变压器继电保护对保证电网的安全正常运行有着重要的作用, 其错误动作易导致变压器保护失效, 进而造成电网事故的发生;电流互感器在电网中主要起变流和电气隔离作用, 其二次回路能够给继电保护装置提供最基本的逻辑信息。因此, 保证电流互感器二次回路组件正确配置, 规范其接线, 对保证电网的安全运行有重要意义。
在交流回路中, 电流的方向是会改变的。电流互感器 (简称TA) 的极性就是指其一次绕组与二次绕组间电流的方向, 极性标志有加极性和减极性, 常用的电流互感器一般都是减极性, 即当使一次电流自L1端流向L2时, 二次电流自K1端流出经外部回路到K2。L1和K1, L2和K2分别为同极性端。在接线时, 如果出现极性和接线错误, 就会使得变压器继电保护装置误动或者拒动, 继而引发停电事故, 因此, 我们有必要对其极性进行测试。
目前判断电流互感器极性的方法有三种, 分别为直流法、交流法、仪器法。其中以直流法最为简便、实用, 具体原理如图1所示。然而, 与常规的极性检测方法不同的是, 变压器电流互感器安装于变压器内部, 无法通过直流法将电压施加于电流互感器一次侧的两端。变压器套管电流互感器极性测试原理如图2所示。具体的检测步骤:首先将220V的直流电源施加于套管TA的极性端L1和中性点TA的非极性端L2处, 并将变压器低压侧短路接地;保持中性点地刀在断开位置 (避免出现直流电源接地现象) , 然后短时按下按扭后松开, 此时电流l1从L1端流入, L2端流出, 套管TA和中性点TA二次绕组中感应的二次电流l2从K1端流入, K2端流出, 如果万用表指针正偏 (向右偏) 之后, 又马上返回, 就说明极性正确。
变压器的差动保护是在变压器两侧安装具有相同型号的两台电流互感器, 通过电流互感器测量元件两端的电流有无差异而进行的保护, 其二次回路采用环流法接线。差动保护动作正确与否, 不仅与电流大小有关, 与电流互感器的极性也有很大的关系, 一旦接错两端的极性, 就会使得差流增大, 导致差动保护误动。
变压器差动保护原理简单, 但实现方式较为复杂, 而且不同产地的差动保护在实现细节上也是不同的, 因此, 为防止设计、安装人员因对这些细节的不注重, 而导致保护误动或不动, 对于电流互感器的极性, 最终应通过带负荷试验来判断。带负荷测试主要分数据收集和数据分析两个步骤。首先用钳形相位表或者微机保护液晶显示屏, 测出A相、B相和C相的差流;再用钳形相位表测出A相、B相和C相电流的幅值, 最后通过调度端或者监控显示器上的电流、有功、无功功率数据, 记录下变压器各侧电流的大小, 有功、无功功率的大小和流向。根据所收集的数据, 对其进行分析如果接反那么两个差流就是相加关系, 会变得很大, 会超过整定值;也可以把保护与测量回路进行比较, 如果有变化的话就是错了;另外, 正常变压器两侧电流相位应相差180°, 若两侧同名相电流相位差偏差大于10°, 也能说明变压器极性错误。
变压器保护电流互感器二次绕组配置不合理或者接线错误, 容易出现保护动作死区现象的出现。为进一步消除隐患, 使各条线路都能受到保护, 我们必须要合理配置变压器保护电流互感器二次绕组。下面以双绕组变压器为例, 就其二次绕组的合理配置进行分析。
首先, 其数量和准确级要满足继电保护、自动装置等的要求;其次对中性点有效接地系统TA要按三相配置, 对中性点非有效接地系统TA可按两相或者三相配置;两套主保护应分别接入电流互感器的不同二次绕组, 单套配置的保护应接入电流互感器专用的二次绕组, 后备保护可与二次保护共用二次绕组;为防出现保护动作死区相邻设备保护之间的保护区域应完全交叉。
接地点问题是变压器保护电流互感器二次回路接线中的一个重要问题。根据国家规定, 电流互感器的二次回路应有一个接地点, 并在配电装置附近经端子排接地;对于有几组电流互感器联接在一起的保护装置, 则应在保护屏上经端子排接地。但在工程实践中, 却经常出现多点接地的情况导致变压器保护装置异动或拒动。要解决这一问题, 除了严格按照规章制度施工外还可通过观察变压器差动保护装置测量显示的差流的情况分析解决。一旦出现差流不正常, 在排除了接线错误和设备本身问题的情况下, 就可以检查是否出现多点接地的情况。
连接桥连接在变压器-线路组的变压器和断路器之间的连接方式称为内桥连接, 因其高压侧断路器数量较少, 线路故障操作简单、方便等优点而被广泛应用。这种连接方式的变压器差动保护的电流输入要分别将高压侧电流和内桥开关的电流输入, 而常规的变压器差动保护高压侧只有电流输入一项, 因此, 在选择保护型号时, 要根据实际接线方式选择适合内桥接线的变压器保护。
变压器保护电流互感器二次回路对保证变压器保护正常动作有重要作用, 因此在工程实践中, 应当要注意正确判断变压器套管电流互感器的极性, 合理配置变压器保护电流互感器二次绕组, 对变压器保护电流互感器二次回路中的接地问题引起重视, 并根据变压器的实际接线方式选择适宜的变压器保护。
摘要：电流互感器能把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流, 以此实现保护和测量等作用。本文主要对变压器保护电流互感器二次回路的极性测试、差动保护电流互感器极性测试、电流互感器二次绕组的配置、接线方式以及内桥接线方式变压器的差动回路中电流的接入方式进行探讨与分析。
关键词：变压器,电流互感器,二次回路
[1] 吴湛郁, 王建国.互感器技术实用手册[M].中国电力出版社, 2011, 1.
[2] 马安.电流互感器和电压互感器[M].中国电力出版社, 2011, 3.
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