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摘要：电流互感器不同的绕组有不同的功用，且不同绕组之间抗饱和特性、饱和系数、精度都有所不同。如果测量用与保护用绕组发生误用而未察觉，就会晾出严重的电力事故。本文探讨了一个实际案例说明互感器绕组混用造成的后果，并在文末阐述了两者的使用和验收相关注意事项。
关键词：测量用电流互感器、保护用电流互感器、混用、分析
0 引言
保护用电流互感器与测量用电流互感器精度和抗短路饱和能力不一，两者不能混用。在以往的电力系统事故中，发现有某220kV线路光纤电流差动饱和因一侧采用了测量电流互感器而误动的情况。
1 两种不同电流互感器区别
（1）保护用电流互感器。对220kV而言，目前多用P级电流互感器，它要求抗饱和特性要好，其铭牌一般指在某个倍数一次电流下，复合误差不得超过规定值。例如5P20指的是在短路电流达到20倍的额定一次电流时，二次输出的复合误差不大于5%，所以是5P20。
（2）测量用电流互感器。这指专门用于测量电流和电能的电流互感器，它在正常运行时，精度要求相对较高。另外，测量用互感器也要求在大电流情况下饱和，以防止发生系统故障时，大短路电流造成测量表计损坏，因此GB1208-1997《电流互感器》推荐性提出仪表保安系数要求，即仪表保安电流与一次额定电流之比要符合相应要求。仪表保安电流指测量用CT在额定二次负荷下，其复合误差不小于10%的最小一次电流。从理论上说，若规定仪表保安系数，当电力系统过电流倍数达到或超过仪表保安系数时，互感器误差加大，二次电流增长速度变慢，但并不是不再增长，所以标准规定复合误差超过10%就认为合格[1]。
2 一起误用CT的事故分析
在某起事故中，变电站侧采用保护用电流互感器，而电厂侧采用测量用电流互感器，于是当线路区外故障时，保护两侧电流互感器二次电流波形对比如下图：
对上述两图的分析可知：
（1）变电站侧故障线路CT选用保护用CT，电流传变正确；发电厂侧故障线路选用测量用CT，传变失真。
（2）从变电站故障相电流互感器二次波形看出，故障时一次电流有直流分量，此直流分量在衰减中，大约只存在三个周期，当开关切除时，已基本衰减完毕。而电厂侧故障相电流发生严重畸变，因而一定会有差流出现，引起保护误动。
下面咱们先对电流互感器在未饱和前对含有直流分量电流传变情况进行讨论。
电流互感器理想等值电路如图3所示，图中Rs为二次绕组电阻（不计漏抗）及负载电阻之和。由图3可知
以上导出的公式可知：一次稳态电流分量在二次回路和励磁回路中，按支路阻抗成反比分配。在铁芯未饱和前，几乎全部传变到二次回路。一次暂态分量（一次直流分量）按Ts和T1正比分配传变到二次回路和励磁回路，均按一次系统时间常数T1衰减，均可称为强制分量。为了满足CT励磁电感中电流不能突变，在励磁回路与二次回路中产生了按二次回路时间常数Ts衰减的自由直流分量。自由直流分量会在二次回路中形成环流。所以在励磁回路中便有了三个分量，分别是交流稳态励磁电流分量、由一次直流分量传变过来的按一次系统时间常数T1衰减的强制直流分量和在二次回路和励磁回路中产生的按二次回路时间常数Ts衰减的自由直流分量。在二次电流中也有三个分量，即稳态交流分量、由一次直流分量传变过来的按时间T1衰减的强制直流分量和在二次回路和励磁回路中产生的按二次回路时间常数Ts衰减的自由直流分量。由于CT对直流分量的传变能力比对交流分量的传变差很多， 中的直流分量比基波分量大很多，并且直流分量不会改变符号，其极性始终与一次电流中的直流分量相同。 、 、 波形如图。
由
3 两侧故障相二次电流录波解释
（1）变电站侧故障相电流波形的解释
变电站侧使用保护用P级电流互感器，铁芯饱和拐点电压高，不容易产生饱和。在铁芯未饱和前，励磁阻抗大，一次交流分量基本上完全传变至二次；一次的直流分量在时间接近零时，按时间常数成正比分配，因为铁芯未饱和，励磁阻抗很大，二次时间常数远大于一次时间常数，因此也能基本传变到二次，自由分量并不大。一次时间常数小，在工作点未达到铁芯饱和前，就衰减完了。
（2）电厂侧故障相电流波形的解释
电厂侧使用测量用电流互感器，铁芯饱和拐点电压低，在正常传变负荷电流时精度高，在传变故障电流时，即使一次没有直流分量，也要求铁芯有保安系数。因此在故障时铁芯很快会出现深度饱和，在线性传变段的时间很短。在本次故障中，变电站的第一个半周为正半周，在发电厂侧就一定是负半周，电厂侧在负半周的线性段时间很短，从图上看仅仅有3ms。
之后铁芯就饱和了，励磁阻抗下降，二次时间常数Ts下降，一次电流分配至励磁电流增加，形成了恶性循环，铁芯很快进入深度饱和。二次交流分量为0，但此时二次自由直流分量并非也为0，它要按原来的路径衰减，且因铁芯的深度饱和，Ts变得很小，衰减快、电流大，故出现了故障录波图中的本应为负半周的波形而成为正半周的包头状波形，这种现象称为续流。一次直流分量在衰减，按周期退出饱和，二次电流波形也趋于稳定的正弦波。
线路差动保护要正确动作，首要条件是两侧的CT选择要正确。理想的情况应该是两侧均选择参数合理、变比相同、类别相同的CT。对220kV可以参见DL/T886-2004《电流互感器和电压互感器选择及计算导则》。同时，还要注意实际二次回路负荷情况，若两侧的二次负荷无法调整一致，则要按照《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》继电保护专业重点实施要求校核各侧二次负荷平衡情况，并留有足够裕度[2]。
参考文献：
[1]李旭，黄继东等．不同电流互感器混用对线路差动保护的影响及对策的研究[J]．电力系统保护与控制，2014，03(10):151-155．
袁季修，盛和乐等．电流互感器的暂态饱和及应用计算[J]．继电器，2002，02(05):3-7．
作者简介：
谢育鹏，1985.08，福建厦门，大学本科，华北电力大学（北京），国网福建检修公司，工程师，从事变电检修，邮编361001
郑南章，1977.12，福建厦门，大学本科，厦门电业局，高级工程师， 从事继电保护、大二次专业技术管理，邮编361001
论文作者:谢育鹏,郑南章
论文发表刊物:《电力设备》2016年第22期
论文发表时间:2017/1/18
标签：分量论文; 电流论文; 回路论文; 互感器论文; 故障论文; 测量论文; 波形论文; 《电力设备》2016年第22期论文;