（台山核电合营有限公司 广东台山 529200）
摘要：电流互感器的选型对变压器差动保护至关重要，为防止保护误动，需对电流互感器进行校核计算和重新选型。
关键词：饱和特性；拐点电压；励磁；穿越性电流
0引言
变压器是电磁转换、传输元件，从本质上讲，变压器的高、低压侧之间只是磁的联系，没有电的联系，而且变压器还存在磁泄露等特点，因此变压器差动保护不是基于理想的基尔霍夫电流电路。正是变压器的这种特性，决定了变压器高低压侧电流互感器变比不同、传变特性也不完全一致，这种差异将导致变压器差动保护产生差流，再加上变压器励磁涌流的影响，这些误差可能导致差动保护误动。因此，差动保护对互感器的选择有严格的要求。
1 概述
1-1台山核电发电机-变压器组概况
台山核电站一期工程2×1750MW机组,发电机-变压器组由发电机（G）、封闭母线（GIB）、500kV超高压开关站（GEW）、和220kV辅助电源系统（GEA）、主变压器（GSUT）、高压断路器（2101JA）和两台厂用变压器（ANT1&ANT2）等组成。10.5kV厂用配电系统分LGA、LGB、LGC、LGD 4列，厂用变压器（ANT1&ANT2）进线开关分别为LGA1110JA、LGB1110JA、LGC1110JA、LGD1110JA，见电气联络图-1。
鉴于台山这种接线方式，任何一台厂变发生短路故障，将失去全部厂用电，影响核安全设备的安全运行和经济效益，因此厂用变压器的安全稳定运行，至关重要。
2 现状
根据原始设计及电流互感器配置情况如下：厂用变低压侧10.5kV LGA分支的额定电流为3574A，变压器低压侧差动保护用互感器绕组参数为:
4000A/1A,5P20/10VA UK>=275V Rct<=15.5ohms；
3 理论分析
3-1差动保护基本实现原理
根据基尔霍夫第一定律，∑Ì=0；式中∑Ì表示变压器各侧电流的向量和，其物理意义是：变压器正常运行或外部故障时，若忽略励磁电流损耗及其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流。因此，纵差保护不应动作。 当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器。
正常运行或外部故障状况下，如图-2所示，理论上，流入变压器的电流I1与流出变压器的电流I2大小相等，方向相反，此时流入继电器电流i1与流出电流i2大小相等，方向相反，电流∑i =Ir=i1+i2=I1/n1+I2/n2=0,继电器不动作。其中n1，n2为电流互感器CT1、CT2的变比。
内部故障情况下，如图-3所示，此时流入变压器的电流I1与流出变压器的电流I2大小不相等、方向不同（相位不同），此时流入继电器的和电流∑i =Ir= i1+i2≠0,继电器动作，开关QF1、QF2跳闸，切除故障，变压器得到保护。
CT饱和特性对的差动保护影响
从差动保护的实现原理公式∑i =Ir=i1+i2=I1/n1+I2/n2可知，变压器保护的动作电流与电流互感器的变比、极性、传输特性有关。由于变压器各侧电压等级和额定电流不同，所以变压器各侧的电流互感器型号不同，它们的饱和特性、励磁电流（归算至同一侧）也就不同，从而在差动回路中产生较大的不平衡电流。该不平衡电流可能造成保护的误动，影响设备的正常运行。特别是当变压器外部故障，流经较大穿越性电流时，互感器饱和，产生较大的不平衡电流造成保护误动，类似事件屡见不鲜。因此需要对变压器高低压侧电流互感器的饱和特性进行校验。确保流经大的穿越性电流时保护不误动。
3-3电流互感器的校核计算
3-3-1短路电流计算
厂用变压器型号及参数:
将电气网络图（图-1）等效为图-4，以LGA为例进行短路计算，其中Zgust为发电机变压器组阻抗, ZSeq.min为500kV高压电网最大短路阻抗，ZH厂变高压侧绕组阻抗，ZLV1、ZLV2为厂变低压侧绕组阻抗。
考虑电厂远期规划，台山核电站500kV开关站母线最大短路电流Ik。max=63kA,电网的时间参数为 TQ=0.050s。以Sr=63MVA,Ur=525kV为基准，
经计算, ZSeq.min=0.336+j5.285,Zgust=0.629+j44.23,ZH=j21.14
ZLV1=ZLV2=14.7+j553.17
将上述阻抗归算到10.5kV后总的等效电抗为Zeq.total=0.006+j0.2317
故10kV侧LGA 母线发生故障的最大短路电流:
3-3-2 CT特性校核计算
如图-5所示，关于P级电流互感器，IEC 60044-1 和IEC 60044-6 标准给出了相应的运行性能要求，从应用观点着眼，它和TPS级电流互感器一样属于低漏磁解构，其暂态特性，可与TPS作相同考虑。因此需要考虑差动用电流互感器的暂态特性能力及二次负载能力,计算实际的二次极限电动势Eal，与额定的二次极限电动势ES1进行比较,要求满足ES1>Eal。电流互感器二次侧负载有电缆、保护装置、录波装置，且参数如下：
电路互感器二次侧回路导线长度2×150m
电缆电阻为3.5Ω/㎞
进线保护REX521的负载为≤0.2W(In=1A)
差动保护装置SIPROTEC 7UT613的负载为≤0.1W(In=1A)
录波装置ZH101的负载≤0.1W(In=1A)
厂家提供的电流互感器的拐点电压为Uk=275,对应的二次极限电动势为
ES1≈Uk/0.8=275/0.8=344V
显然，Es1<Eal,这与IEC要求ES1>Ea1不相符，这说明互感器的传输特性不满足要求，当低压侧母线发生故障，有大穿越性电流通过的时候，电流互感器可能饱和，保护装置中将产生较大差流，存在保护误动风险。
4、改进措施
更换电流互感器，将参数更换为4000A/1A,5P20/50 VA UK>=900V Rct<=23.5ohms；
根据厂家提供的电流互感器数据及励磁特性曲线，互感器拐点电压UK(≥900V)可知，更换后的互感器的二次极限电动势为ES1≈900/0.8=1125V＞＞二次测实际电动势Ea1(488.16V)。经校核，更换后互感器满足要求，见励磁特性曲线。
5 结论
电流互感器4000A/1A,5P20/10VA UK>=275V Rct<=15.5ohms不满足差动保护要求，存在保护误动风险，参数更换为4000A/1A,5P20/50 VA UK>=900V Rct<=23.5ohms；
通过校核与试验，更换后的CT满足差动保护要求，有效避免了差动保护误动，保证厂用电的安全运行。
参考文献
[1] 王梅义.电网继电保护应用. 北京：中国电力出版社，1998.
[2] 国家电力调度通讯中心编. 电力系统继电保护典型故障分析.北京：中国电力出版社，2001.
[3] 电力工业部西北电力设计院编. 电力工程设计手册第一册（1987年编）.北京：中国电力出版社，1997.
[4] 王维检.电气主设备继电保护原理与应用.2版.北京：中国电力出版社，2002.
论文作者:于光静,杨建荣
论文发表刊物:《电力设备》2016年第5期
论文发表时间:2016/6/16
标签：变压器论文; 电流论文; 电流互感器论文; 台山论文; 差动论文; 互感器论文; 特性论文; 《电力设备》2016年第5期论文;