继电保护工程技术(互感器)

1、继电保护工程技术 1、PT二次核相技术； 2、继电保护六角图（带负荷极性试验）； 3、保护用PT、 CT的选用。 4、其它。 继电保护工程技术-互感器篇 2009年6月 1、电力系统对电流互感器的要求 11对动稳定性和热稳定性的要求对动稳定性和热稳定性的要求 电力系统容量和发电机单机容量日益增大，电力系统短 路容量也相应增大。电力系统网架电压220KV- 500KV；主力发电机组单机容量300600MW。目前各 电压等级短路电流水平 220500KV：4063KA 60110KV：2050KA 635KV：3.1550KA（采取限流措施后可限制在40KA 以下） 满足短路容量要求。但额定电流越

2、小，越难以满足热稳 定要求。 CT额定电流(A)系统短路电流 （KA） 要求的热稳定倍 数（1S） 要求的动稳定倍 数 20040200354 50 408001414 同一短路条件下不同额定电流的同一短路条件下不同额定电流的 电流互感器动、热稳定稳定比较电流互感器动、热稳定稳定比较 显然，额定电流50KA的电流互感器，欲达到热稳定电流40KA 1S及动稳定电流100KA（峰值）的要求相当困难。要达到热稳 定电流50KA 1S及动稳定电流125KA（峰值）的要求就更困难 了。 对策：选择合理接线方式；采取限流措施。 12对额定一次电流及准确度的综合要求对额定一次电流及准确度的综合要求 额定一次

3、电流与准确度矛盾的情况额定一次电流与准确度矛盾的情况 系统间联络线，负荷不固定系统间联络线，负荷不固定不可能全范围内满足准确度要求；不可能全范围内满足准确度要求； 远景与近期负荷相差悬殊远景与近期负荷相差悬殊-按最大负荷选择，近期无法满足；按最大负荷选择，近期无法满足； 电气化铁路、轧钢、农灌负荷，波动范围大电气化铁路、轧钢、农灌负荷，波动范围大-按短时最大负荷选定，按短时最大负荷选定， 正常工况下电流太小，准确度满足不了。正常工况下电流太小，准确度满足不了。 保护与计量对互感器准确度要求不同：保护与计量对互感器准确度要求不同： 保护：都要求，更注重在准确限值一次电流条件下输出符合要求的保护：

4、都要求，更注重在准确限值一次电流条件下输出符合要求的 二次电流。因为额定一次电流越大，准确限值系数可以降低二次电流。因为额定一次电流越大，准确限值系数可以降低- 额定一次电流越打越好；额定一次电流越打越好； 计量：正常工作范围内保证准确度计量：正常工作范围内保证准确度-额定一次电流尽量接近正常负额定一次电流尽量接近正常负 荷电流，并满足仪表保安系数（荷电流，并满足仪表保安系数（FS）的要求。）的要求。 继电保护用电流互感器的误差限值 准确 级 比误差 （， 在额定一 次电流时） 角误差（在额定一 次电流时） 复合误差（， 在额定准确限值 一次电流时） （）Card 5P1601.85 10P3

5、-10 准确 级 在下述电流百分数时的比误差（）在下述电流百分数时的角误差 （） 15201001201520100120 0.2-0.750.350.20.2-30151010 0.2S0.750.350.20.20.23015101010 0.5-1.50.750.50.5-90453030 0.5S1.50.750.50.50.59045303030 1.0-31.51.01.0-180906060 计量、测量用电流互感器的误差限值 对策 n采用S级互感器-S级电流互感器：电流 比例系数为0.150.25；普通电流互感器 为0.50.7。同样的准确度，但变比增大， 准确限值系数变为普通电

6、流互感器的 1/31/5。容易满足。 n采用多绕组、多抽头-各取所需变比 1.3继电保护和测量功能的要求 n计量准确度要求不高和保护公用 n一般情况-专用计量二次绕组，甚至专 用计量CT n不同的保护功能，要求不同的保护二次 绕组。视保护对象的种类、所要装设的 保护类型、对可靠性的要求不同而异。 n测量用电流互感器二次绕组，一般每个 元件设一个。 不同电压等级电流互感器的 准确等级和二次绕组组合要求 电压等级 （KV） 二次绕组数量/准确等级 保护及自动装置绕组测量绕组计量绕组 0.40.61/10P或1/0.5或1/0.5,0.5S,0.2,0.2S 3101/5P,10P1/0.5,0.5

7、S或1/0.5,0.5S,0.2,0.2S 356612/5P,10P1/0.5,0.5S1/0.2,0.2S 11023/5P,10P1/0.5,0.5S1/0.2,0.2S 22034/5P,10P1/0.5,0.5S1/0.2,0.2S 33050046/5P,10P,TP或46/TP1/0.5,0.5S1/0.2,0.2S 1.4合理确定互感器的额定容量 1.4.1保证电流互感器误差限值的条件 n二次负荷在额定值的25100； n额定频率； n二次负荷的功率因数0.8（滞后）1 结论：不是二次容量越大越好。 1.4合理确定互感器的额定容量 1.4.2保证电流互感器误差限值的条件 n二次

8、负荷在额定值的25100； n额定频率； n二次负荷的功率因数0.8（滞后）1 结论：不是二次容量越大越好。 1.5超高压电网对CT暂态特性的要求 超高压电网的特点： 1、系统容量大（传输功率大、采用分裂导 线、相间距离大、导线截面增大、单机 容量大），一次电路时间常数大（80 100mS)，短路电流的非周期分量使铁心 易于饱和-二次电流波形严重畸变，暂 态误差增大； 2、超高压短路危害大、误动影响大-要求 保护四性更高-要求CT在短路后能够正 确传变短路电流。 1.6 CT暂态特性对保护装置的影响 n对电流元件：铁心饱和，二次电流波形缺损，幅值减小，使电流元件缓 动、拒动。 n电流增量和突变

9、量元件：这类元件动作速度快，且一般具有记忆作用， 因CT不会立即饱和而不受影响。但如动作慢，则可能拒动。 n电流比相元件：当两侧CT具有相同饱和度且均未严重饱和时，保护能 正确动作；比较两侧电流相位，如果一侧饱和，一侧不饱和，或两侧都 严重饱和，保护可能会误动或拒动。 n阻抗原件：同时经受PT和CT二次暂态的影响。电容式PT暂态过程的特 点是，在短路瞬间，电压不能突变，之后随时间衰减。这一暂态电压含 有大量的高次谐波。CT暂态特点是短路瞬间铁心未饱和，短路电流能 如实传变，当铁心饱和时，短路电流严重畸变、波形缺损、幅值大大减 小，待系统直流分量衰减到一定程度时，传变恢复正常。-综合影响： 短路

10、瞬间，主要受PT影响；23个周波后，主要受CT影响。在末端短 路，易返回或缓动（CT）；又可能超越(PT)。 所以对电容式互感器要求：在其一次短路后，二次电压在一个周期内应 降低到短路前峰值的510以下；额定电压下，一个周期后不应再出 现高于该数值的情况。系统阻抗比值越大，越要注意电容式PT的暂态特 性。 1.7保护装置对互感器暂态特性的要求 n1.7.1线路主保护及综合重合闸对CT暂态特性的要求 当线路出口发生永久性故障时，CT处于重复励磁状态， 线路保护也需要在2030ms内可靠动作，切除永久故 障不再重合。 所以要求： 1）在最严重情况下（出口短路）时，两次主保护动作时， CT不饱和且能

11、准确传变一次电流； 2）3/2接线，相邻元件出口短路或串内保护范围外短路时， 为防止主保护动作，要求用于线路保护的CT满足饱和 倍数和暂态误差的要求。 1.7保护装置对互感器暂态特性的要求 n1.7.2线路后备保护对CT的要求 后备保护通常动作时间为0.30.5S。后备保护与 1.7保护装置对互感器暂态特性的要求综合重 合闸配合实现永久故障快速切除。当饱和范围 内故障时，两套主保护因故拒动时，后备一段 能够快速切除故障；在后备段故障时，因故障 点远离保护安装处，短路电流倍数大大减小； 区外故障，因动作时间长，且短路电流小，故 对CT不考虑暂态要求。如果主、后公用一组 CT，则CT需满足主保护暂

12、态要求。 1.7保护装置对互感器暂态特性的要求 1.7.3母差保护对CT的要求 n高阻抗母差保护 内部故障反应灵敏，区外发生最大穿越性短路故 障而CT完全饱和的情况下也不会误动。但为 了可靠起见，高阻抗保护一般选用具有一定暂 态特性的低漏磁、高励磁阻抗CT-TPS。 励磁阻抗高-在区内故障时，不会产生分流； 二次漏抗低-防止区外故障时，使继电器的输入 电压过高。 匝数比误差小-防止区外故障时，较大的不平衡 电流产生较大压降导致继电器误动。 中阻抗母差保护和数字式母差保护 对CT没有特殊的（如低漏抗）要求，但应具有5的稳态 误差和必要的暂态误差要求。由于动作时间很短，所以在 暂态过程计算中，计算

13、时间取510ms即可。 另外，要选取合理的二次负载（特别对中阻抗保护）。 1.7.4并联电抗器保护对CT的要求 由于并联电抗器外部故障时无穿越性故障电流，不存在饱 和问题，选用高低压套管CT即可。过电流及匝间短路保护 均可如此。 1.7.5断路器失灵保护 定值较小；时间较长（0.20.3s) 通常接在一个单独的CT二次绕组，要求有良好的稳态特性。 1.7.6变压器差动保护各侧CT的暂态特性要求 要求各侧CT暂态特性（容量、一次电流倍数、二次负载时 间常数、剩磁系数等）完全一致-难！ 2 电流互感器的配置 2.1电流互感器配置的要求 n尽量避免保护出现死区。还应避免一套保护停用而被 保护的主设备

14、继续运行时，互感器内部发生故障时保 护存在死区。 n应可靠保护系统的各种类型故障。中性点有效接地必 须配置三相；非有效接地：两相或三相。两相有原因， 也有缺点。 n为可靠地保护主设备地各个部位，一般情况下，每个 主设备至少配置一组CT；在能够实现可靠保护地前提 下，应尽量减少互感器地数量，必要时，增加互感器 二次绕组。 n二次绕组地数量及其技术特性应满足继电保护、自动 装置、测量仪表、电能计量装置的要求。 2.2电流互感器二次绕组数量 n母线保护配置单独的二次绕组 n线路或变压器主保护配置单独的二次绕组，后备保护 配置单独的二次绕组。当主、后合在同一箱体内且功 耗较小时，可公用一组二次绕组；

15、n母线、线路或变压器保护双重化，应配置两个单独的 二次绕组。 n故障录波器与其它自动装置配置一个单独的二次绕组。 n测量和计量各自配置单独的二次绕组，当对电流、功 率等电气量的检测、记录没有规定要求且不装设常测 仪表时，也可将计量和测量合用一个二次绕组。 220 kV220 kV II母 I母 * * TV21 TV21 TV22 TV22 * * * * II母I母 TV3TV3TV4TV4 差动速断 比例差动 工频变化量比例差动 零序方向过流 复合电压过流 零序方向过流 复合电压方向过流 图中所示保护在一台装置 中实现，所有量只接入装 置一次。 利用第二组CT和第二台装 置 完 成 第 二

16、 套 保 护 功 能 （与第一套完全相同）， 构成双主、双后备 内选项可投退。 复合电压可选各侧复合电 压 ， 或 各 侧 复 合 电 压 的 “或”。 2 2 1 1 2 2 1 1 2 22 2 1 11 1 110 kV110 kV RCS978E保护的典型应用配置图1RCS978E保护的典型应用配置图1 复合电压方向过流 零序过压 间隙零序过流 OR零序过压 TA2TA2 TA3TA3TA4TA4 * * TV12TV12 2 2 2 2 1 1 1 1 TA1TA1 TV11TV11 * 复合电压方 向过流 零序方向过流 旁母 I母 II母 复合电压方 向过流 零序方向过流 间隙零序

17、过流 OR零序过压 零序过压 零序过压 零序过压 朱台变线路保护 3.电流互感器的结构 3.电流互感器的结构 n链式绝缘结构：一次、二次绕组互相垂 直，一次、二次绕组上包着厚度不等的 油纸绝缘。-66KV及以下。 n电容式绝缘结构：一次绕组有U型、吊 环型（正立、倒立）两种。主绝缘包在 一次（二次）绕组上，一、二次间设置 若干电屏，并有均压措施（端屏或端 环）。 nSF6气体绝缘电流互感器 n绝缘浇筑式-1035KV广泛应用； n干式10KV以下广泛应用。 4. P级电流互感器及二次回路问题 4.1. 电流互感器基本原理电流互感器基本原理 4.1.1 电流互感器等值电路及相量图 4.1.2 电

18、流互感器二次决不允许开路 电流互感器二次开路时的电压和铁芯磁通波形图 4.1.3 电流互感器的接地 电流互感器二次回路必须一点接地。电流互感器二次回路必须一点接地。 见事故附录见事故附录1 电流互感器二次回路只能有一点接地。电流互感器二次回路只能有一点接地。 电流互感器二次回路的接地点应在何处接地。电流互感器二次回路的接地点应在何处接地。 4.2.电流互感器的误差及影响误差电流互感器的误差及影响误差 的因素的因素 4.3.1 电流互感器误差相量图 电流互感器误差相量图 4.2.2 电流互感器的误差 4.2.3 TA一次过电流并进入饱和段时，一、二次 及励磁电流的波形示意图 4.2.4 注意 参

19、考资料1 P289： n如果忽略磁化曲线的非线性，复合误差就是励磁电流对一次电流 的百分比。由于励磁电流落后二次电流90(假若二次负载是电感性 的)，复合误差比按一次电流与二次电流（两者归算到同一侧）幅 值之差计算出的比差大得多。比如复合误差为10%时，比差只有 0.5%，反过来，若比差为10%，复合误差为43.6%。按复合误差规定 的精度比按比误差的精度高得多。反之若按比差计算差动不保护的 不平衡电流，保护有失去选择性的危险。 n当铁芯未饱和时，复合误差可以认为是全误差。全误差为励磁电 流与一次电流之比的百分数。 4.2.5 P级电流互感器的误差标定是复 合误差 P类及类及PR类电流互感器的

20、准确级及误差限值类电流互感器的准确级及误差限值（以下内容选取DL/T 866规程6.4.1) a）P类及及PR类类电流互感器的准确级以在额定准确限值一次电流下的最大允许复合误差的百分数标 称，标准准确级为：5P、10P、5PR、10PR 。 b）P类及及PR类类电流互感器在额定频率及额定负荷下，电流误差、相位误差和复合误差应不超过表 8所列限值。 表8 P类及及PR类类电流互感器误差限值 c）PR尖电流互感器剩磁系统应小于10%，有些情况下应规定TS值以限制复合误差。 d) 发电机和变压器主回路、220KV及以上电压线路宜采用复合误差较小（波形畸变较小 ）的5PR的电流互感器。其它回路可采用1

21、0P或10PR级电流互感器。 e)P类或PR类保护用电流互感器能满足复合误差要求的准确限值系数Kalf，一般可取5、 10、15、20和30。必要时，可与制造部门协商，采用更大的Kalf值 4.2.6-1影响电流互感器的稳态误差的 因素 对3.2所示公式进行演变，可得出比误差和角误差的表示式如下 参考资料-互感器原理与设计基础P53 辽宁科学技术出版社 4.2.6-2 影响电流互感器的稳态误差的 因素 从以上公式可以看出： n1.电流互感器的误差与二次回路总阻抗成正比。二次 回路总阻抗包括二次负荷阻抗和二次绕组自阻抗。 n2.电流互感器的误差与一次安匝成反比。 n3.增加铁芯有效面积,减小铁芯

22、的平均磁路长度会使误 差减少。 n4. 铁芯的导磁率越高，误差就越小。 n5.负荷功率因数增加,（ 角减小），使电流误差减少而 相位误差增加；反之则电流误差增加、相位误差减少。 当（ ）时相位误差为零。 n6.铁芯损耗角减小，相位差增大。 4.2.7 电流互感器对一次电流含有直 流分量的传变 4.2.7-1 必要性 现代微机型保护，动作速度很快，当保护跳 闸时一次系统还有相当的直流分量存在。为此 需要研究电流互感器对含有直流分量的一次电 流的传变。短路的暂态电流中含有非周期性分 量。大容量电厂在高压母线出口短路时，短路 电流中非周期性分量（简称直流分量）的衰减 时间常数T1达150300ms。

23、单独500线路本身 的T130 ms。大容量变压器T1130 ms甚至更大。 4.2.7 电流互感器对一次电流含有直流分量的传变 4.2.7-2依电流互感器二次侧等值电路求解一次有直流分量 时的励磁电流变化 n参考高压电网继电保护原理与技术P290 TA的暂态饱和往往不是在故障后的第一个周波，因为励磁电流的最大值并不一定出现在第一 周期的电流最大值。出现最大值的时间与一次系统和二次系统的时间常数有关。在何时出现饱 和，还与一次电流的大小和励磁曲线的特性有关。因此我们常常可以看到，故障后的TA饱和时 出现在故障后的若于毫秒以后。 4.2.7-3非线性励磁特性对TA励磁电流 的影响 n参考高压电网

24、继电保护原理与技术 P291292 非线性励磁特性对TA励磁电流的影响的计算过程 4.2.7-4非线性励磁特性对TA励磁 电流的影响 参考高压电网继电保护原理与技术P291292 实际录到的暂态励磁电流例 4.2.7.5一次电流中直流分量影响电一次电流中直流分量影响电 流互感器工作使差动保护误动流互感器工作使差动保护误动 n例见事故附录例见事故附录3。 4.2.8剩磁对电流互感器传变的影响剩磁对电流互感器传变的影响 n4.3.8.1剩磁的产生剩磁的产生 如电流互感器铁芯中存在剩磁，互感器可能在一次电流远低于正常饱和 值时即早饱和。剩磁取决于上一次电流开断瞬间铁心中的磁通，磁通的数值 由对称一次

25、电流值、直流偏移和二回路阻抗值确定。 当一次电流在互感器处于饱和状态时断开剩磁最大。由于断路器一般在 电流过零时开断，残留在互感器铁心中的磁通与其二次负荷的相角有关。对 于纯电感负荷，电流为零瞬间电压最大，而磁通为零，故无剩磁。对于纯电 阻负荷，电流为零瞬间电压为零，而磁通最大，故剩磁最大。大多数机电型 继电器的负荷阻抗角约为60滞后。剩磁约为峰值的50%。静态和数字继电 器一般负荷为电阻型，故障电流断开后，铁心中的剩磁可能接近峰值。此 外，试验时在互感器绕组中通过直流也将产生剩磁。 4.2.8.2 剩磁的产生的统计规律 K r 为剩磁通密度（B r）与饱和磁通密度（B S ）之 比。即K r

26、 = B r / B S 。 剩磁系数表 剩磁在铁心中一直保留到有机会去磁才能消除。根据 IEEE Std C.110导则12列举230kV系统工程41组电流互感 器的调查结果如表3-2，由于剩磁百分数分布较分散，不 易确定一个典型值。 4.2.8.3 有剩磁时的负荷电流传变 4.2.8.4 不同剩磁对短路电流传变 的影响 4.2.8.4控制电流互感器剩磁的方法 -选择不同型号 选择带铁心有气隙的TP级.或P级的PR型互感器 闭合铁心（TPX）；铁心带抗剩磁气隙 （TPY）；线性铁心（TPZ） 4.2.8.5剩磁与一次直流分量对互感 器传变的影响 图例说明1 4.2.8.5剩磁与一次直流分量对

27、互感 器传变的影响 图例说明2 4.2.8.5剩磁与一次直流分量对互感器 传变的影响 图例说明3 4.2.8.5剩磁与一次直流分量对互感 器传变的影响 图例说明4 4.2.8.5剩磁与一次直流分量对互感器 传变的影响 图例说明5 畸变原因主要是TA的剩磁和一次非周期分量等原因引起饱和 之故，随着时间的推移而渐渐退出饱和区，故障电流中的基 波电流分量也随之增大，进入距离保护动作区，距离段动 作，动作时间为88ms， 4.3保护用电流互感器选型、校验、保护用电流互感器选型、校验、 运行中存在问题及解决方法运行中存在问题及解决方法 n4.3.1电流互感器类型选择 n4.3.1-1 P型电流互感器 (

28、1)P类(P意为保护) 电流互感器,包括PR和PX类。该类电流互感器准确限值是由一 次电流为稳态对称电流时的复合误差或励磁特性拐点来确定。（因此，该类电流互感 器仅适用于不考虑短路电流中非周期分量的情况。） P类电流互感器是IEC标准和我国国家标准GB1208-1997早期规定的保护用电流 互感器，现已在我国广泛应用。由于P类电流互感器铁心是闭合的，在严重短路后可 能残留有剩磁，将严重影响互感器的性能。故近期IEC关于电流互感器标准的修改单 IEC60044-1996规定了PR类电流互感器，规定该类互感器的剩磁系统小于10%。PX 类电流互感器是IEC标准新定义的一种电流互感器IEC60044

29、-1996，其性能与英国标 准BS3938：1973电流感器规定的X类互感器相当。PX类电流互感器用于5P和 10P的准确限值不适合的特殊场合。例如对互感器变比和励磁特性有严格要求的高阻 抗母线保护。 4.3.1电流互感器类型选择 n4.3.1-2 TP型电流互感器 (2)TP类(TP意为暂态保护)电流互感器。该类 电流互感器的准确限值是考虑一次电流中同时具 有周期分量和非周期分量，并按某种规定的暂态 工作循环时的峰值误差来确定的。因此，该类电 流互感器适用于考虑短路电流中非周期分量暂态 影响的情况。 4.3.1.3电流互感器类型的选择原则 -1 4.3.1.3电流互感器类型的选择原则-2 4

30、.3.1.4失灵保护用电流互感器 摘电网继电保护应用P278 王梅义 4.3.2 P类及PR类电流互感器性能验算 一般要求 n在初选保护用电流互感器时，可按其额定准确限值电流大于所要求的最 大计算故障电流和额定二次输出容量大于实际二次负荷进行选择。这样选择 是可行的，但互感器可能尚有潜力未得到充分利用。实际工作中常遇到二次 输出容量有裕度但ALF不够的情况，或者相反。特别是前者，在系统容量很 大，而额定二次电流选用1A或就地控制的情况是很容易出现的。因此，为 合理的选用电流互感器，需要进行较精确验算。 n进行电流互感器准确性验算，推荐采用准确限值电动势法。为此，要求 制造部门提供电流互感器的二

31、次绕组的电阻Rct或直接提供准确限值曲线 （制造厂不提供，但若索取可以提供，提供的曲线是复合误差曲线）。 4.3.2.1 按二次准确限值电动势验算 （对于低漏磁电流互感器可按二次准确限 值电动势验算-DL/T 866 6.5.2.2） nP类电流互感器应在继电保护动作特性 要求的故障计算电流并适当考虑暂态特 性的情况下保持规定的准确性能，即要，即要 求电流互感器额定二次极限电动势大于求电流互感器额定二次极限电动势大于 保护要求的二次极限电动势。保护要求的二次极限电动势。 4.3.2.1-1 P类电流互感器的额定二次 极限电动势 以上各参数制造部门应在产品说明书中标明。 4.3.2.1-2 继电

32、保护动作性能校验要求 的二次感应电动势 4.3.2.1-3校验要求 4.3.2.2-1 按准确限值曲线验算 如果制造厂提供的电流互感器不满足低漏磁要求，当提高准确限 值准确限值一次电流时，互感器可能出现局部饱和，不能采用二次 准确限值电动势验算。此时如果用户需要提高所选互感器的准确限 4.3.3 P级电流互感器应用中存在的 问题及解决方法 n4.4.3.1 存在的问题 自从我国的制造业溶入国际化以来，电流互感器IEC标准早已成为我国 的标准，P级电流互感器在220KV系统中，已广泛使用。由于P级电流互 感器的铁心是闭合的，在严重故障后可能有剩磁，将严重影响互感器的 性能，故近期IEC关于电流互

33、感器标准的修正单规定了PR类电流互感器， 规定这类电流互感器的剩磁系数小于10%。自从微机保护广泛使用以来， 继电器负荷大大减小，二次负荷电阻性分量大大增加，几乎不再考虑电 感分量，加之断路器过电流零点断开，致使剩磁更加严重。快速动作的 微机保护，可能在一次系统含有直流分量时出口跳闸断开断路器。为适 应以上形势的变化，04年出台新的电流互感器选择及计算导则。由于出 台较晚，还未能被广泛学习和贯彻，社会上广泛流传的还是老的苏联式 资料，因此在运行中出现了不少问题。突出表现在纵联保护停用时，距 离保护的延时动作和差动保护的区外故障误动。这一点在前面的例子中 均有事例。 4.3.3 P级电流互感器应

34、用中存在的 问题及解决方法 n4.4.3.2从二次回路解决差动保护误动问题 关于差动保护由于电流互感器特性不一致线起误动问题，虽已 引起高度注意，但具体施实仍有困难。主要是变压器低压侧的电流 互感器不容易选取。国家电网公司十八项电网重大反事故措施 （试行）继电保护专业重点实施要求8.3.3指出： 应对已运行的母线、变压器和发变组差动保护电流互感器二次应对已运行的母线、变压器和发变组差动保护电流互感器二次 回路负载进行回路负载进行10%误差计算和分析，校核主设备各侧二次负载的平误差计算和分析，校核主设备各侧二次负载的平 衡情况，并留有足够裕度。不符合要求的电流互感器应安排更换。衡情况，并留有足够

35、裕度。不符合要求的电流互感器应安排更换。 对各侧二次负载的平衡情况如何理解和操作，这里谈谈自已的看 法：即在正常额定负荷运行时，应使各侧互感器磁感应电势与各侧 饱和电势的比例应相等，我们则认为是达到了负荷平衡。对三侧变 压器，可只考虑短路电流量大的两侧负载的平衡，另一短路电流量 小侧能平衡则好。 4.4. 保护装置抗电流互感器饱和的保护装置抗电流互感器饱和的 一些对策一些对策 4.4.1 电流互感器饱和一般情况说明 电流互感器二次要想得到电流，必须要在铁芯中建立必要的电动势， 要产生电势就必须要有磁通的变化率，于是实际上二次电流的波形主要 决定于磁通的变化率。磁化曲线是非线性的，不同工作段，磁

36、通的变化 率差别很大。电流互感器在工作时的工作点，与剩磁关系很大（也就是 说，与互感器的工作历史有关）。一次系统中的非周期分量电流（直流 分量），会严重影响磁化曲线的工作点，这个非周期分量要比传变电流 必须建立电动势所需的励磁电流大的多的多，对互感器饱和的影响是非 常严重的。远不是铁芯面积增大就可解决的。为考虑这个影响将要改变 铁芯的构造，加装气隙等。但由于铁芯中磁通不能跃变，它对磁通的影 响有时延，且与一次系统的时间常数和二次系统的时间常数有关。总之， 互感器饱和后的电流波形，决定于工作的磁化曲线上的工作变化范围。 如果短路前无剩磁，一次电流无直流分量，工作变化范围正负对称，若 铁芯不饱和可

37、正确传变，若铁心饱和则是以奇次谐波为主；如果有剩磁 或有直流分量存在，磁化曲线上的工作变化范围正负不对称，若铁心不 饱和可正确传变，若铁心只在一侧饱和则二次电流不对称，是以偶次谐 波为主。因此可根据此情况对不同类型保护选取不同的判据。 4.4.1 RCS-978变压器保护 (1)RCS-978 变压器保护灵敏的差动特性，选各侧 各相电流中的二次和三次谐波闭锁 (2)RCS-978变压器保护高值差动特性用差电流定 值躲过不平衡电流。 (3)RCS-978变压器保护工频变压器差动没有抗TA 饱和措施，因为它的制动量选取各侧电流的绝 对值和，没有1/2系数，且制动量比较大时， 比率制动系数高，不会误

38、动；当高阻接地或小 匝间故障时，特性工作在起始的灵敏段，电流 不会饱和。 4.4.2 RCS-915母线差动保护 1.对工频变化量差动元件: 采用自适应加权阻抗TA饱和闭锁，故障起始时间 段，差电流元件动作出口权力大，随后的差电 流元件动作，出口权力减小。区外故障后只要 有2ms的线性段时间，即可保证不误动作。区 内故障快速出口。 2.对电流差动选取谐波抗区处故障TA饱和闭锁。 4.4.3 RC985发电机差动保护 n-异步法异步法TA饱和判据性能饱和判据性能 根据差动保护制动电流工频变化量与差电流工频 变化量的关系，明确判断出区内故障还是区外 故障，如判出区外故障，投入相电流、差电流 的波形

39、识别判据，在TA正确传变时间不小于 5ms时，区外故障TA饱和不误动，区内故障 TA饱和，装置快速动作。 4.4.4 RCS-900线路保护 nRCS-901（2）线路保护中的距离保护，若TA 的选择不合理，会造成距离保护延时动作，像 前面讲到的例子一样，目前由于纵联保护的广 泛使用，掩盖了此问题的显现。 nRC931线路保护中的电流差动保护，快速出口 的差动继电器定值高。灵敏段经小延时出口， 也可以讲是一种抗TA饱和的措施。近来也有 谐波抗TA饱和的版本推出。 4.5.1事故附录例1 电流互感器接地不良引起对地闪烙 2006.9. 某变电站,20KV备自投RCS-9653电流回路端子排,运行

40、中被击 穿图片如下: 4.5.2 事故附录例2 n电流互感器二次回路误碰引起差动保护误动作 n某变电站，变压器套管TA变比有1200/5、600/5，LFP972C与LFP973E电 流回路用1200/5。但两组600/5的二次回路端子距离很近。在该站母线发 生故障时，两组600/5的二次回路端子放电，引起差动误动。 U会做为电源向保护输送电流当母线故障向大地注入短路电流时， 会在两接地点间产生电位差，人们一般称为U。假若两回路是对称 的，则可以有图2的等值电路。 图2 故障时TA回路的等值电路保护装置的电流回路阻抗是很小的，在 1200/5TA的抽头端子会有U的电压，当然电流回路就会有很大的

41、额外的附 加电流，会引起差动保护的误动。u是由故障时产生的工频地电位升形 成。 。 地电位差向保护送电流 4.5.3 事故附录例3 某电厂06-09- 25 13:27:17 对 主变充电, 分相 电流差动装置 两侧均有动作, 三相跳闸(重全 闸投三重),重 合成功。 远方故录图 近方故录图 5电压互感器 5.1构成及特点 n一次匝数多，二次匝数少 n正常运行磁通密度大 n低内阻电压源 n二次回路不得短路 5.2、电压互感器额定参数 5.2.1额定电压 n一次额定电压 一次系统额定电压 n二次及三次额定电压 线电压、相电压测量；零序电压测量 n变比 有效接地系统；非有效接地系统。 5.2.2额

42、定容量 n额定容量：指其功率因数为0.8且能确保 电压变换精度（幅值、角度）时互感器 的最大输出容量。 n极限容量：当一次额定容量为1.2倍额定 电压时，其各部位的温升不超过规定值 情况下，二次能连续输出的功率值。 5.2.3准确度 保护用电压互感器一般有3P、6P两个等级。以该准确级 以5到额定因数对应的电压范围内最大允许电压误差的 百分数表示。 1rad=360/2=57.3；1=60； 1crad=0.573 准确度数电压误差 (%) 相位误差 ()crad 3P3.01203.5 6P6.02407.0 5.3.电压互感器类型 n电磁式：结构简单，暂态特性好；易产 生铁磁谐振、易饱和、

43、频率变化时测量 误差增大。 n电容式：没有铁磁谐振问题，暂态特性 差。 n光电式：几乎没有缺点。输出信号小， 不适合于传统变电站。 5.4常用电压互感器二次回路的接 线方式及向量图 n二次中性点接地 n二次B相接地 n三次大头（极性端）接地 n三次小头（非极性端）接地 5.5电压互感器二次回路的切换与 联络 n切换（样图) 只有当停运电压互感器一次隔离开关断开后，方 可并列，否则将造成二次熔断器熔断。 电压法； 电流法。 n双位置切换：有点-即使切换直流电源消失或 隔离刀闸辅助接点接触不良，总能保证至少一 个在切换后状态，保护装置不易失去电压。 缺点：校验时小心，易造成试验电压加到运行小 母线

44、上或两条小母校非预期并列。 5.6.电压互感器反措问题 n接地点必须有。 n只能有一个接地点。 n经控制室N600小母线联通的几组电压互 感器，只应在控制室一点接地。 n备用二次绕组也必须接地。 n二次绕组、三次绕组间接地必须分开。 为什么电流互感器和电压互感器二次回路只能是一点接地为什么电流互感器和电压互感器二次回路只能是一点接地? 答：电流及电压互感器二欢回路必须有一点接地，其原因是为了人身和二次设备的安全。如果二 次回路没有接地点，接在互感器一次侧的高压电压，将通过互感器一、二次线圈间的分在电容和二次 回路的对地电容形成分压，将高压巳压引人二次回路，其值决定于二次回路对地电容的大小。如果

45、互 感器二次回路有了接地点，则二次回路对地电容将为零，从而达到了保证安全的目的。 在有电连通的几台(包括一台)电流互感器或电压互感器的二次回路上必须只能通过一点接于接地 网。因为一个变电所的接地网并非实际的等电位面，因而在不同点间会出现电位差。当大的接地电流 注入地网时，各点间可能有较大的电位差值。如果一个电连通的回路在变电所的不同点同时接地，地 网上的电位差将窜入这个连通的回路，有时还造成不应有的分流。在有的情况下，可能将这个在一次 系统并不存在的电压引人继电保护的检测回路中、使测量电压数值不正确，波形畸变，导致阻抗元件 及方向元件的不正确动作。 在电流二次回路中，如果正好在继电器电流线路的

46、两侧都有接地点，一方面两接地点和地所构成 的并联回路，会短路电流线圈，使通过电流线圈的电流大为减少。此外，在发生接地故障时，两接地 点间的工频地电位差将在电流线圈中产生极大的额外电流。这两种原因的综合效果，特使通过继电器 线田的电流，与电流互感器二次运人的故障电流有极大差异，当然会使继电器的反应不正常。 (1)电流互感器的二次回路应有 个接地点，并在配电装置附近经端子徘接地。但对于有几组电流互 感器联接在一起的保护装置，则应在保护屏上经端于排接地。 (2)在同一变电所中，常常有几台同电压等级的电压互感器。常用的一种二次回路接线设计，是 把它们所有由中性点引来的中性线引入控制室，并接到同一零相电

47、压小母线上，然后分别向各控制、 保护屏配出二次电压中性线。对于这种设计方案，在整个二次回路上，只能选择在控制室特零相电压 小母线的一点接到地网。 为什么经控制室零相小母线为什么经控制室零相小母线(N600)联通的几组电压互感器二次回路，只联通的几组电压互感器二次回路，只 应在控制室将应在控制室将N600一点接地？一点接地？ 答：某500kv变电所，在线路出口处做人工A相金属接地短路试验。从录波照 片中发现A相二次电压不为零，且为故障前电压的40，非故障相B相电压显 著升高；C相电压降低，而且与A相接地短路电流的波形(全偏移特性)完全一样。 后经查找分析发现，两台500kv电压互感器二次中性点分

48、别均在开关场接地，由 于两台电压互感器二次电压切换的需要，通过分别接到控制室内N600的电压小母 线上，将中性线连接起来，如图1012所示。因短路试验时，两台电压互感器中 性接地点的地电位不等，这根N600导线将通过电流，并形成两点地电位差的分压 线。虽然故障相电压在开关场一侧为零，但到继电保护电压端子上仍出现接入的 那一段零相导线上分得的部分地电位差值，使A相二次电压的波形和接地短路电 流的波形一样，也带全偏移的特性。同样，这一个部分地电位差值加到不同相位 的故障后B相及c相电压上，就表现出B相电压显著升高和C相电压降低的现象， 使得带电压回路记忆作用的故障相方向距离选相元件(属动作正方向)

49、的逻辑输出， 在故障后只动作了约10ms即返回的异常动作行为。 当将变电所的两组500kv电压互感器的二次中性点 在开关场的接地断开，改为只在控制室将N600一点 接地，再次做人工短路接地试验时，则一切都正常 了。为此，同电厂，变电所内有几组电压互感器 二次回路的中性线，需要在室内小母线上连在一起 的，则只能允许在电压互感器二次回路上一点接 地，如图l013所示。以防止将开关场的地电位差 引入继电保护回路中，从而避免因此可能引起距离 保护的不正确动作。如果要在电压互感器二次绕组 的中性点经放电间隙或氧化锌阀片接地，如图10 13中的P1(P2)，则应遵循如下要求。 根据国际大电网会议工作组文献

50、数据：横向电位差 可能最大值为10vkA，因此P1(P2)的击穿电压峰 值应大于30Imax(V)，即 10(VkA)22Imax(kA)=30Imax(V)。 式中Imax为电网接地故障时通过变电所的可能最大接 地电流有效值，单位为kA。 采用三相电压自产零序电压的保护在电压回路故障时应注意哪些问题采用三相电压自产零序电压的保护在电压回路故障时应注意哪些问题? 答；利用3Uo与3Io构成的零序方向元件，已经造成过大量的误动作与拒绝动作这是 长期统计的动作结果。可以预言，如果不改弦更张，另觅出路，这种误动作还要不断地延 续下去，其原因是确切掌握3Uo，实际进入保护装置端于的极性实非易事。这个问

51、题在下 面还要专门谈到。解决问题的办法是由三相相电压之和产生3uo，坚决地据弃引自电压互 感器三次的3Uo而不用。三相端子相电压与由其和产生3Uo的极性关系在制造时已确定， 引入的三相端子相电流与3Io的极性关系也在制造时确定，3Uo及3Io与接在保护装置内部 的零序方向元件的相对极性关系也己在制造时正确决定，因而，只要确证保护装置屏的三 相电压及三相电流端于与所接入的电压互感器和电流互感器二次出线极性与一次系统的相 对相位关系正确、即可确保零序向元件接线极性正确。 这里还需要说明，为了避免混乱， 应当统 取电流由母线流向线路的方向为正方向。流人正方向电流的端子为电流正极性端 子，对地相电压则

52、应以接人母线侧电压的端子为正极性端子。然后按照与对称分量法定义 完全相同的相位关系去分析继电器的动作行为。按照这样的统一规定(强调一句，只有这 样的规定，才是符合要求的规定)，当线路发牛内部故障时，3Io领前3Uo的相位为90 l20，视母线侧零序阻抗角(60一90)而定，应当以这样的规定来标使示零序方向元 件的电压电流端子极性。但在相当一段时间，一些制造厂仍然沿用标示相间方向元件极性 的习惯，把零序方向元件的正极性关系按如下标示：当出它们规定的电原及电流正极性端 子通入试验电压及电流时，具最大灵敏角是电流落后电压70，并以此作为厂家的技术说 明资料。这种标示方法，不能不说曾经给f生产运行部门

53、在零序方向元件的正确接线问题 上增添了不应有的附加紊乱因索，弄得现场试验人员难于判断。对于这种标示方法，不能 不要求坚决改正。 如果在整套保护装置中采用自产如果在整套保护装置中采用自产3U0方式，当发生电压断方式，当发生电压断 线时线时,除必须闭锁相间及接地距离保护外，如何处理零序除必须闭锁相间及接地距离保护外，如何处理零序 方向元件失效的问题方向元件失效的问题? 可以去掉零方向控制，保留零序电流保护在原整定值下的继 续运行。这种做法的最大优点是保持了线路内部接地故障 时的近区快速动作与全线的选择性动作，而接地故障是最 可能在处理电压断线过程中发生的故障，其缺点是当外部 发生接地故障时，如果发生在某些个别的小区段内，有可 能无选择性动作，但其范围相对甚小，它绝非一般意义的 无选择。退一步讲，由于本身回路的缺陷，出现这样的误 动作，但却保留了内部故障时的保护作用，两者相比，应 当说是可以允许的。 6.电子式互感器 电磁式互感器的缺点 n磁饱和、铁磁谐振、动态范围小、暂态 特性差 n系统容量增大、电压等级提高-结构更 加复杂、体积更加庞大、电磁干扰和射 频干扰更加严重 无源电子式互感器的关键技术及难点 n光学传感材料 n传感头的组装技术 n微弱信号检测 n温度对精度的影响 n振动对精度的影响 n长期稳定性 实现光电传感的原理之一 实现光电传