智能变电站保护用电流互感器配置问题和解决措施探析

智能变电站保护用电流互感器配置问题和解决措施探析

李博文

（国网四川阿坝州电力有限责任公司）

摘要：电流互感器可以对整个变电站的运行进行监控，出现故障的时候会向继电保护装置发送保护指令，从而实现对电力系统的保护。文章主要对智能变电站保护用电流互感器配置进行了分析探究。

关键词：智能变电站；保护用电流互感器；配置

Abstract:thecurrenttransformercanmonitortheoperationofthewholesubstation,whenthefaultoccurs,therelayprotectiondevicecansendprotectioninstructions,soastorealizetheprotectionofthepowersystem.Inthispaper,theconfigurationofthecurrenttransformerforintelligentsubstationisanalyzed.

Keywords:SmartSubstation;protectioncurrenttransformer;configuration

0引言

近年来，随着社会经济的不断发展，用电需求量越来越高，人们对电能的依赖性也越来越强。在这种情况下，确保电力系统运行的安全性和稳定性非常重要。电流互感器是电力系统的重要组成部分，会对电力系统运行产生重要的影响。要想确保智能变电站的正常运行，做好保护用电流互感器优化配置十分重要。

1电流互感器的原理

电流互感器是指按照电磁感应原理，通过闭合铁心、绕组构成电流互感器。其具有较少一次侧绕组匝数，在电流线路（需测量）进行串联，为此，所有电流从其流过，同时二次侧绕组具有较多匝数，在测量仪表、保护回路内进行串接时，闭合状态为电流互感器的二次侧回路的形式。由此可见，测量仪表与保护回路具有较低串联线圈阻抗，电流互感器的实际情况此时与短路类似。换言之，就是将电流互感器由一次侧大电流向二次侧小电流进行转化，且充分利用，要求开路问题不得出现在二次侧。电流互感器的功能为利用相应变比将较大数值的一次电流进行小数值二次电流的合理转化，以此达到保护、测量的目的。假设电流互感器的变比为400/5，可将具体电流400A进行电流5A转化。对于电流互感器来说，应严格按照串联原则进行其接线，一次绕组串联在被测电路中，二次绕组串联在测量仪表或继电器的电流线圈中。当电流互感器工作时，不允许其二次侧开路，如果产生开路，会导致一次电流全部化为磁化电流现象的出现，从而会造成磁通和二次侧电电压聚增现象的发生，这会严重威胁到人身和设备的安全。当磁通磁路过度饱和磁化后，会导致剩磁现象的产生，从而会大大降低其准确性，误差会越来越大。所以，当进行电流互感器的安装时，要确保二次接线的牢固性，禁止熔断器和开关的接入。除此之外，二次侧要备有短路开关，一旦发生开路，要及时将电路负载撤掉，再停电处理，待一切处理完后，才可以使用。

保护用电流互感器主要包括以下几类：(1)P类：准确限值规定为稳态对称一次电流的复合误差εe的电流互感器，对剩磁无要求。(2)PR类：剩磁系数有规定值(≤10%)的电流互感器，在某些情况下，也可规定二次回路的时间常数或二次绕组电阻的限值。(3)PX类，TPS类，TPX类，TPY类，TPZ类。这些类的电流互感器有其特殊要求，在我国很少使用，这里不介绍。

2电流互感器配置相关问题分析

2.1保护用电流互感器的选择

保护用电流互感器的性能应满足继电保护正确动作的要求，首先应保证在稳态对称短路电流下的误差不超过规定值。对于短路电流非周期分量和互感器剩磁的暂态影响，应根据所在系统暂态问题的严重程度、所接保护装置的特性、暂态饱和可能引起的后果和运行经验等因素来合理考虑。如果保护装置具有减缓电流互感器饱和的影响功能，则可按保护装置的特点来选择适当的电流互感器。

2.2电流互感器的二次侧接地设计

在电力系统运行中难以直接发现电流互感器的二次开路，要想在平时工作中做好对二次开路故障的检测，提早发现及处理，需要在安装电流互感器之前对回路进行特殊设计。比较简单的方法是加装检测回路，在电流互感器的二次侧与地面之间分别串联一个电阻，同时在输出侧串联一个发光二极管，同时用相应的调压器来实现对二极管电压的稳定，从而在系统运行中直接观察二极管是否发光来进行判断使是否出现二次开路，尽早采取处理措施

此外，电流互感器出现二次开路的时候就会严重威胁设备及人身安全，如果能够将二次开路产生的高电压导向其他地方就能避免对设备和人员的危害，因此在进行回路设计的时候，对电流互感器的二次回路设置相应的接地点，将电流引入大地，避免二次开路的危害。一是，高压电流互感器的二次侧应有一点接地。由于高压电流互感器的一次侧为高电压。当一、二次线圈之间因绝缘损坏出现高压击穿时，将导致高压窜入低压。如二次线圈有一点接地，就会将高压引入大地，使二次线圈保持地电位，从而确保了人身及设备的安全。应当注意，电流互感器的二次回路只允许一点接地，而不允许再有接地点，否则有可能引起分流，造成测量误差的增大或者影响继电器的正常动作。二是，低压电流互感器的二次侧不应接地。由于低压电流互感器的电压较低，一、二次线圈间的绝缘裕度大，发生一、二次线圈击穿的可能性小；另外，二次线圈的不接地将使二次回路及仪表的绝缘能力提高，还可使雷击烧毁仪表事故减小。

2.3做好电流互感器检查工作

在电流互感器安装调试时，应进行电流互感器出线端子标志检验，防止电流互感器绕组图实不符引起的接线错误。新投产的工程应认真检查各类继电保护装置用电流互感器二次绕组的配置是否合理，防止存在保护动作死区。其次，更换运行中的电流互感器组中的一个互感器时，要选择变比、极性、电压等级都相同的电流互感器，伏安特性也应不相上下，这些参数都要经过试验合格。电流互感器的更换，必须停电进行。如果由于容量或变比不能满足使用需要而更换电流互感器，则除了应考虑上述几项要求之外，还应检查电流互感器所带保护装置的整定值以及所带仪表的倍率。此外，更换后要将电流互感器接地（保护接地），以防止一次绝缘击穿和高压窜入二次侧而威胁人身安全和损坏设备。再者，在变电安装、检修工作中，对新投运变电所的电流互感器和新更换的电流互感器都要作10%误差曲线，以确保电流互感器在允许的误差范围内工作，特别是对于母差保护、变压器差动保护，以避免保护装置的不正确动作。

2.4智能变电站对电流极性的调整

电流互感器是电力系统中非常重要的电器元件，它将一次高压侧的大电流转变成二次低压侧小电流供给保护、测量、录波、计量等使用。实际上，电流互感器的极性是指它的一次绕组和二次绕组间电流方向的关系。在电力系统中，电流互感器的极性直接关系着继电保护能否正确动作，保护装置对电流互感器有着不同的极性配置要求，因此电流互感器的极性接法十分重要。应统一要求，CT极性调整可以通过保护装置采用不同极性的虚端子输入来实现。《IEC61850工程继电保护应用模型》(Q/GDW1396—2012中明确指出:虚端子是描述IED设备的GOOSE、SV输入、输出信号连接点的总称，用以标识过程层、间隔层及其之间联系的二次回路信号，等同于传统变电站的屏端子。而保护装置的Inputs部分定义了该装置输入的采样值连线，每一个采样值连线包含了装置内部输入虚端子信号和外部合并单元的输出信号信息，虚端子与每个外部输出采样值为一一对应关系。因此，保护装置可以通过改变虚端子采样值的连线来满足保护所需的电流方向。

3.结束语

综上所述，在变电站运行中，电流互感器承担着重要的保护作用，但是其安装使用中也存在一些问题，导致出现各种设备故障。因此要加强对电流互感器配置的研究，严格依照国家规定的相关原则来进行配置，在保证生产效率的同时保障系统的运行安全。

参考文献

[3]肖继松,代东生.高压电流互感器二次侧断线危害的解决方案[J].石油工程建设.2014(01)

[2]吕德意.电流互感器比差及角差的试验方法及要求[J].科技与创新.2015(15)

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[4]沙玉洲,袁韬,王骞,马长林.电流互感器技术参数选择问题的探讨[J].电力系统及其自动化学报.2009(02)

[作者简介]

李博文（1988—），男，继电保护高级工，助理工程师，从事变电二次设备运维检修工作。