄭州電力高等專(zhuān)科學(xué)校，河南 鄭州450004 ；2.中冶南方工程技術(shù)有限公司，湖北 武漢430223 ；3.新鄉(xiāng)供電公司，河南 新鄉(xiāng)453002）

0 引 言

CT（電流互感器）二次開(kāi)路保護(hù)對(duì)于電力系統(tǒng)而言，是一種新型的保護(hù)。近年來(lái)，人們?cè)O(shè)計(jì)研制出多種形式CT 二次開(kāi)路保護(hù)裝置，并在實(shí)際工作中得到應(yīng)用［1］。裝設(shè)該裝置的初衷是：及時(shí)消除對(duì)電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患，提高運(yùn)行、檢修人員排除開(kāi)路故障的工作效率。然而，當(dāng)前尚無(wú)統(tǒng)一的國(guó)際、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，使得設(shè)計(jì)人員選擇該裝置時(shí)存在很大的隨意性，致使一些產(chǎn)品運(yùn)行效果不盡人意，如：動(dòng)作不可靠（存在誤動(dòng)或拒動(dòng)情況）、靈敏度低、影響測(cè)量、計(jì)量?jī)x表的精度以及影響繼電保護(hù)裝置的正常工作等問(wèn)題。故本文主要從動(dòng)作的可靠性來(lái)規(guī)范選擇CT 二次開(kāi)路保護(hù)裝置，以供同行參考。

1 CT 二次開(kāi)路所產(chǎn)生過(guò)電壓的特殊性［2］

CT 二次繞組開(kāi)路時(shí)，其次級(jí)繞組兩端的電壓具有以下特點(diǎn)：

（1）波形為尖峰狀；

（2）開(kāi)路所產(chǎn)生的過(guò)電壓在每個(gè)半周波持續(xù)的時(shí)間短；

（3）峰值電壓高。測(cè)量CT 二次繞組開(kāi)路電壓波形如圖1 所示。圖1 中采用變比50／5 ，采樣分壓電阻R1、R2分別為40 MΩ和10 MΩ，所用示波器輸入電阻為50 MΩ，示波器探頭衰減10 倍。

在CT 原邊輸入電流2 A，副邊接近開(kāi)路的情況下，實(shí)測(cè)電壓波形如圖1 所示。峰值電壓的大小為：UM＝200mV／div×3div×10×（40×106／104）＝24 000 V

（4）內(nèi)阻大。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，開(kāi)路電壓的波形及其尖峰值大小與取樣電阻阻值的變化，有著非常敏感的特點(diǎn)，即在一次繞組通過(guò)的電流大于CT 標(biāo)稱(chēng)勵(lì)磁電流且取樣電阻大到一定程度（出現(xiàn)尖峰狀）后，取樣電阻越大，波形越尖，峰值越高。反之，波形尖的程度越不突出，峰值下降越多。

圖1 CT 副邊開(kāi)路副邊電壓波形

2 選擇二次開(kāi)路保護(hù)裝置應(yīng)注意事項(xiàng)

2.1 CT 二次開(kāi)路保護(hù)裝置具有很高的輸入阻抗

要求開(kāi)路保護(hù)裝置具有較大的輸入電阻，盡可能體現(xiàn)CT 開(kāi)路在次級(jí)繞組兩端開(kāi)路電壓的特性，否則極易改變?cè)械拈_(kāi)路電路模型，且大幅度衰減其幅值，以至于降低保護(hù)裝置的靈敏度。同時(shí)對(duì)CT 的電流型負(fù)載也有較大的分流作用，將導(dǎo)致計(jì)量、測(cè)量裝置誤差增大等問(wèn)題。所以開(kāi)路保護(hù)裝置輸入電阻是靈敏性能的一個(gè)重要指標(biāo)。

2.2 CT 二次開(kāi)路保護(hù)裝置動(dòng)作值要高

CT 開(kāi)路與否，其二次繞組兩端電壓有質(zhì)的區(qū)別。當(dāng)CT 二次繞組開(kāi)路正常時(shí)，正常運(yùn)行電壓僅幾伏特，即使發(fā)生嚴(yán)重地一次系統(tǒng)短路，也不過(guò)近百伏特；而當(dāng)CT 二次繞組開(kāi)路時(shí)，由于正常的工作電流全部變?yōu)閯?lì)磁電流，將在CT 二次側(cè)感應(yīng)出峰值為幾千伏甚至十幾萬(wàn)伏的過(guò)電壓。因此，對(duì)于具有較高的輸入阻抗的CT 二次開(kāi)路保護(hù)裝置而言，動(dòng)作值（數(shù)百伏特）要高，既不會(huì)對(duì)其靈敏度產(chǎn)生多大的副作用，又提高了工作的可靠性。

2.3 CT 二次開(kāi)路保護(hù)裝置動(dòng)作值應(yīng)取峰值

由于CT 二次開(kāi)路所產(chǎn)生過(guò)電壓的波形為尖峰狀，因此CT 二次開(kāi)路保護(hù)裝置動(dòng)作值應(yīng)取峰值，而非正弦工頻電壓的有效值。

3 CT 二次開(kāi)路保護(hù)裝置的動(dòng)作電壓計(jì)算方法

裝設(shè)該裝置的原則是可靠動(dòng)作。即電力系統(tǒng)正常運(yùn)行及一次系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)不誤動(dòng)［3］，CT 二次開(kāi)路時(shí)不拒動(dòng)。

由于目前的CT 二次開(kāi)路保護(hù)裝置［4 ～8］均并接于CT 二次繞組兩端，且其動(dòng)作值均與開(kāi)路電壓峰值有直接關(guān)系，為了保證動(dòng)作的的可靠性，要求其動(dòng)作值應(yīng)大于電力系統(tǒng)一次系統(tǒng)短路在其二次回路產(chǎn)生的電壓最大峰值。即不影響設(shè)備主保護(hù)的正常動(dòng)作。以下僅對(duì)防止CT 二次開(kāi)路保護(hù)裝置誤動(dòng)的選擇原則逐一論述。

3.1 輸、配電線(xiàn)路

在輸、配電線(xiàn)路的電流互感器（CT）的二次繞組，安裝CT 開(kāi)路保護(hù)裝置時(shí)，其動(dòng)作電壓選擇如下：

（1）測(cè)量、計(jì)量、相間短路保護(hù)對(duì)應(yīng)CT 開(kāi)路保護(hù)裝置動(dòng)作電壓計(jì)算方法［9］：

式中，Udz為 CT 二次開(kāi)路保護(hù)裝置動(dòng)作值；Kk.CT為CT二次開(kāi)路保護(hù)裝置可靠系數(shù)；為輸電線(xiàn)路Ⅰ段（主保護(hù)）一次動(dòng)作電流；ZJ為CT 二次回路綜合阻抗；nCT為CT 電流變比；為輸電線(xiàn)路Ⅰ段（主保護(hù)）裝置的動(dòng)作可靠系數(shù)；ID.B.max為最大運(yùn)行方式下，被保護(hù)線(xiàn)路末端發(fā)生金屬性三相短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最大短路電流。

（2）中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的零序電流保護(hù)，安裝CT 開(kāi)路保護(hù)裝置時(shí)，其動(dòng)作電壓計(jì)算方法［11］：

以下三種情況取其最大值：

a.躲過(guò)被保護(hù)線(xiàn)路末端單相或兩相接地短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最大零序電流3I0.max在其二次回路產(chǎn)生的電壓峰值。

式中，Udz.0為零序 CT 二次開(kāi)路保護(hù)裝置動(dòng)作值；Kk.CT為CT 二次開(kāi)路保護(hù)裝置可靠系數(shù)；為輸電線(xiàn)路零序Ⅰ段（主保護(hù)）一次動(dòng)作電流；ZJ為零序CT 二次回路綜合阻抗；n0.CT為零序 CT 電流變比；Kk為輸電線(xiàn)路零序Ⅰ段裝置的動(dòng)作可靠系數(shù)；I0.max為被保護(hù)線(xiàn)路末端單相或兩相接地短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最大零序電流。

b.躲過(guò)斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最大零序電流3I0.bt在其二次回路產(chǎn)生的電壓峰值。式中 ，II0.DZ為零 序Ⅰ 段 保 護(hù) 一 次 動(dòng) 作 電 流 ；I0.bt為 斷 路器三相觸頭不同時(shí)合閘時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最大零序電流；Udz.0為被保護(hù)線(xiàn)路末端單相或兩相接地短路時(shí)，流過(guò)保護(hù)的最大零序電流3I0.max在其二次回路產(chǎn)生的電壓峰值。

c.當(dāng)被保護(hù)線(xiàn)路采用單相自動(dòng)重合閘時(shí)，還應(yīng)躲過(guò)單相重合閘過(guò)程中出現(xiàn)非全相振蕩時(shí)的零序電流在其二次回路產(chǎn)生的電壓峰值。

式中，I0.zhd為非全相振蕩時(shí)的零序電流。

3.2 變壓器

在變壓器的電流互感器（CT）的二次繞組，安裝CT 開(kāi)路保護(hù)裝置時(shí)，其零序回路動(dòng)作電壓計(jì)算方法可參照輸、配電線(xiàn)路執(zhí)行，而差動(dòng)回路動(dòng)作電壓計(jì)算方法［9］如下：

以下取最大值：

（1）應(yīng)大于變壓器勵(lì)磁涌流在其二次回路產(chǎn)生的電壓最大峰值。

在變壓器空載投入或外部故障切除后，電壓恢復(fù)時(shí)的勵(lì)磁電流很大，其值可達(dá)額定電流的5 ～10倍［10］。

在外部故障切除過(guò)程中，由于TA 局部暫態(tài)飽和引起的相位移，故障中的短路電流非周期分量造成了TA中的磁鏈的累積，引起切除后轉(zhuǎn)變工頻負(fù)荷電流的相位移和幅值差，造成CT 兩端過(guò)電壓的產(chǎn)生［11］。

式中，Ilcy為變壓器勵(lì)磁涌流。

（2）躲過(guò)變壓器各側(cè)外部短路時(shí)的最大短路電流在CT 二次回路產(chǎn)生的電壓峰值。

3.3 正確顯示CT 二次側(cè)工作狀態(tài)

CT 開(kāi)路時(shí)能就地正確顯示“開(kāi)路”的組別及繞組的編號(hào)，以便及時(shí)了解CT 的運(yùn)行狀態(tài)，為快速消除開(kāi)路情況提供有利的條件。

4 結(jié)束語(yǔ)

筆者根據(jù)用戶(hù)的要求，對(duì)所安裝CTJW—ⅡCT開(kāi)路保護(hù)裝置進(jìn)行了二次動(dòng)作電壓計(jì)算、整定，正常運(yùn)行多年無(wú)一誤動(dòng)或拒動(dòng)。

CT 開(kāi)路保護(hù)裝置的正確選擇涉及到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行及經(jīng)營(yíng)效益。合格的CT 開(kāi)路保護(hù)裝置，可及時(shí)消除對(duì)電力系統(tǒng)的安全隱患，提高了運(yùn)行、檢修人員排除開(kāi)路故障的工作效率。

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