淺談電流互感器飽引起電保護(hù)誤動(dòng)及對(duì)策

曹維國(guó)　韓旭　趙江

【摘 要】本文簡(jiǎn)單介紹了電流互感器（CT）飽和的原理，分析了電流互感器出現(xiàn)飽和現(xiàn)象就會(huì)直接影響繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的可靠性因素，并提出解決電流互感器飽和問(wèn)題的具體辦法。

【關(guān)鍵詞】電流互感器；飽和；保護(hù)誤動(dòng)；對(duì)策

0 引言

電流互感器是電力系統(tǒng)中非常重要的一次設(shè)備，而掌握其誤差特性及10%誤差曲線，對(duì)于繼電保護(hù)人員來(lái)說(shuō)是十分必要的，它可避免繼電保護(hù)裝置在被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)拒動(dòng)，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定.可靠的運(yùn)行，對(duì)提高繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作率有著十分重要的意義。

1 電流互感器的誤差

電流互感器，用來(lái)將一次大電流變換為二次小電流，并將低壓設(shè)備與高壓線路隔離，是一種常見(jiàn)的電氣設(shè)備。

做為標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)量用的電流互感器，要考慮到在正常運(yùn)行狀態(tài)下的比誤差和角誤差；做為保護(hù)用的電流互感器，為保證繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的可靠運(yùn)行，要考慮當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)最大短路電流的情況下，繼電保護(hù)裝置能正常工作，不致因?yàn)轱柡图罢`差帶來(lái)拒動(dòng)，因而規(guī)程的規(guī)定，應(yīng)用于繼電保護(hù)的電流互感器，在其二次側(cè)負(fù)載和一次電流為已知的情況下，電流誤差不得超過(guò)10%。當(dāng)電一次升流未能檢測(cè)到分段流互感器不滿足10%誤差要求時(shí)，應(yīng)采取以下措施

（1）改用伏安特性較高的電流互感器二次繞阻，提高代負(fù)荷的能力；

（2）提高電流互感器的變比，或采用額定電流小的電流互感器；以減小電流倍數(shù)m10；

（3）串聯(lián)備用相同級(jí)別電流互感器二次繞組，使負(fù)荷能力增大一倍；

（4）增大二次電纜截面，或采用消耗功率小的繼電器；以減小二次側(cè)負(fù)荷；

（5）將電流互感器的不完全星形接線方式改為完全星形接線方式；差電流接線方式改為不完全星形接線方式；

（6）改變二次負(fù)荷元件的接線方式，將部分負(fù)荷移至互感器備用繞組，以減小計(jì)算負(fù)荷。

2 電流互感器飽和對(duì)繼電保護(hù)的影響

電流互感器的誤差直接影響其實(shí)際應(yīng)用，飽和是引起誤差的主要因素之一。當(dāng)電流互感器的鐵心中磁通密度達(dá)到一定數(shù)值時(shí)將出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，此時(shí)磁通密度再增加時(shí)，要求勵(lì)磁電流大幅度增加。保護(hù)用電流互感器要求在規(guī)定的一次電流范圍內(nèi)，二次電流的綜合誤差不超出規(guī)定值。

2.1 電流互感器保護(hù)引起線路誤動(dòng)事故

2.1.1 事故概述

2010年7月某110kV變電站35kV線路遭受雷擊，線路保護(hù)電流速斷拒動(dòng)，限時(shí)速斷動(dòng)作，重合成功。同時(shí)370分段斷路器限時(shí)速斷跳閘（重合閘停用），造成35kVII段母線失電。

2.1.2 裝在353kV分段上的電流互感器變比400/5，它的伏安特性比較高，校驗(yàn)其10%的誤差滿足要求，而裝在該35kV線路上的電流互感器變比為150/5，他的伏安特性比較低，校驗(yàn)其10%的誤差不能滿足要求，經(jīng)過(guò)計(jì)算35kV線路上出口故障最大值為3600A該線路上的電流互感器不能準(zhǔn)確反映如此大的故障電流，造成35kV線路速斷動(dòng)作，分段370斷路器限時(shí)速斷動(dòng)作。

2.1.3 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)與采取措施

1）當(dāng)電流10%誤差不能滿足要求，可采用的解決辦法有：

（1）增大二次回路導(dǎo)線的截面積，以減小二次回路總的負(fù)載阻抗。

（2）選擇電流大的電流互感器，以降低二次電流，從而降低二次電壓。

（3）采用兩個(gè)容量相同，變比相同的電流互感器串聯(lián)使用，以增大輸出容量，此時(shí)電流互感器的等值容量增大一倍，但是變比不變。

（4）采用飽和電流倍數(shù)高的電流互感器，其伏安特性較高，可以減少勵(lì)磁電流。

2）電流互感器10%誤差校驗(yàn)工作存在問(wèn)題及改進(jìn)措施

（1）根據(jù)反事故措施要點(diǎn)：對(duì)電流互感器10%誤差已再三強(qiáng)調(diào)。但實(shí)際操作中仍存在盲點(diǎn)和誤區(qū)。

（2）電流互感器10%誤差校驗(yàn)工作中的改進(jìn)

充分認(rèn)識(shí)到電流互感器誤差對(duì)保護(hù)的影響，降35kV及以下的配電線路，保護(hù)用的電流互感器10%誤差校驗(yàn)工作。

（3）加強(qiáng)技改的校驗(yàn)管理工作，特別是更換保護(hù)、二次電纜改道后，必須校核電流互感器是否滿足10%的誤差曲線的要求。

2.2 TA飽和引起的110kV母差保護(hù)動(dòng)作事故

2.2.1 事故經(jīng)過(guò)

2015年4月25日，變電站110kV甲線發(fā)生A相轉(zhuǎn)三相轉(zhuǎn)換性故障。

2.2.2 保護(hù)動(dòng)作情況

110kV甲線A變電站側(cè)保護(hù)經(jīng)81ms相間距離保護(hù)動(dòng)作，測(cè)距6km。

B變電站側(cè)保護(hù)未動(dòng)作（B變電站為負(fù)荷側(cè)，無(wú)電源）；A變電站110kV母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳110kVⅡ段母線所有間隔，故障持續(xù)時(shí)間為99ms。

2.2.3 保護(hù)及相關(guān)設(shè)備檢查

（1）110kV甲線打了個(gè)哈欠進(jìn)行介質(zhì)損耗測(cè)試、絕緣試驗(yàn)、伏安特性試驗(yàn)和變比試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)異常。

（2）核對(duì)110kV母線定值，符合定值單要求；檢查110kV母線保護(hù)各間隔采樣，除了旁路間隔熱備用無(wú)法檢查外，其余間隔采樣正確。

（3）檢查110kV母線保護(hù)電流回路接地情況，所有差動(dòng)回路電流均在110kV母線保護(hù)屏上一點(diǎn)接地，無(wú)多余接地點(diǎn)；110kV甲線間隔接入母線保護(hù)電流回路絕緣，A、B、C、N均大于20MΩ。

（4）母線保護(hù)110kV甲線間隔二次電流回路負(fù)荷0.38Ω（電流互感器額定二次負(fù)荷為30VA，1.2Ω），在110kV母線保護(hù)110kV甲線間隔加60A電流保護(hù)裝置采樣準(zhǔn)確。

（5）110kV母聯(lián)110斷路器、110kV甲線104斷路器TA變比為600/5，在本次故障中出現(xiàn)飽和，其中，110kV甲線104斷路器B相TA最嚴(yán)重；4號(hào)主變壓器114斷路器、5號(hào)主變壓器115斷路器TA變比為1200/5，未出現(xiàn)飽和。

2.2.4 110kV母線保護(hù)動(dòng)作分析

110kV甲線發(fā)生三相故障時(shí)，4號(hào)主變壓器114斷路器、5號(hào)主變壓器115斷路器、110kV乙線108斷路器提供故障電流，114斷路器電流15.5A、115斷路器電流為15.4，110kV乙線108斷路器電流為7A（TA變比600/5按照1200/5變比折算為3.5A），110kV甲線斷路器電流為68.2A（以A相電流估推算，TA變比600/5，按照1200變比折算為34.1）。

三相故障發(fā)生時(shí)，110kV甲線104斷路器B、C相產(chǎn)生故障電流，B最大，最大瞬時(shí)值打36A受直流電流影響，故障動(dòng)作時(shí)刻電流值為27.8A、和電流值為40.76A，B相滿足比率制動(dòng)條件而動(dòng)作。

2.2.5 暴露問(wèn)題

110kV母聯(lián)110斷路器、110kV甲線104斷路器TA變比偏?。ň鶠?00/5），TA飽和導(dǎo)致波形。

2.2.6 防范措施

（1）將變電站110kV斷路器600/5的TA變比改為1200/5。

（2）開(kāi)展220kV及110kV的電流互感器及二次回路檢查與整改工作。開(kāi)展電流互感器抗飽和能力校對(duì)，重視繼電保護(hù)設(shè)備對(duì)電流互感器的要求，把好新電流互感器入網(wǎng)的選型。

3 結(jié)論

為了避免變壓器繼電保護(hù)裝置因電流互感器出現(xiàn)飽和而導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作，除了在設(shè)備選型上要確保選用容量足夠的保護(hù)級(jí)電流互感器外，還可根據(jù)電流互感器的伏安特性曲線和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的電流互感器二次回路負(fù)載阻抗計(jì)算出電流互感器的飽和點(diǎn)，以此推算出在最大電流作用下，電流互感器是否會(huì)飽和以及保護(hù)裝置是否會(huì)誤動(dòng)作。

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[責(zé)任編輯：王楠]