淺談電廠柴油發(fā)電機(jī)保護(hù)用電流互感器的選用

歐漢青

摘 要 作為電廠設(shè)備的應(yīng)急電源，機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)在廠用母線失電事故工況下安全可靠運(yùn)行是確保電廠安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵因素，本文淺談了電廠柴油發(fā)電機(jī)保護(hù)用電流互感器的選用注意事項(xiàng);對(duì)選型原則和對(duì)應(yīng)的規(guī)程進(jìn)行了說(shuō)明，并對(duì)實(shí)際使用中的一般性注意事項(xiàng)予以簡(jiǎn)要說(shuō)明。

關(guān)鍵詞 機(jī)組柴油發(fā)電機(jī);保護(hù);電流互感器;選型

作為電廠設(shè)備的應(yīng)急電源，機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)在廠用母線失電事故工況下安全可靠運(yùn)行是確保電廠安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵因素;而機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)的安全可靠工作取決于自身的繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)置是否合理;保護(hù)用電流互感器作為機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)保護(hù)用電流互感器的選用有一些值得關(guān)注的地方。

1保護(hù)用電流互感器的選擇

在電力系統(tǒng)中廣泛使用的電流互感器是將電網(wǎng)高壓側(cè)的電流信息傳遞到低電壓二次側(cè)的計(jì)量、測(cè)量?jī)x表及繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置的一種特殊變壓器。電流互感器是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)元件：其一次繞組接入電網(wǎng);二次繞組分別與測(cè)量?jī)x表、保護(hù)裝置等互相連接，與繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置配合，可以構(gòu)成對(duì)電網(wǎng)各種故障的電氣保護(hù)和自動(dòng)控制。電流互感器性能的好壞，直接影響到電力系統(tǒng)測(cè)量、計(jì)量的準(zhǔn)確性和繼電器保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性。

影響電流互感器性能的最重要因素是鐵心飽和。在穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流（無(wú)非周期分量）下，影響互感器飽和的主要因素是：短路電流幅值，二次回路（包括互感器二次繞組）的阻抗，電流互感器的勵(lì)磁阻抗，電流互感器匝數(shù)比和剩磁等。在實(shí)際的短路暫態(tài)過程中，短路電流可能存在非周期分量而嚴(yán)重偏移。這可能導(dǎo)致電流互感器嚴(yán)重暫態(tài)飽和。為保證準(zhǔn)確傳變暫態(tài)短路電流，電流互感器在暫態(tài)過程中所需磁鏈可能是傳變等值穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流磁鏈的幾倍至幾十倍。

目前廣泛使用的電流互感器分P和TP兩大類。P類電流互感器的準(zhǔn)確特性是由一次電流為穩(wěn)態(tài)對(duì)稱電流時(shí)的復(fù)合誤差（P及PR）或勵(lì)磁特性拐點(diǎn)（PX）確定的[1]。TP類電流互感器包括TPS、TPX、TPY和TPZ4種形式。該類電流互感器的準(zhǔn)確限值是考慮一次電流中同時(shí)具有周期分量和非周期分量，并按某種規(guī)定的暫態(tài)工作循環(huán)時(shí)的峰值誤差確定[2]。

保護(hù)用電流互感器的性能應(yīng)滿足繼電保護(hù)正確動(dòng)作的要求。首先應(yīng)保證在穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流下的誤差不超過規(guī)定值。對(duì)于短路電流非周期分量和互感器剩磁等的暫態(tài)影響，應(yīng)根據(jù)互感器所在系統(tǒng)暫態(tài)問題的嚴(yán)重程度、所接保護(hù)裝置的特性、暫態(tài)飽和可能引起的后果和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等因素，予以合理考慮。如保護(hù)裝置具有減緩電流互感器飽和影響的功能，則可按照保護(hù)裝置的要求選用適當(dāng)?shù)幕ジ衅鳌?/p>

根據(jù)《電流互感器和電壓互感器選擇及計(jì)算導(dǎo)則》的規(guī)定，電力工程中電流互感器類型應(yīng)按以下原則選擇[3]：220kV系統(tǒng)保護(hù)、高壓側(cè)為220kV的變壓器差動(dòng)保護(hù)、100-200MW級(jí)發(fā)電機(jī)變壓器組及大容量電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)用的電流互感器，暫態(tài)飽和問題及其影響后果相對(duì)較輕，以往一般都選用P類互感器，未考慮暫態(tài)影響;并規(guī)定可按穩(wěn)態(tài)短路條件進(jìn)行計(jì)算選擇，但為減輕可能發(fā)生的暫態(tài)飽和影響，宜給定適當(dāng)?shù)臅簯B(tài)系數(shù)?？蛇x用P類、PR類或PR類電流互感器;PR類能限制剩磁影響，有條件時(shí)可推廣使用;給定暫態(tài)系數(shù)即準(zhǔn)確限值系數(shù)與保護(hù)校驗(yàn)系數(shù)之比，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用情況和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定100-200MW級(jí)機(jī)組外部故障的給定暫態(tài)系數(shù)不宜低10，220kV系統(tǒng)的給定暫態(tài)系數(shù)不宜低于2。根據(jù)上述規(guī)定，我們一般選用P類電流互感器作為機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)用電流互感器。

對(duì)于P類電流互感器，一般地：選擇驗(yàn)算時(shí)按電流互感器的額定準(zhǔn)確限值一次電流值應(yīng)大于保護(hù)校驗(yàn)故障電流;必要時(shí)，還應(yīng)考慮互感器暫態(tài)飽和影響;同時(shí)，電流互感器額定二次負(fù)荷值應(yīng)大于實(shí)際二次負(fù)荷值。遇到準(zhǔn)確限值系數(shù)不足而二次輸出容量有一定裕度的情況時(shí)，應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)算，進(jìn)一步的驗(yàn)算的方法包括：依據(jù)額定二次極限電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行驗(yàn)算的方法和依據(jù)準(zhǔn)確限值系數(shù)曲線進(jìn)行驗(yàn)算的方法。

2電流互感器的使用注意事項(xiàng)

電流互感器的接線正確與否，對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)察等設(shè)備的正常工作有極其重要的意義。在新安裝電流互感器投運(yùn)之前或更換電流互感器的二次電纜時(shí)，需要利用極性試驗(yàn)法檢驗(yàn)電流互感器接線的正確性，已經(jīng)是繼電保護(hù)工作中不可少的工作程序。特別是對(duì)于差動(dòng)保護(hù)用的互感器接線，在投入運(yùn)行前必須測(cè)定電流相量圖以檢驗(yàn)接線的正確性[4]。

特別應(yīng)注意電流互感器二次側(cè)在工作時(shí)不得開路[5]。當(dāng)電流互感器二次側(cè)開路時(shí)，一次電流全部被用于勵(lì)磁。二次繞組感應(yīng)出危險(xiǎn)的高電壓，其值可達(dá)幾千伏甚至更高，嚴(yán)重地威脅人身和設(shè)備的安全。所以，運(yùn)行中電流互感器的二次回路絕對(duì)不許開路，并注意接線牢靠，不許裝接熔斷器。電流互感器二次側(cè)必須進(jìn)行一點(diǎn)可靠接地，一般把接點(diǎn)設(shè)置在保護(hù)屏處，目的是為了防止其一、二次繞組絕緣擊穿時(shí)，一次側(cè)的高壓電串入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備安全。

為了減輕發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)的損傷用于自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機(jī)定子繞組的出線側(cè)。為了便于分析和在發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障，用于保護(hù)和測(cè)量的電流互感器宜裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)。

工程實(shí)踐中多次出現(xiàn)了差動(dòng)保護(hù)裝置的電流互感器二次回路多點(diǎn)接地的情況，造成差動(dòng)保護(hù)裝置誤動(dòng)或異常，需要保證電流互感器二次回路的絕緣性能到達(dá)要求。

3結(jié)束語(yǔ)

保護(hù)用電流互感器作為機(jī)組柴油發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)保護(hù)用電流互感器的選用需要考慮很多技術(shù)因素并進(jìn)行合理折中。根據(jù)需保護(hù)設(shè)備的實(shí)際情況考慮是否需要考慮暫態(tài)特性?！峨娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅鬟x擇及計(jì)算導(dǎo)則》給出了幾種形式電流互感器的特性和應(yīng)用范圍，給出了對(duì)應(yīng)的選型計(jì)算方法、計(jì)算參數(shù)及注意事項(xiàng)，在實(shí)際工作中非常具有參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] Current transformer（Amendment 1）：IEC 60044-1-2000[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.

[2] 保護(hù)用電流互感器暫態(tài)特性技術(shù)要求：GB16847-2016[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.

[3] DL＼T866-2015.電流互感器和電壓互感器選擇及計(jì)算導(dǎo)則[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[4] 李晨，海志華.多臺(tái)電壓互感器與電流互感器檢定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2017，（3）：105-108.

[5] GB＼T14285-2006.繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.