DQZHAN技術(shù)訊：電流互感器的接線及其在微機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用

1、電流互感器的基本接線形式

兩組電流互感器的二次繞組可接成和電流與差電流兩種接線形式。差電流接線的特點(diǎn)是一組電流互感器二次繞組反極性與另一組相接，即所謂循環(huán)電流法接線。差動(dòng)保護(hù)就是將變壓器兩側(cè)的電流互感器二次繞組按差電流的方法接線，再將其輸出電流接入差動(dòng)繼電器所構(gòu)成的一種變壓器保護(hù)。它的保護(hù)范圍為變壓器兩側(cè)電流互感器之間的部分。在實(shí)際使用中，變壓器差動(dòng)保護(hù)的單線圖往往有如圖1的接線形式。

在變壓器正常運(yùn)行及保護(hù)范圍外發(fā)生短路時(shí)，變壓器兩側(cè)流入差動(dòng)繼電器的電流相量互差180O，其相量和為零。在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路，當(dāng)流入差動(dòng)繼電器的電流相量大于繼電器動(dòng)作值時(shí)繼電器將動(dòng)作，使變壓器兩側(cè)的開關(guān)跳閘。

2、變壓器Y，dll接線所帶來的問題

為減少三次諧波的影響，變壓器線組別多采用Y，d11接線。如此即形成變壓器兩側(cè)電流之間有30O的相位差，使得在正常情況下有不平衡電流流入差動(dòng)繼電器。為了消除這種影響，可將變壓器兩側(cè)的電流互感器二次繞組按一定方式接線，用來校正這種相位差。校正相位差的接線方法是：變壓器Y側(cè)的電流互感器二次繞組銨Δ形接線，而變壓器Δ側(cè)的電流互感器二次繞組按Y形接線。因Δ形接線和Y形接線可采用不同的連接方法，因此可能由于電流互感器接線錯(cuò)誤而不能形成正確的相位補(bǔ)償，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作。

3、差動(dòng)保護(hù)的兩種接線方法

通常電流互感器為減極性的，即電流互感器一、二次繞組對(duì)應(yīng)端于極性相同。在設(shè)備安裝時(shí)，一般將變壓器兩側(cè)電流互感器的正極性端皆靠近各自的母線安裝。此時(shí)，差動(dòng)保護(hù)可有如下兩種接線方法。

方法一：“引頭”法。Δ形接線的電流互感器二次繞組采用a頭b尾，b頭c尾，c頭a尾連接，同時(shí)以頭為引出線;Y形接線的電流互感器二次繞組采用連尾引頭的接線方法。其接線圖見圖2(a)，向量關(guān)系見圖2(b)。由于變壓器的接線組別為Y、d11、其Δ側(cè)電流IA""B""超前Y側(cè)電流認(rèn)為30o。采用了相位補(bǔ)償接線，使變壓器Δ側(cè)電流互感器二次電流Ia""b""滯后變壓器Y側(cè)電流互感器二次電流Iab為30。，正好補(bǔ)償了這一相位差。差電流接線使Ia""b""：、與Iab之間還有180o的相位差。因此由圖2(c)可以看出，采用差電流接線和相位補(bǔ)償接線后，使Ia""b""總共滯后Iab210o。這樣，差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)電流的相位完全滿足要求。

方法二：“引尾”法。Δ形接線的電流互感器二次繞組采用a頭c尾，c頭b尾，b頭a尾連接，同時(shí)以尾為引出線Y形接線的電流互感器二次繞組采用連頭引尾的接線方法。其接線圖見圖3(a)，向量關(guān)系見固3(b)，變壓器兩側(cè)電流互感器一二次電流的相位關(guān)系見圖3(c)。

4、當(dāng)正極性端靠近變壓器時(shí)安裝

如果變壓器兩側(cè)電流互感器的正極性端皆靠近變壓器安裝，即變壓器兩側(cè)電流互感器全部為反極性、我們?nèi)钥捎蒙鲜龅?種接線方法來接線。畫法形式相同，僅僅電流互感器的極性相反而已。因此我們不妨也可以這樣理解：電流互感器極性正負(fù)的標(biāo)示是相對(duì)的，如果我們把電流互感器的負(fù)極性端當(dāng)成“頭”而正極性端當(dāng)成“尾”來接線，接線方法完全一樣。

5、電流互感器非規(guī)范安裝

如果在實(shí)際工作中變壓器兩側(cè)的電流互感器并未按照前述規(guī)律安裝(正極性端皆靠近母線或皆靠近變壓器)，而是一側(cè)電流互感器正極性端靠近本側(cè)母線，而另一側(cè)電流互感器正極性端靠近變壓器。這時(shí)，電流互感器二次繞組的接線就不能采用前述從變壓器兩側(cè)同時(shí)“引頭”或同時(shí)“引尾”的接線方法，而應(yīng)接成：變壓器一側(cè)采用“引頭”接線而另一側(cè)采用“引尾”接線。一般應(yīng)以一側(cè)電流互感器的極性為準(zhǔn)來決定另一側(cè)的接線。在圖4中，變壓器兩側(cè)電流互感器極性非規(guī)范安裝、當(dāng)變壓器Y側(cè)電流互感器二次繞組采用a頭b尾，b頭c尾，c頭a尾連接并以頭為引出線時(shí)，變壓器Δ側(cè)電流互感器二次繞組采用連頭引尾的接線。從相量分析看出，這樣接線是正確的。

6、電流互感器可以不標(biāo)示極性

由前面的分析看出，變壓器兩側(cè)電流互感器的正極性無論怎樣放置，都可獲得正確的接線。電流互感器不標(biāo)示極性，意思是其正極性的具體位置無關(guān)緊要。但是，變壓器兩側(cè)電流互感器之間一二次電流的關(guān)系是相對(duì)固定的。在雙繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)的電流互感器接線時(shí)。只要能掌握差電流和相位補(bǔ)償?shù)慕泳€原理，保證變壓器兩側(cè)流入差動(dòng)繼電器電流的相位關(guān)系，并靈活運(yùn)用前面講到的差動(dòng)保護(hù)的兩種接線方法，那么，無論對(duì)電流互感器的極性如何標(biāo)示或根本不標(biāo)示，在實(shí)際工作中都不致發(fā)生接線錯(cuò)誤。

7、電流互感器接線在微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)中的應(yīng)用

變壓器差動(dòng)保護(hù)中變比和相位差。影響變壓器差動(dòng)保護(hù)正常工作的主要有以下幾方面的問題：

變壓器變比的影響。因?yàn)樽儔浩鞲叩蛪簜?cè)電壓等級(jí)不同，而傳輸?shù)墓β适遣蛔兊?，因此，造成正常情況下，高低壓側(cè)一次電流不相同。

CT變比的影響。由于高低壓側(cè)一次電流不同，因而導(dǎo)致兩側(cè)CT的變比也不同。因?yàn)镃T都是按標(biāo)準(zhǔn)變比生產(chǎn)的，變壓器變比也是按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的。兩側(cè)CT變比之間的倍數(shù)不可能與變壓器高低壓側(cè)的電壓倍數(shù)相等。因此，導(dǎo)致保護(hù)中產(chǎn)生不平衡電流。

接線組別的影響。變壓器不同的接線組別，除Y/Y或△/△外，都會(huì)導(dǎo)致變壓器高低壓側(cè)電流相位不同，而相位不同又會(huì)使差動(dòng)保護(hù)中產(chǎn)生差流。為減少三次諧波的影響，工程中*常見的是Y/△-11接線的變壓器，這種接線組別的變壓器，低壓側(cè)電流超前高壓側(cè)電流30度。此外，如果“Y”形側(cè)為中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式，當(dāng)高壓側(cè)線路發(fā)生單相接地故障時(shí)，主變Y側(cè)繞組將流過零序故障電流，該電流將流過主變高壓側(cè)CT,相應(yīng)地會(huì)傳變到CT二次，而主變“△”形側(cè)繞組中感應(yīng)出的零序電流僅能在其繞組內(nèi)部流過，而無法流經(jīng)低壓側(cè)CT。這些都將使差動(dòng)保護(hù)裝置中產(chǎn)生差流或不平衡電流。

微機(jī)差動(dòng)保護(hù)解決上述問題的基本原理。變壓器差動(dòng)保護(hù)在運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保證在正常情況和區(qū)外故障時(shí)，高低壓側(cè)CT二次電流幅值相等，相位相反。從而保證差流為零。無論是傳統(tǒng)的電磁式或集成電路型差動(dòng)保護(hù)或目前的微機(jī)型差動(dòng)保護(hù)，都是必須遵循的一個(gè)基本原則。要達(dá)到這個(gè)要求，就必須解決上面提到的三個(gè)問題。電磁式或集成電路型的差動(dòng)保護(hù)，對(duì)于接線組別帶來的影響(即相位誤差)，是通過改變CT二次接線方式來解決。當(dāng)變壓器為Y/△接線時(shí)，高壓側(cè)CT二次采用△接線，低壓側(cè)CT二次采用Y接線。即由保護(hù)CT完成相角的歸算同時(shí)消除零序電流分量的影響。高壓側(cè)CT二次接成“△”形，CT二次側(cè)比一次側(cè)(也即主變高壓側(cè))相位超前了30度。低壓側(cè)CT二次接成“Y”形，角度沒有偏移。這樣就保證了高低壓側(cè)CT的二次電流同相位。但是，高壓側(cè)CT二次接成“△”形后，電流幅值增大了√3倍。對(duì)于因CT變比不同而帶來的影響，傳統(tǒng)的差動(dòng)保護(hù)也是靠外部回路解決。在選擇CT變比時(shí)，盡量讓流入差動(dòng)繼電器的主變高低壓側(cè)電流相等。由于CT都是標(biāo)準(zhǔn)變比，一般情況下，不能保證高低壓側(cè)二次電流相等，為此，一般采取在外回路加裝電流變換器，或選擇具有速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器，調(diào)整它的平衡線圈的匝數(shù)。相對(duì)于微機(jī)差動(dòng)保護(hù)而言，這兩種方法，精度都不高。微機(jī)保護(hù)同傳統(tǒng)保護(hù)相比，其原理并沒有太大的變化，主要是實(shí)現(xiàn)的方法和計(jì)算的精度有了很大提高。早期有些微機(jī)差動(dòng)保護(hù)，由于運(yùn)算速度不夠及其它原因，相角歸算仍采用改變CT二次接線的方式來解決。而目前的微機(jī)差動(dòng)保護(hù)，高、低壓側(cè)CT二次均采用“Y”形接線，相角歸算由裝置內(nèi)部完成。即通過電流矢量相減消除相角誤差。如Y/△-11接線的變壓器差動(dòng)保護(hù)，同低壓側(cè)Ia相比較運(yùn)算的并不是高壓側(cè)IA，而是IA*=IA-IB(矢量相減)，這樣得到的線電流IA*，角度超前30o，同低壓側(cè)Ia同相位。對(duì)于Y/△-11接線的變壓器差動(dòng)保護(hù)，參與差流計(jì)算的“Y”形側(cè)三相電流量分別是：IA*=IA-IB、IB*=IB-IC 、IC*=IC-IA(都為矢量相減)。對(duì)于Y/△-1接線，參與差流計(jì)算的“Y”形側(cè)三相電流量分別是：IA*=IA-IC;IB*=IB-IA 、IC*=IC-IB(也為矢量相減)。通過減去超前相或滯后相電流的不同，實(shí)現(xiàn)相角滯后或超前30o。

對(duì)于因變壓器變比和CT變比不同而造成的不平衡電流是幅值的問題。對(duì)微機(jī)保護(hù)而言則較容易解決。通常是將一側(cè)定為基準(zhǔn)側(cè)，另一側(cè)的輸入量乘以相應(yīng)的比例系數(shù)歸算到基本側(cè)。這個(gè)比例系數(shù)的選擇，不僅要考慮變比誤差，還要考慮因相角歸算而引起幅值增大的因素。