电流互感器安装消除死区的探讨

电流互感器安装消除死区的探讨

梁广林

梁广林

（广东电网公司东莞供电局523120）

摘要：本文首先介绍了电流互感器原理，再结合作者亲身参与的实际工程项目探讨了电流互感器安装消除死区的解决方案，最后统筹全文提出了电流互感器在安装时应要注意的事项。本文遵循了提出问题-解决问题-总结经验论文思路，旨在与同行探讨学习，共同进步。

关键词：CT；等电位；死区；保护

一、电流互感器原理

电流互感器原理是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量，二次侧不可开路。

在发电、变电、输电、配电和用电的线路中电流大小悬殊，从几安到几万安都有。为便于测量、保护和控制需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压一般都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到电流变换和电气隔离作用。

对于指针式的电流表，电流互感器的二次电流大多数是安培级的（如5A等）。对于数字化仪表，采样的信号一般为毫安级（0-5V、4-20mA等）。微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。

微型电流互感器也有人称之为“仪用电流互感器”。（“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器，一般用于扩大仪表量程。）

电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作，变压器变换的是电压而电流互感器变换的是电流罢了。电流互感器接被测电流的绕组（匝数为N1），称为一次绕组（或原边绕组、初级绕组）；接测量仪表的绕组（匝数为N2）称为二次绕组（或副边绕组、次级绕组）。

电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比，叫实际电流比K。电流互感器在额定电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比，用Kn表示。

Kn=I1n/I2n

电流互感器（Currenttransformer简称CT）的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。

二、案例分析

目前电力系统广泛采用的CT在厂家监制时会将CT头部铝壳外部装设一次绕组串并联装置，从而可以在CT外部改变一次绕组串并联结线，达到方便改变变比的目的。在一次绕组并联结线情况下，如果安装未注意一次极性朝向当CT头部发生对地短路时会造成保护误动作，不仅会扩大停电范围，且不能瞬时切除故障。本文结合CT一次内外部结构对等电位问题进行分析并提出消除死区的办法。

500kV东莞站±200MVASTATCOM科技项目#8主变变高开关CT安装验收时发现一次极性接反，图纸设计CT安装是L1（即现行标准P1）朝向220kV母线侧，L2（即现行标准P2）朝向主变侧。而实际安装时正好相反，L2朝向母线侧，L1朝向主变侧，由于该CT采用一次绕组并联接线方式，根据国内一般要求CT等电位点设置在L2侧。当CT的母线侧接线端子与头部铝壳相联，在发生互感器头部对地短路时，此时对于相差电流保护来说，由于在两侧感受到的是同一穿越性电流，判为区外故障而不动作，本侧线路的其它瞬动保护由于感受到是反方向故障均不会动作，而母差保护判为区内故障将会动作，扩大停电范围，但故障并不能因此而瞬时切除，要靠对侧线路的后备保护延时切除，增加了故障时间。对于母线配置单套化母差保护又因故短时退出运行时，互感器头部对地短路会造成保护死区，要靠后备保护切除故障，对系统的安全稳定是一个严重威胁。

针对这一问题，本文结合CT一次内外结构进行深入分析，并提出改进措施。

1CT一次绕组接线方式及等电位点分析

如图1所示，CT一次部分由两根导电杆组成，通过外部的一次换接排的不同连接可以得到串并联两种方式。CT外部换接排中有一块是直角形的，它装在哪一侧哪一侧就是等电位点，根据国内要求CT等电位点一般设置在L2侧。

图1CT一次部分示意图

1.1CT一次绕组串联接线方式及等电位点分析

假定两根导电杆的两端分别用L1、C2及L2、C1表示，C1和L1同侧，C2和L2同侧，用L1及L2来表示一次的两个方向，L2为等电位侧，CT串联时一次绕组电流方向为一次端子排L1端→一次导电杆L1端→一次导电杆C2端→外壳→一次导电杆C1端→一次导电杆L2端→一次端子排L2端，由于外壳在串联时作为导体，所以不存在等电位连接问题。

1.2CT一次绕组并联接线方式及等电位点分析

CT并联时一次绕组电流方向为一次端子排L1端→一次导电杆L1端及一次导电杆C1端→一次导电杆C2端及一次导电杆L2端→一次端子排L2端，在并联时，外壳不作为导体，通过C2侧的直角换接排做等电位连接，由于L2和C2在同侧，所以L2为等电位连接点。

2等电位点连接点调整方法

只要将原做等电位连接的直角换接排和另一侧的一块正常接线排调换后就能完成等电位连接点调整。

3结论

如果将CT靠线路侧接线端子与头部的铝壳相联，在发生这种CT头部对地短路时，相当于线路出口短路，线路保护能瞬时动作，而母差保护不会动作，既缩小了停电范围，又快速切除了故障。因此CT在一次绕组并联联接时，应在负荷侧（L2）将接线端子与其头部的外壳相联，而不能在母线侧端子与其头部外壳相联。在安装验收发现CT一次极性接反时优先校正一次极性，重新吊装CT使其L1朝向母线侧，L2朝向负荷侧，对于运行CT可采取等电位点连接点调整方法。

3.1规范电流互感器的设计及二次绕组的配置

（1）电流互感器二次绕组的配置应满足DL/T866-2004《电流互感器和电压互感器选择及计算导则》的要求。500kV线路保护、母差保护、断路器失灵保护用电流互感器二次绕组推荐配置原则[1-2]：

①线路保护宜选用TPY级；②母差保护可根据保护装置的特定要求选用适当的电流互感器；③断路器失灵保护可选用TPS级或5P等二次电流可较快衰减的电流互感器，不宜使用TPY级。

（2）为防止主保护存在动作死区，两个相邻设备保护之间的保护范围应完全交叉；同时应注意避免当一套保护停用时，出现被保护区内故障时的保护动作死区。当线路保护或主变保护使用串外电流互感器时，配置的T区保护亦应与相关保护的保护范围完全交叉。

（3）为防止电流互感器二次绕组内部故障时，本断路器跳闸后故障仍无法切除或断路器失灵保护因无法感受到故障电流而拒动，断路器保护使用的二次绕组应位于两个相邻设备保护装置使用的二次绕组间。

3.2规范电流互感器的安装、调试

（1）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，核实每个电流互感器二次绕组的实际排列位置与电流互感器铭牌上的标志、施工设计图纸是否一致，防止电流互感器绕组图实不符引起的接线错误[3]。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。以上检验记录须经工作负责人签字，作为工程竣工资料存档。

（2）保护人员应结合电流互感器一次升流试验，检查每套保护装置使用的二次绕组和整个回路接线的正确性。

（3）电流互感器二次绕组更改接线后，按相关规程规定做好带负荷测试及图纸修改等工作，确认无误后方可将保护装置投入运行。

三、互感器在安装现场要注意的事项

1、电流互感器一次有电流通过时，二次绕组不得开路，否则二次产生高压，对产品性能和人身安全有影响。当电流互感器有绕阻不用时要短路。

2、电压互感器二次绕组不得短路，否则互感器将被烧毁。

3、一次绕组重复工频耐压试验应在规定电压值的80%下进行。

参考文献：

[1]刘振亚.特高压输电是中国电力发展的必由之路.国家电网，2006，（12）：4-5

[2]郭剑波.我国电力科技现状与发展趋势.电网技术，2006，30（18）：1-7

[3]刘延冰.电子式互感器原理、技术及应用.北京.科学出版社.2009：1-20