電力變壓器電流互感器的探討

【摘要】本文介紹了電流互感器過電壓保護(hù)裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作運(yùn)行原理，并對(duì)改進(jìn)其運(yùn)行過程中的安全性提出了有效對(duì)策和建議，以期為行業(yè)技術(shù)人員提供有益指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

【關(guān)鍵詞】電流互感器；過電壓保護(hù)裝置；電力系統(tǒng)；應(yīng)用

前言

電流互感器在電力系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用空間，例如電流、電壓的一次測量、計(jì)量和回路安全保護(hù)等，都需要發(fā)揮其的功能作用。電力系統(tǒng)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，電流互感器電阻值低于正常值，電流互感器此時(shí)類似于一個(gè)短路，電壓較低?；ジ衅髟谠谶\(yùn)行過程中，二次繞組如果形成通路或者經(jīng)過一次繞組的電壓過大，就會(huì)在電力回路中形成數(shù)千伏的高壓電壓，這會(huì)嚴(yán)重?fù)p害二次系統(tǒng)的絕緣系統(tǒng)，甚至還會(huì)對(duì)互感器產(chǎn)生嚴(yán)重的毀壞。為了防止電力系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)各種安全事故，保證工作人員生命安全，最近幾年來開始研發(fā)一種全新的保護(hù)裝置，它就是電流互感器保護(hù)裝置，在電力行業(yè)得到了廣泛普及和推廣。本文將全面介紹電力系統(tǒng)保護(hù)裝置的工作原理，分析其中存在的主要問題。

1、電力系統(tǒng)保護(hù)裝置的工作原理

電流互感器過電壓保護(hù)裝置對(duì)安裝環(huán)境要求相對(duì)較高。容易受各種外部環(huán)境因素的影響，電力系統(tǒng)容易出現(xiàn)各種異常過電壓，對(duì)電力系統(tǒng)造成巨大的威脅。該保護(hù)裝置具有良好的工作穩(wěn)定性，電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)過電流相對(duì)較小，電阻較高。由于過電流較小，因此電力回路中的動(dòng)作值和測量表讀數(shù)誤差沒有明顯影響，此時(shí)保護(hù)裝置控制電路處于斷開工作狀態(tài)。當(dāng)電流互感器二次回路形成通路時(shí)，在二次繞組中會(huì)形成較高的過電壓，此時(shí)如果保護(hù)裝置能夠在出現(xiàn)異常電壓的同時(shí)，及時(shí)將二次繞組形成短路并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，高電壓危險(xiǎn)就能夠得到有效控制。

2、保護(hù)裝置的組成內(nèi)容

過電壓保護(hù)裝置主要組成部分有以下三種模塊：電源模塊、系統(tǒng)模塊單元、顯示模塊。電源模塊為保護(hù)裝置提供動(dòng)力，由電源線路和電源組成。開關(guān)電源裝置負(fù)責(zé)控制整個(gè)裝置的電源供應(yīng)，電源裝置正常工作電壓是220伏。輸出板負(fù)責(zé)處理控制模塊發(fā)出的工作信號(hào)，針對(duì)安全操作給出相應(yīng)的警報(bào)提示等。工作模塊單元有電阻、處理器和回路路線等組成部分。

非線性電阻主要負(fù)責(zé)搜集電流互感器工作運(yùn)行信息，搜集整理后的信息被傳送到中央處理器進(jìn)行深入處理，中央處理器根據(jù)信息分析結(jié)果做出應(yīng)對(duì)決策和發(fā)出操作信號(hào)。顯示模塊單元由一些發(fā)光指示元件組成，主要接收控制模塊傳來的命令，使相應(yīng)的發(fā)光指示元件動(dòng)作并記憶存儲(chǔ)。

3、保護(hù)裝置的接線

正常而言，A、B、C三相與電流互感器始終同時(shí)保持密切鏈接狀態(tài)，很少與兩相連接，更少與單相連接。正常情況下都采用星形連接方式，特殊情況下也會(huì)使用三角形連接方式。電流互感器過電壓保護(hù)裝置主要用在二次繞組為星形連接方式的情況。電流互感器二次繞組A、B、C對(duì)應(yīng)連接在過電壓保護(hù)裝置A、B、C接線端子上。A、B、C三相二次中心點(diǎn)（虛地N）連接在過電壓保護(hù)裝置的“N”接線端子上。若電流互感器只用A、B繞組，C相可以不接線，可以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。在過電壓保護(hù)裝置內(nèi)部，通常使用模塊化接線方式，這可以避免在模塊之間、板塊與外殼之間連接更多的導(dǎo)線，代之以性能可靠的接插件。這樣解決了裝置由于抗干擾性能差可能發(fā)生誤動(dòng)的隱患，也為裝置能經(jīng)受高電壓的沖擊提供了可靠的保證。

4、應(yīng)用范圍及參數(shù)選擇

一般在普通發(fā)電廠中，出于安全和經(jīng)濟(jì)的角度考慮，只有電壓超過110kv的電力系統(tǒng)才會(huì)采用電流互感器過電壓保護(hù)裝置。之所以只針對(duì)ll0kV及以上系統(tǒng)采用保護(hù)裝置，是因?yàn)檫@類高壓電力系統(tǒng)主要設(shè)備包括電流互感器都暴露在戶外，要求較高的安全防護(hù)能力。同時(shí)，互感器承擔(dān)了較高工作壓力，一旦形成通路會(huì)造成巨大的損失。會(huì)嚴(yán)影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。如果經(jīng)濟(jì)條件允許，也可以對(duì)6kV及以上的系統(tǒng)采用類似保護(hù)系統(tǒng)，這可以顯著提高電力系統(tǒng)工作安全性，節(jié)省大量人工成本，提高安全管理水平。

在安裝電壓保護(hù)裝置時(shí)，要證其與互感器相靠近，以方便日后的維護(hù)。在戶外作業(yè)時(shí)，要注意增加一臺(tái)智能加熱器，以保護(hù)裝置各零件提供正常溫度，保證其始終處于工作狀態(tài)。選用電流互感器過電壓保護(hù)裝置時(shí)，要著重考慮以下幾個(gè)參數(shù)：

（1）泄漏電流的選擇。眾所周知，泄漏電流與電流互感器誤差成正比關(guān)系。在實(shí)際工作中，漏電流一般不得超過5安，這可以忽視其對(duì)測量、計(jì)量回路的電壓影響。

（2）導(dǎo)通電壓的選擇。導(dǎo)通電壓就是電壓保護(hù)裝置在工作工程中的電壓，如果電壓超過額定值，則保護(hù)裝置自行啟動(dòng)。如何選擇導(dǎo)通電壓十分關(guān)鍵，因?yàn)樗鼘?duì)整個(gè)裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有十分明顯的影響。在通路狀態(tài)下，電流互感器的電壓形成過程相對(duì)復(fù)雜。它產(chǎn)生的電壓峰值與開路前電流互感器所帶的二次負(fù)載、電流互感器磁性材料特性、電流互感器二次繞組匝數(shù)等有關(guān)，計(jì)算起來比較復(fù)雜，現(xiàn)在各個(gè)生產(chǎn)廠家還沒有一個(gè)明確的數(shù)據(jù)，正常情況下，生產(chǎn)廠家默認(rèn)產(chǎn)品參數(shù)為250V。這個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)過長期生產(chǎn)實(shí)踐來測定的，是實(shí)際過電壓值的平均數(shù)，以其作為電壓防護(hù)參考值，可以最大程度提高二次設(shè)備工作安全性。在一些短路出現(xiàn)概率相對(duì)較小、電流互感器與保護(hù)裝置系統(tǒng)相對(duì)較近的場合下比較適用。如果系統(tǒng)出現(xiàn)短路的概率相對(duì)較大、電流互感器與保護(hù)裝置距離相對(duì)較遠(yuǎn)、需要較長電纜連接時(shí)，導(dǎo)通電壓需經(jīng)計(jì)算，躲過系統(tǒng)短路時(shí)在電流互感器電纜上產(chǎn)生的壓降；否則設(shè)備保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間一旦小于電流互感器過電壓保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間，一旦出現(xiàn)短路情況，TA會(huì)形成短接狀態(tài)，此時(shí)保護(hù)裝置啟動(dòng)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。

（3）導(dǎo)通時(shí)間的選擇。導(dǎo)通時(shí)間是指互感器過電壓保護(hù)裝置從發(fā)現(xiàn)異常電壓到啟動(dòng)裝置的反應(yīng)時(shí)間。從理論上看，導(dǎo)通時(shí)間越短，保護(hù)裝置的保護(hù)功能就越強(qiáng)。在實(shí)際工作中，導(dǎo)通時(shí)間要求最大不得超過1個(gè)周波的時(shí)間。即小于20I/IS。導(dǎo)通時(shí)間之所以小于20ms的原因是由于運(yùn)行的電流互感器最高過電壓產(chǎn)生在開路后的第1個(gè)周波內(nèi)，即20ms內(nèi)，如果在過電壓產(chǎn)生后的第1個(gè)周波內(nèi)電壓開始上升時(shí)不能成功地將其抑制，而在產(chǎn)生了過電壓后保護(hù)才導(dǎo)通，此時(shí)保護(hù)措施用途是無效的，電力設(shè)備已出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞。目前.電流互感器過電壓保護(hù)裝置已在多個(gè)電廠應(yīng)用.用戶運(yùn)行報(bào)告顯示：裝置性能穩(wěn)定、動(dòng)作準(zhǔn)確，是一種可靠的新型保護(hù)產(chǎn)品。

5、結(jié)束語

電流互感器過電壓保護(hù)裝置的出現(xiàn)，能夠有效化解電流互感器通路過程中形成的高電壓問題，對(duì)于解決電流互感器異常短路、接線端子失靈等造成的安全隱患具有很好的規(guī)避作用，可以有效避免各種突發(fā)故障和安全事故的發(fā)生，為保證管理人員的人身安全提供了一套可靠的安全設(shè)備，具有廣泛的應(yīng)用前景。

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