選擇CT開路保護(hù)裝置應(yīng)注意的幾個關(guān)鍵問題

要：結(jié)合CT 開路保護(hù)裝置應(yīng)用狀況及CT 二次開路所產(chǎn)生過電壓的特殊性，闡述了選擇CT 開路保護(hù)裝置應(yīng)注意的事項(xiàng)。運(yùn)用電力系統(tǒng)及CT 運(yùn)行的特點(diǎn)，詳細(xì)地介紹了CT 開路保護(hù)裝置動作電壓的計(jì)算方法等。用實(shí)例說明了CT開路保護(hù)裝置動作電壓的計(jì)算方法的科學(xué)性，殷切希望CT 開路保護(hù)裝置動作電壓的計(jì)算方法能在實(shí)際中發(fā)揮作用，并得到不斷創(chuàng)新與提升，促進(jìn)CT 開路保護(hù)裝置的技術(shù)研發(fā)工作，使其起到應(yīng)有的作用。

0 引 言

CT(電流互感器)二次開路保護(hù)對于電力系統(tǒng)而言，是一種新型的保護(hù)。近年來，人們設(shè)計(jì)研制出多種形式CT 二次開路保護(hù)裝置，并在實(shí)際工作中得到應(yīng)用。裝設(shè)該裝置的初衷是:及時(shí)消除對電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行帶來經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患，提高運(yùn)行、檢修人員排除開路故障的工作效率。然而，當(dāng)前尚無統(tǒng)一的國際、國家標(biāo)準(zhǔn)，使得設(shè)計(jì)人員選擇該裝置時(shí)存在很大的隨意性，致使一些產(chǎn)品運(yùn)行效果不盡人意，如:動作不可靠(存在誤動或拒動情況)、靈敏度低、影響測量、計(jì)量儀表的精度以及影響繼電保護(hù)裝置的正常工作等問題。故本文主要從動作的可靠性來規(guī)范選擇CT 二次開路保護(hù)裝置，以供同行參考。

1 CT 二次開路所產(chǎn)生過電壓的特殊性

CT 二次繞組開路時(shí)，其次級繞組兩端的電壓具有以下特點(diǎn):

(1)波形為尖峰狀;

(2)開路所產(chǎn)生的過電壓在每個半周波持續(xù)的時(shí)間短;

(3)峰值電壓高。測量CT 二次繞組開路電壓波形如圖1 所示。圖1 中采用變比50/5 ，采樣分壓電阻R1 、R2分別為40 MΩ和10 MΩ，所用示波器輸入電阻為50 MΩ，示波器探頭衰減10 倍。

在CT 原邊輸入電流2 A，副邊接近開路的情況下，實(shí)測電壓波形如圖1 所示。峰值電壓的大小為：

(4)內(nèi)阻大。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，開路電壓的波形及其尖峰值大小與取樣電阻阻值的變化，有著非常敏感的特點(diǎn)，即在一次繞組通過的電流大于CT 標(biāo)稱勵磁電流且取樣電阻大到一定程度(出現(xiàn)尖峰狀)后，取樣電阻越大，波形越尖，峰值越高。反之，波形尖的程度越不突出，峰值下降越多。

圖1 CT 副邊開路副邊電壓波形

2 選擇二次開路保護(hù)裝置應(yīng)注意事項(xiàng)

2 .1 CT 二次開路保護(hù)裝置具有很高的輸入阻抗

要求開路保護(hù)裝置具有較大的輸入電阻，盡可能體現(xiàn)CT 開路在次級繞組兩端開路電壓的特性，否則極易改變原有的開路電路模型，且大幅度衰減其幅值，以至于降低保護(hù)裝置的靈敏度。同時(shí)對CT 的電流型負(fù)載也有較大的分流作用，將導(dǎo)致計(jì)量、測量裝置誤差增大等問題。所以開路保護(hù)裝置輸入電阻是靈敏性能的一個重要指標(biāo)。

2 .2 CT 二次開路保護(hù)裝置動作值要高

CT 開路與否，其二次繞組兩端電壓有質(zhì)的區(qū)別。

當(dāng)CT 二次繞組開路正常時(shí)，正常運(yùn)行電壓僅幾伏特，即使發(fā)生嚴(yán)重地一次系統(tǒng)短路，也不過近百伏特;而當(dāng)CT 二次繞組開路時(shí)，由于正常的工作電流全部變?yōu)閯畲烹娏?，將在CT 二次側(cè)感應(yīng)出峰值為幾千伏甚至十幾萬伏的過電壓。因此，對于具有較高的輸入阻抗的CT 二次開路保護(hù)裝置而言，動作值(數(shù)百伏特)要高，既不會對其靈敏度產(chǎn)生多大的副作用，又提高了工作的可靠性。

2 .3 CT 二次開路保護(hù)裝置動作值應(yīng)取峰值

由于CT 二次開路所產(chǎn)生過電壓的波形為尖峰狀，因此CT 二次開路保護(hù)裝置動作值應(yīng)取峰值，而非正弦工頻電壓的有效值。

3 CT 二次開路保護(hù)裝置的動作電壓計(jì)算方法

裝設(shè)該裝置的原則是可靠動作。即電力系統(tǒng)正常運(yùn)行及一次系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)不誤動，CT 二次開路時(shí)不拒動。

由于目前的CT 二次開路保護(hù)裝置均并接于CT 二次繞組兩端，且其動作值均與開路電壓峰值有直接關(guān)系，為了保證動作的的可靠性，要求其動作值應(yīng)大于電力系統(tǒng)一次系統(tǒng)短路在其二次回路產(chǎn)生的電壓最大峰值。即不影響設(shè)備主保護(hù)的正常動作。以下僅對防止CT 二次開路保護(hù)裝置誤動的選擇原則逐一論述。

3 .1 輸、配電線路

在輸、配電線路的電流互感器(CT)的二次繞組，安裝CT 開路保護(hù)裝置時(shí)，其動作電壓選擇如下:

(1)測量、計(jì)量、相間短路保護(hù)對應(yīng)CT 開路保護(hù)裝置動作電壓計(jì)算方法:

式中，Udz為CT 二次開路保護(hù)裝置動作值;Kk。CT為CT二次開路保護(hù)裝置可靠系數(shù);IIDZ為輸電線路Ⅰ段(主保護(hù))一次動作電流;ZJ為CT 二次回路綜合阻抗;nCT為CT 電流變比;KIk為輸電線路Ⅰ段(主保護(hù))裝置的動作可靠系數(shù);ID。B。max為最大運(yùn)行方式下，被保護(hù)線路末端發(fā)生金屬性三相短路時(shí)，流過保護(hù)的最大短路電流。

(2)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的零序電流保護(hù)，安裝CT 開路保護(hù)裝置時(shí)，其動作電壓計(jì)算方法:

以下三種情況取其最大值:

a。躲過被保護(hù)線路末端單相或兩相接地短路時(shí)，流過保護(hù)的最大零序電流3I0。max在其二次回路產(chǎn)生的電壓峰值。

式中，Udz。0為零序CT 二次開路保護(hù)裝置動作值;Kk。CT為CT 二次開路保護(hù)裝置可靠系數(shù);II0。DZ為輸電線路零序Ⅰ段(主保護(hù))一次動作電流;ZJ為零序CT 二次回路綜合阻抗;n0。CT為零序CT 電流變比;Kk為輸電線路零序Ⅰ段裝置的動作可靠系數(shù);I0。max為被保護(hù)線路末端單相或兩相接地短路時(shí)，流過保護(hù)的最大零序電流。

b。躲過斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘時(shí)，流過保護(hù)的最大零序電流3I0。^在其二次回路產(chǎn)生的電壓峰值。

式中，II0。DZ為零序Ⅰ段保護(hù)一次動作電流;I0。^為斷路器三相觸頭不同時(shí)合閘時(shí)，流過保護(hù)的最大零序電流;Udz。0為被保護(hù)線路末端單相或兩相接地短路時(shí)，流過保護(hù)的最大零序電流3I0。max在其二次回路產(chǎn)生的電壓峰值。

c。當(dāng)被保護(hù)線路采用單相自動重合閘時(shí)，還應(yīng)躲過單相重合閘過程中出現(xiàn)非全相振蕩時(shí)的零序電流在其二次回路產(chǎn)生的電壓峰值。

式中.I0.zhd為非全相振蕩時(shí)的零序電流。

3 。2 變壓器

在變壓器的電流互感器(CT)的二次繞組，安裝CT 開路保護(hù)裝置時(shí)，其零序回路動作電壓計(jì)算方法可參照輸、配電線路執(zhí)行，而差動回路動作電壓計(jì)算方法如下:

以下取最大值:

(1)應(yīng)大于變壓器勵磁涌流在其二次回路產(chǎn)生的電壓最大峰值。

在變壓器空載投入或外部故障切除后，電壓恢復(fù)時(shí)的勵磁電流很大，其值可達(dá)額定電流的5 ～10倍。

在外部故障切除過程中，由于TA 局部暫態(tài)飽和引起的相位移，故障中的短路電流非周期分量造成了TA中的磁鏈的累積，引起切除后轉(zhuǎn)變工頻負(fù)荷電流的相位移和幅值差，造成CT 兩端過電壓的產(chǎn)生。

式中，Ilcy為變壓器勵磁涌流。

(2)躲過變壓器各側(cè)外部短路時(shí)的最大短路電流在CT 二次回路產(chǎn)生的電壓峰值。

3 .3 正確顯示CT 二次側(cè)工作狀態(tài)

CT 開路時(shí)能就地正確顯示開路的組別及繞組的編號，以便及時(shí)了解CT 的運(yùn)行狀態(tài)，為快速消除開路情況提供有利的條件。

4 結(jié)束語

筆者根據(jù)用戶的要求，對所安裝CTJW-Ⅱ CT開路保護(hù)裝置進(jìn)行了二次動作電壓計(jì)算、整定，正常運(yùn)行多年無一誤動或拒動。

CT 開路保護(hù)裝置的正確選擇涉及到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行及經(jīng)營效益。合格的CT 開路保護(hù)裝置，可及時(shí)消除對電力系統(tǒng)的安全隱患，提高了運(yùn)行、檢修人員排除開路故障的工作效率。