电流互感器的使用对变压器差动保护的影响分析

电流互感器的使用对变压器差动保护的影响分析

【摘要】差动保护是变压器的主保护，差动保护运行的好坏直接关系到变压器的安全经济运行。由于电流互感器的饱和、误差、极性错误、二次回路断线、短路、接线错误以及多接地点等问题可能导致变压器差动保护误动和拒动，由此而引起的停电事故多有发生。因此，电流互感器的正确选择与使用，直接关系到测量的准确性和继电保护动作的可靠性。本文简要分析了电流互感器对变压器差动保护的影响，并给出了相应的防范措施。

【关键词】电流互感器；差动保护；CT饱和；防范措施

1 110kV变压器差动保护的误动实例

某110kV变电站，其接线为内桥式接线，如图1所示。

图1 110kV变电站内桥式接线示意图

由于开关111检修，开关112、134、201、202、301、302运行，由112进线带全站负荷。在110kV侧3#母线发生短路，1#变压器差动保护动作，同时2#变压器差动保护误动，导致全站停电。什么原因导致2#变压器差动保护误动呢？通过分析发现，外部故障时，一次故障电流太大使电流互感器（CT）饱和，同时由于构成差动保护的两个电流互感器特性不一致，在差动回路中产生了很大的差流，超过整定值，导致差动保护误动。由此例可见，电流互感器对变压器差动保护的影响很大。电流互感器的正确选择与使用，直接关系到测量的准确性和保护动作的可靠性。现就电流互感器对变压器差动保护的影响作一概述。

2 电流互感器对变压器差动保护的影响及防范措施

2.1 CT饱和对变压器差动保护的影响及防范措施

2.1.1 影响

继电保护装置采集电流互感器CT的二次侧电流来反映一次侧电流的变化情况，只有完全正确的反映，保护装置才能按整定原则与要求正确动作。若CT饱和，其传变特性不能完全反映一次电流的变化而发生畸变，会影响保护装置采集的数据。近距离区外故障时，产生的穿越短路电流大、故障电流中的非周期分量、CT铁心中剩磁的存在等原因，可能会使CT饱和。另外变压器保护高低压侧CT 的饱和状态和饱和程度不成正比，会产生较大的差流，造成差动保护误动。

2.1.2 防范措施

1）主变保护CT变比适度增大。一次电流越大，铁芯饱和越严重，提高电流互感器变比，实际上减小了外部最大短路电流的倍数，可以降低电流互感器的

饱和程度。

2）改善电流互感器特性，使用差动继电器专用（D级）的电流互感器，且尽量使差动保护高低压侧CT的特性一致。

3）减小二次负载。CT的负载主要是二次电缆的阻抗，增大CT二次回路电缆芯线截面，可以减小CT二次回路的负载电阻。另外，将继电保护装置就地安装，可以大大缩短二次电缆的长度，从而减小二次回路的负载，这样CT不易饱和。

另外，减小CT的二次额定电流，在负荷阻抗不变的情况下，会降低二次回路功耗，使CT不容易饱和。

4）采用抗饱和能力强的保护原理。针对CT饱和时制动电流减小的特点，采用多折线比率制动。小电流区域采用较小的制动系数，大电流区域采用较大的制动系数。当CT饱和时，制动量较大，动作区域变小，可以防止区外故障时由于CT饱和引起的误动。

国内外的研究机构与生产厂家还广泛采用谐波制动法、时差法、附加稳定区法等CT饱和识别的方案。

5）选用差动CT时要进行伏安特性实验。CT伏安特性是指电流互感器一次侧开路，二次侧励磁电流与所加电压的关系曲线。CT伏安特性试验是考核保护级CT抗饱和性能的直观方法。试验接线如图2所示。

图2 伏安特性试验接线图

2.2 电流互感器的误差对变压器差动保护的影响及防范措施

2.2.1 影响

1）二次侧负载在短路电流下不能满足CT10%误差曲线的要求

如果不满足CT10%误差曲线的要求，CT的容量不足以满足二次负荷的要求。外部故障时，短路电流过大将导致CT饱和。当某个CT饱和时，其励磁阻抗变得很小，一次侧电流很难传变到二次侧，二次电流发生畸变缺损，造成二次侧电流不平衡，此时差动保护将出现较大的差流，可能误动。

2）CT不同型号引起的误差

如果差动保护各侧CT采用的型号不同，其结构形式、饱和特性、励磁电流（归算到同一侧）传变特性等会不同。正常运行情况下差动回路中产生的不平衡电流较大，有可能影响差动保护的正确动作。

3）CT本身存在的误差

差动保护两侧所用的电流互感器即使是型号相同、变比相同，其特性和剩磁也不可能完全相同。正常运行时总有不平衡电流流过差动继电器。外部故障时由于短路电流过大而使不平衡电流增大，保护可能误动。

2.2.2 防范措施

为尽量减小电流互感器误差产生的不平衡电流，差动保护采用D级电流互感器。在配置电流互感器的二次负载时，要求按满足10%误差曲线来校验，并尽量使用同一厂家、同一型号的电流互感器。

2.3 CT二次回路断线对变压差动保护的影响及防范措施

2.3.1 影响

电流互感器二次回路断线是由于保护屏端子排的电流互感器接线螺丝松动或接线断线造成的。电流互感器二次回路断线，则仅有一侧的电流互感器二次电流流入差动继电器，差流变大，保护会误动。若此时内部发生故障，则无电流流入差动继电器，保护将拒动。

2.3.2 防范措施

1）在保护程序中进行延时CT断线报警，即当任一相差流大于0.15Ie（Ie 是变压器的额定电流）的时间超过10s时发出CT断线告警信号，但不闭锁差动保护。

2）在故障测量程序中进行瞬时CT断线闭锁保护装置出口。当满足保护起动前某侧最大相电流小于（0.1～0.2）Ie，或起动后最大相电流大于（1.2～1.4）Ie，或起动后任一侧电流比起动前增加时，不进行CT断线判别。当某侧电流同时满足只有一相或两相电流为零和其它两相或一相电流与起动电流相等时进行CT断线闭锁判别。判断为CT断线后，闭锁保护装置出口。但必须在差动元件进行涌流判别后才进行瞬时CT断线判别程序，这样可防止瞬时CT断线的误闭锁[1]。