靳建峰，翁利民，王 毅，孫寶華，安建生，蘭增林

（1.鄭州電力高等專科學(xué)校，河南 鄭州450004 ；2.中冶南方工程技術(shù)有限公司，湖北 武漢430223 ；3.新鄉(xiāng)供電公司，河南 新鄉(xiāng)453002）

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(shè)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(yīng)用［1］。裝設(shè)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(dāng)前尚無統(tǒng)一的國際、國家標(biāo)準(zhǔn)，使得設(shè)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［2］

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：UM＝200mV／div×3div×10×（40×106／104）＝24 000 V

（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(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 選擇二次開路保護裝置應(yīng)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(fù)載也有較大的分流作用，將導(dǎo)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(biāo)。

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(dāng)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(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，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(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 二次開路保護裝置的動作電壓計算方法

裝設(shè)該裝置的原則是可靠動作。即電力系統(tǒng)正常運行及一次系統(tǒng)發(fā)生短路時不誤動［3］，CT 二次開路時不拒動。

由于目前的CT 二次開路保護裝置［4 ～8］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(yīng)CT 開路保護裝置動作電壓計算方法［9］：

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)；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；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［11］：

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)；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.bt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.bt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(dāng)被保護線路采用單相自動重合閘時，還應(yīng)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［9］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)時的勵磁電流很大，其值可達(dá)額定電流的5 ～10倍［10］。

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［11］。

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—ⅡCT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。

［1］雷雨生，姚躍明.CTB 型電流互感器二次開路保護器在貴溪電廠的應(yīng)用 ［J ］.江西電力，1991 ，15（5）：4－5.

［2］靳建峰，翁利民，馮玉東，等，評價三種CT 二次開路保護裝置 ［J ］.繼電器（RELAY），2008 ，36（6）：73－78.

［3］靳建峰，翁利民，扈艷玲，等，一種新型的電流互感器開路保護裝置［J ］.電力電容器（Power Capacitor ），2005 ，（1 ）：6－10.

［4］鄭 輝.一種新穎的電流互感器開路運行預(yù)防保護裝置［J ］.三明師專學(xué)報，2000 ，（1）：17－20.

［5］向 華.電流互感器開路保護裝置［P］.中國專利：89216913.3.1991－04－03.

［6］聶光啟，龔 慶，李 偉，等.交流電流互感器開路保護器［P］.中國專利：87 2 03813.1988－05－04.

［7］柯迪民，吳家獻，李汝軍等.電流互感器二次測開路保護器［P］.中國專利：0229882.1.2004－02－04.

［8］靳建峰.高靈敏度CT 開路保護裝置［P］.中國專利：ZL200420010869.6.2005－08－03.

［9］王維儉主編.電力系統(tǒng)繼電保護基本原理［M］.北京：清華 大 學(xué) 出 版 社 ，1991.

［10］賀家李編.電力系統(tǒng)繼電保護 ［M］.北京：水利電力出版社，1994.

［11］鄭文杰，譚卓強，陳 斌，等.恢復(fù)性涌流對變壓器差動保護的影響 ［J ］.電網(wǎng)與清清能源，2009 ，25（10）：25－28.