浅析电流互感器对变压器差动保护的影响

浅析电流互感器对变压器差动保护的影响

发表时间：2016-12-08T14:00:00.217Z 来源：《电力设备》2016年第19期作者：袁黎明[导读] 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。

（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。