（湖北省荆州供电公司检修分公司 湖北荆州 434000）
摘要：在生产实践中，由于电流互感器极性错误或接线不正确等造成保护装置误动和拒动，由此而引起的停电事故时有发生且故障多发生在主变压器差动保护、110kV线路保护及母线差动保护中。本文简要分析了电流互感器对变压器差动保护正确可靠动作的影响，并提出了相应的解决措施。
关键词：电流互感器 差动保护 影响 解决措施
1 引言
电流互感器是电力系统重要的电气设备,它承担着高、低压系统之间的隔离及高压量向低压量转换的职能。其接线的正确与否,对系统的保护、测量、监控等设备的正常工作有极其重要的意义。变压器差动保护按照有关的规定在保护投运前要严格检查输入保护装置的电流互感器接线回路的相序和极性，确保变压器差动保护的正确工作。但是工程实践反映，由于各种各样的原因，现场确有接错变压器各侧电流互感器三相电路的接线，导致相序和极性错误的情况发生，造成变压器差动保护误动。因此，正确判断电流互感器的极性及二次接线的正确性是非常重要的。这些问题处理的不好会直接影响变压器差动保护的可靠工作，降低保护性能。
2 变压器差动保护基本概念
2.1 保护范围
变压器差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备、以及连接这些设备的导线。
2.2 接线
变压器常采用YN/△-11接线。此时变压器两侧的电流相位差为30°，因此两侧电流互感器次级电流虽然大小相等（当选用适当变比的互感器时），但相位不同，故仍会有差流流入继电器。为消除此种不平衡电流，须将变压器一次星形侧的电流互感器接成三角形，而将变压器二次三角侧的电流互感器接成星形，以校正变压器二次电流的相位差。YN/△-11接线变压器差动保护的接线图和相量图如下图1、图2和图3。
图3 YN/△-11二次转角后相量
3 电流互感器对差动保护的影响分析
3.1电流互感器极性接反对变压器差动保护的影响
铁芯在同一磁通作用下，一次线圈和二次线圈将感应出电动势，其中两个同时达到高电位的一端或同时为低电位的那一端都称为同极性端。
当任何一侧(或两侧)的一相、二相或三相的电流互感器极性颠倒接反，会使其中一侧(或二侧)的电流相量反相，在正常运行条件下，即形成所谓“和接线”（即两侧电流不是相差180°，而两侧对应的电流同相位），导致在执行元件上产生很大的差压，从而在正常运行及外部穿越性故障时无论单侧电源或两侧电源，差动保护均引起误动。而内部故障时，差动保护可能拒动，仅在单侧电源且内部故障时，差动保护才能正确动作。
3.2 电流互感器接线组别错误对变压器差动保护的影响
电流互感器接线组别错误时在过负荷及穿越性故障会使差动继电器误动作；当内部故障时可能拒动或灵敏度不够；只有在单侧电源内部故障时可正确动作。
主变压器联结组别一般为YN/△-11，若高压侧接成逆相序，则变为YN/△-1，相量图如图4和图5所示。
图4 正序电压相量图 图5 负序电压相量图
由图4可以看出，二次侧的相电压超前于一次侧的相电压30°（以逆时针方向作正方向）。同样，由图5可以看出，二次侧的相电压滞后于一次侧的相电压30°，对于电流也有类似的情况。在差动保护接线中，为了消除因主变连接组别造成的不平衡电流，通常采取相位补偿法进行Y/△转换，即将变压器星形侧的电流互感器二次侧接成三角形，而将变压器三角形侧的电流互感器二次侧接成星形，从而把互感器二次电流的相位校正过来。目前，大多变电站采用微机综合自动化系统，差动保护的移相任务由软件来完成。因而，主变各侧互感器二次侧可以全部结成星形。但是，当一次侧为逆相序接入时，虽然通过调整A、C两相的二次接线，使高、低压侧二次电流的相序为正相序。可是，通过软件移相之后，二次侧的相电压相位非但不能补偿过来，反而滞后于一次侧的相电压60°。电流的相位同样如此。当主变所带负荷不大时，差流值不大。但是，随着负荷的增长，特别是负荷突然增加时，差流值随着增大，有可能未发差流越限信号，差动保护就发生了误动作。
3.3 电流互感器二次回路开路对变压器差动保护的影响
电流互感器二次回路开路是由于端子箱内保护屏端子排电流互感器接线螺丝松动,继电器内整定插销因胶木衬垫引起接触不良、连接断线等而造成。运行中电流互感器开路时,当大负荷或穿越性故障时会使差动保护误动。因为此时仅有一侧电流互感器二次电流流入差动继电器,相当于单侧电源的内部故障,所以差动保护会误动。当内部发生故障（在电流互感器开路相）,差动保护将拒动，因为此时无电流流人差动继电器。
3.4 电流互感器饱和对变压器差动保护的影响
在变压器差动保护区外发生短路故障时，短路电流中具有衰减较慢的非周期分量而导致电流互感器铁心严重饱和，即暂态饱和。铁心饱和使电流互感器传变特性变坏，而不能准确传变故障电流，没有相应措施防止暂态过程中由于电流互感器误差超过准确限值引起区外故障时保护差电流达到动作值而引起误动作。
差动保护用的5P(10P)级电流互感器只能在稳态条件下保证规定的误差，但难以满足暂态准确度的要求。5P(10P)级电流互感器使用的是不带气隙的铁心，在电流互感器严重饱和后，铁心剩磁最大可达80%。此类电流互感器未采取限制剩磁的措施，磁通密度变化范围小，剩磁难于消除。因此，在一次系统发生短路故障后，互感器可能残留较大剩磁，这将使电流互感器更容易饱和，而且差动保护两侧电流互感器剩磁多不相同，则更易产生过大差电流，引起区外故障时变压器差动保护误动作。
3.5其他错误对变压器差动保护的影响
电流互感器变比不符合整定的要求；定值通知书的接线设计与实际情况不符；电流互感器误差太大；继电器调试质量不良，特性较差；二次负荷过大；整定错误；相别错误等等，均可能造成差动回路的不正确动作。
4 处理办法
4.1电流互感器极性接反
4.1.1电流互感器极性接反的原因
电流互感器极性接反通常有两种情况：
（1）电流互感器的极性端子方向元件的电流输入极性端子未对应连接。电流互感器和方向元件的极性端子都标有“*”形的标志，接线时没有将标有“*”标志的端子对应连接。
（2）断路器安装方向与生产厂家规定不符，造成电流互感器极性与实际不符；如果断路器反方向安装，工作电流也随之相反，则电流极性必然相反。尽管极性端子连接无误，但是方向元件的输入电流反向，方向元件工作在非动作区，必然造成电流方向保护的拒动或误动。
4.1.2电流互感器极性接反的处理办法
变压器差动保护按照有关规程的规定在新设备投入运行前以及二次回路检修后，应认真做好保护装置的检验工作，是预防事故的有效措施。从运行经验得知，由于方向元件的电流极性端子接错而造成的保护误动、拒动的事故较多。为避免出现错误，在今后的工作中注意以下几点：
(1) 实验人员应注意理论知识的学习，熟悉各种保护的动作原理，充分认识电流互感器极性及接线的重要性，严格按设计图施工。
(2) 保护整定计算人员，可在定值单上对特殊线路的电流互感器极性作明确要求，如以母线为基准，故障电流由母线流向线路为正，装置应可靠动作；故障电流由线路流向母线为负，装置应不动作。
(3) 在实验报告中也应明确写明电流互感器同名端的测试方法、测试结果、接线方式。
(4) 按照质量管理要求，设备验收时使用的设备验收表格中应增加那些通常容易被忽视却很重要的项目，如电流互感器同名端的测试方法、测试结果、接线方式是否正确等。
4.2 电流互感器二次回路开路
4.2.1电流互感器二次回路开路的原因
（1）端子排上电流回路端子的螺丝未拧紧、松动脱落，造成电流互感器二次回路开路。
（2）保护盘上，电流互感器端子连接片未放或铜片压在胶木上未实质接触，造成保护回路开路，相当于电流互感器二次开路。
（3）经可切换三相电流切换开关的开关接触不良，造成电流互感器二次开路。
（4）二次工作人员误动，或保护校验完毕后未将电流互感器二次回路还原。
（5）操作电流互感器二次切换连片错误。
（6）室外端子箱、接线盒受潮，端子螺栓和垫片锈蚀过重，造成开路。
（7）二次线端子接头压接不紧，回路中电流很大时，发热烧断或氧化过甚造成开路。
4.2.2避免电流互感器二次回路开路的措施
从上述原因可以看出，防止电流互感器发生开路现象，主要可以从以下几个方面来控制：
（1）加强设备安装、改造及大修期间的监管，保证施工质量，杜绝由于工艺的原因造成电流互感器二次回路出现接触不良甚至是断线进而造成回路开路的现象发生；
（2）工作中，施工人员必须严格检查，将工作工程中涉及的二次回路一一排查清楚，防止接线错误或是漏接线情况的出现；
（3）运行人员在对二次回路的部件进行操作时，必须严格对照“二次回路安全措施卡”上的内容，不得擅自更改或增加操作的设备，避免误操作事故发生；
（4）运行人员在巡检中，应该注意观察室外端子箱、接线盒的状态，内置加热器的应检查加热器是否按规定启动，未装设加热器的应检查各接点是否有锈蚀现象出现，如有应采取措施处理或更换。
4.3 电流互感器饱和
4.3.1电流互感器饱和的原因
电流互感器饱和的原因有两种：一是一次电流过大引起铁心磁通密度过大；二是二次负载过大，在同样的一次电流下，要求二次侧的感应电动势增大，也即要求铁心中的磁通密度增大，铁心因此而饱和。
4.3.2 避免电流互感器饱和的措施
为了避免变压器差动保护的电流互感器在区外故障时或大容量电动机起动时因电流过大出现饱和而导致差动保护误动作，可以采取一下措施：
（1）在设备选型上要确保选用容量足够的保护级电流互感器。差动保护可以采用5P(10P)级电流互感器，但应尽可能提高其允许的额定二次负荷、一次额定电流和准确限值一次电流(或准确限值系数)。
（2）对继电保护装置采取措施，避开暂态饱和的影响。可采用电流互感器饱和鉴别元件，当电流互感器饱和时，能提高制动曲线，闭锁保护。
（3）将电流互感器二次回路的电缆截面加粗，以减小二次负载的阻抗。
（4）采用更可靠、更先进的光电式电流互感器。光电式互感器完全摒弃了常规的电磁原理，采用了利用磁光或电光效应的传感器，能有效地解决互感器的饱和问题。
5 结语
电流互感器对于差动保护的影响是不可忽视的，要保证差动保护正确迅速的动作，必须确保电流互感器的工作状态是正常可靠的。这就需要我们在施工、维护、巡检和检修各个环节严格按照规程规范认真把关，采取相应措施，杜绝由于电流互感器异常造成的差动保护拒动或误动事故的发生。
参考文献：
[1] 国家电网公司继电保护培训教材，国家电力调度通信中心编著，2009
[2] 国家电网公司十八项电网重大反事故措施，国家电网生技【2005】400号
[3] 丁士磊，变压器差动保护误动的技术分析，煤矿机电，2006（1）
[4] 申文谦，变压器差动保护不正确动作原因分析及引入比率制动特性曲线的测试方法，化学工业与工程技术，2007（28）
论文作者:袁黎明
论文发表刊物:《电力设备》2016年第19期
论文发表时间:2016/12/8
标签：电流互感器论文; 差动论文; 电流论文; 变压器论文; 极性论文; 接线论文; 回路论文; 《电力设备》2016年第19期论文;