選擇CT開路保護裝置應注意的幾個關鍵問題

要：結(jié)合CT 開路保護裝置應用狀況及CT 二次開路所產(chǎn)生過電壓的特殊性，闡述了選擇CT 開路保護裝置應注意的事項。運用電力系統(tǒng)及CT 運行的特點，詳細地介紹了CT 開路保護裝置動作電壓的計算方法等。用實例說明了CT開路保護裝置動作電壓的計算方法的科學性，殷切希望CT 開路保護裝置動作電壓的計算方法能在實際中發(fā)揮作用，并得到不斷創(chuàng)新與提升，促進CT 開路保護裝置的技術研發(fā)工作，使其起到應有的作用。

0 引 言

CT(電流互感器)二次開路保護對于電力系統(tǒng)而言，是一種新型的保護。近年來，人們設計研制出多種形式CT 二次開路保護裝置，并在實際工作中得到應用。裝設該裝置的初衷是:及時消除對電力系統(tǒng)的安全、可靠運行帶來經(jīng)濟損失和安全隱患，提高運行、檢修人員排除開路故障的工作效率。然而，當前尚無統(tǒng)一的國際、國家標準，使得設計人員選擇該裝置時存在很大的隨意性，致使一些產(chǎn)品運行效果不盡人意，如:動作不可靠(存在誤動或拒動情況)、靈敏度低、影響測量、計量儀表的精度以及影響繼電保護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，其次級繞組兩端的電壓具有以下特點:

(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，即在一次繞組通過的電流大于CT 標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 選擇二次開路保護裝置應注意事項

2 .1 CT 二次開路保護裝置具有很高的輸入阻抗

要求開路保護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，以至于降低保護裝置的靈敏度。同時對CT 的電流型負載也有較大的分流作用，將導致計量、測量裝置誤差增大等問題。所以開路保護裝置輸入電阻是靈敏性能的一個重要指標。

2 .2 CT 二次開路保護裝置動作值要高

CT 開路與否，其二次繞組兩端電壓有質(zhì)的區(qū)別。

當CT 二次繞組開路正常時，正常運行電壓僅幾伏特，即使發(fā)生嚴重地一次系統(tǒng)短路，也不過近百伏特;而當CT 二次繞組開路時，由于正常的工作電流全部變?yōu)閯畲烹娏鳎瑢⒃贑T 二次側(cè)感應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 二次開路保護裝置動作值應取峰值

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

3 CT 二次開路保護裝置的動作電壓計算方法

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

由于目前的CT 二次開路保護裝置均并接于CT 二次繞組兩端，且其動作值均與開路電壓峰值有直接關系，為了保證動作的的可靠性，要求其動作值應大于電力系統(tǒng)一次系統(tǒng)短路在其二次回路產(chǎn)生的電壓最大峰值。即不影響設備主保護的正常動作。以下僅對防止CT 二次開路保護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 開路保護裝置時，其動作電壓選擇如下:

(1)測量、計量、相間短路保護對應CT 開路保護裝置動作電壓計算方法:

式中，Udz為CT 二次開路保護裝置動作值;Kk。CT為CT二次開路保護裝置可靠系數(shù);IIDZ為輸電線路Ⅰ段(主保護)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)裝置的動作可靠系數(shù);ID。B。max為最大運行方式下，被保護線路末端發(fā)生金屬性三相短路時，流過保護的最大短路電流。

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

以下三種情況取其最大值:

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

式中，Udz。0為零序CT 二次開路保護裝置動作值;Kk。CT為CT 二次開路保護裝置可靠系數(shù);II0。DZ為輸電線路零序Ⅰ段(主保護)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為被保護線路末端單相或兩相接地短路時，流過保護的最大零序電流。

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

式中，II0。DZ為零序Ⅰ段保護一次動作電流;I0。^為斷路器三相觸頭不同時合閘時，流過保護的最大零序電流;Udz。0為被保護線路末端單相或兩相接地短路時，流過保護的最大零序電流3I0。max在其二次回路產(chǎn)生的電壓峰值。

c。當被保護線路采用單相自動重合閘時，還應躲過單相重合閘過程中出現(xiàn)非全相振蕩時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 開路保護裝置時，其零序回路動作電壓計算方法可參照輸、配電線路執(zhí)行，而差動回路動作電壓計算方法如下:

以下取最大值:

(1)應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，電壓恢復時的勵磁電流很大，其值可達額定電流的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 開路時能就地正確顯示開路的組別及繞組的編號，以便及時了解CT 的運行狀態(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開路保護裝置進行了二次動作電壓計算、整定，正常運行多年無一誤動或拒動。

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