魏春芝

摘 要：電流差動(dòng)保護(hù)一般應(yīng)用于變壓器、電機(jī)及輸電線路等重要電氣設(shè)備的一種繼電保護(hù)，它具有快速切除故障、靈敏性高和高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。電流差動(dòng)保護(hù)一般由電流互感器、二次回路、微機(jī)保護(hù)裝置及開關(guān)設(shè)備組成，其中電流互感器為其故障參數(shù)采集元件，其安裝的正確與否直接影響電流差動(dòng)保護(hù)的正常運(yùn)行，本文以高壓電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)為例，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及試運(yùn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)常見差動(dòng)保護(hù)電流互感器安裝位置方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，提出了最佳配置方案，并對(duì)常見安裝位置故障進(jìn)行了分析論證。

關(guān)鍵詞：高壓電動(dòng)機(jī) 差動(dòng)保護(hù) 電流互感器配置

中圖分類號(hào)：TM773.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）09（b）-0027-02

電流差動(dòng)保護(hù)一般應(yīng)用于變壓器、電機(jī)及輸電線路等重要電氣設(shè)備的一種繼電保護(hù)，它具有快速切除故障、靈敏性高和高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。電流差動(dòng)保護(hù)一般由電流互感器、二次回路、微機(jī)保護(hù)裝置及開關(guān)設(shè)備組成，其中電流互感器為其故障參數(shù)采集元件，其安裝的正確與否直接影響電流差動(dòng)保護(hù)的正常運(yùn)行，本文以高壓電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)為例，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及試運(yùn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)常見差動(dòng)保護(hù)電流互感器安裝位置方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，提出了最佳配置方案，并對(duì)常見安裝位置故障進(jìn)行了分析論證。

1 差動(dòng)保護(hù)的原理

差動(dòng)保護(hù)的基本原理為通過對(duì)電動(dòng)機(jī)收尾兩側(cè)電流互感器電流分別進(jìn)行差流分析，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)流入電動(dòng)機(jī)的電流等于流出電動(dòng)機(jī)的電流，電流大小相等相位相反，二者差流為0；當(dāng)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路故障時(shí)，流入電流不等于流出電流，二者產(chǎn)生差流，超過預(yù)設(shè)的保護(hù)定值后，啟動(dòng)保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作，出口跳開電動(dòng)機(jī)斷路器，從而實(shí)現(xiàn)切除故障的目的。

2 電流互感器的技術(shù)要求

差動(dòng)保護(hù)用的電流互感器的技術(shù)要求為：穩(wěn)態(tài)誤差應(yīng)小于10%，因?yàn)檎ㄓ?jì)算中采用的不平衡穩(wěn)態(tài)電流是按10%誤差條件計(jì)算；暫態(tài)誤差盡可能小，影響電流互感器暫態(tài)誤差的參數(shù)主要有：短路電流及其非周期分量、一次回路時(shí)間常數(shù)、電流互感器工作循環(huán)及經(jīng)歷時(shí)間、二次回路時(shí)間常數(shù)等；收尾兩側(cè)電流互感器應(yīng)選用技術(shù)特性一致，即同一廠家同一批次產(chǎn)品，以盡可能減小不平衡電流。因?yàn)閮蓚?cè)電流互感器勵(lì)磁特性不同，將產(chǎn)生不平衡電流，當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生外部短路時(shí)不平衡電流可能達(dá)到很高的數(shù)值，忽略它很可能造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)如果使差動(dòng)保護(hù)躲過外部短路時(shí)的不平衡電流，又會(huì)降低差動(dòng)保護(hù)的靈敏性。為提高保護(hù)裝置的靈敏度，減少保護(hù)誤動(dòng)作，要求選用的電流互感器技術(shù)特性一致，即同一廠家同一批次產(chǎn)品，以盡可能減小不平衡電流。

3 差動(dòng)保護(hù)對(duì)電流互感器的安裝配置要求

目前高壓電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)均采用微機(jī)保護(hù)裝置，其正確動(dòng)作的前提是保護(hù)電流互感器的正確配置。微機(jī)保護(hù)裝置對(duì)許多干擾信號(hào)十分敏感，如果保護(hù)電流互感器配置不當(dāng)，很容易引起保護(hù)的誤動(dòng)或拒動(dòng)。正確選擇高壓電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)電流互感器配置方案，可以很大程度減小保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)幾率，對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行有著極其重要的意義。下面我們就目前常見電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)電流互感器安裝配置方案必須滿足如下要求。

（1）電動(dòng)機(jī)首尾兩側(cè)均應(yīng)安裝電流互感器方可構(gòu)成電流差動(dòng)保護(hù)；

（2）首尾兩側(cè)電流互感器之間的電氣設(shè)備為電流差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍，該保護(hù)范圍應(yīng)與預(yù)設(shè)計(jì)的保護(hù)范圍一致，盡可能減小保護(hù)死區(qū)范圍。

（3）配備差動(dòng)保護(hù)的元件，應(yīng)在元件各端口配置電流互感器，當(dāng)各端口屬于同一電壓級(jí)時(shí)，互感器變比應(yīng)相同，接線方式相同。

（4）為防止支持式電流互感器套管閃絡(luò)造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線。

4 電機(jī)本體兩側(cè)安裝方式

本方案為在高壓電動(dòng)機(jī)本體進(jìn)線側(cè)和中性點(diǎn)側(cè)分別裝設(shè)一組同規(guī)格的電流互感器，接入微機(jī)保護(hù)裝置構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)。

該方案由于兩側(cè)電流互感器與保護(hù)裝置的距離相等，二次負(fù)載幾乎相同，從而規(guī)避了由于兩側(cè)負(fù)載不平衡導(dǎo)致的差動(dòng)誤動(dòng)問題。

此種方案的弊端為保護(hù)范圍僅為高壓電動(dòng)機(jī)本體，只能對(duì)電動(dòng)機(jī)定子繞組進(jìn)行了保護(hù)，繞組引出線上的相間短路故障和高壓電機(jī)電源電纜的相間故障只能依靠電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)，速斷保護(hù)靈敏度相對(duì)較低，尤其是高壓電纜末端發(fā)生兩相短路故障時(shí)，存在保護(hù)拒動(dòng)的隱患。不符合對(duì)重要設(shè)備“寧停勿損”的保護(hù)配置原則。另外，高壓電動(dòng)機(jī)的短路故障多發(fā)生在高壓電纜與電動(dòng)機(jī)接線柱連接處，正處在差動(dòng)保護(hù)范圍之外，兩種主保護(hù)交叉的薄弱處，對(duì)設(shè)備安全可靠運(yùn)行造成一定隱患。

5 “開關(guān)柜+電機(jī)本體”安裝方式

該方案為在高壓開關(guān)柜內(nèi)及高壓電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)側(cè)附近各裝設(shè)一組電流互感器，接入微機(jī)保護(hù)裝置構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)。

該方案差動(dòng)保護(hù)范圍為壓開關(guān)負(fù)荷側(cè)電流互感器及電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)側(cè)電流互感器之間的所有一次設(shè)備，主要包括高壓開關(guān)負(fù)荷側(cè)電流互感器以下的短母線、高壓電纜及電動(dòng)機(jī)定子繞組全部。該方案解決了“高壓電機(jī)本體”配置方案保護(hù)范圍小的缺點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)大型電動(dòng)機(jī)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)均采用的此種電流互感器配置方案。

該方案的缺點(diǎn)為：由于兩側(cè)的電纜回路長(zhǎng)度不同，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)所用兩側(cè)電流互感器二次繞組所帶負(fù)載不平衡，成為導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的主要原因之一。解決方案：（1）選用二次額定電流為1A的電流互感器。（2）增大電流回路電流線徑，盡量減小電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)側(cè)電流互感器的二次負(fù)載。（3）在滿足設(shè)備整定原則和保證保護(hù)靈敏度的前提下，適當(dāng)增大差動(dòng)保護(hù)整定值的最小動(dòng)作電流和比率制動(dòng)系數(shù)。

6 案例

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中，由于電流互感器安裝位置導(dǎo)致的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)事件層出不窮，常見的有3種情況：二次回路線接線錯(cuò)誤、電流互感器安裝位置錯(cuò)誤、二次電纜選用錯(cuò)誤。下面分別進(jìn)行分析。

（1）常見的二次回路接線錯(cuò)誤一般有：接入角度不對(duì)，保護(hù)裝置要求180°接線，而錯(cuò)誤地接為0°，此種錯(cuò)誤一般采用電流互感器二次側(cè)端子接線對(duì)調(diào)的方式解決；二次回路線路相位不對(duì)應(yīng)，正確的接入方式為首端A相CT二次線對(duì)尾部U相CT二次線構(gòu)成差動(dòng)回路、首端B相CT二次線對(duì)尾部V相CT二次線構(gòu)成差動(dòng)回路、首端C相CT二次線對(duì)尾部W相CT二次線構(gòu)成差動(dòng)回路，實(shí)際接線不對(duì)應(yīng)，導(dǎo)致電流差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。

典型的電流互感器安裝位置錯(cuò)誤一般發(fā)生在電動(dòng)機(jī)調(diào)整轉(zhuǎn)向后，電動(dòng)機(jī)調(diào)整轉(zhuǎn)向一般采取調(diào)換一次電纜相序的方式，電動(dòng)機(jī)一次電纜調(diào)整相序后二次電流回路也應(yīng)采取相應(yīng)的調(diào)整，否則導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

二次電纜選用錯(cuò)誤也經(jīng)常發(fā)生，典型的錯(cuò)誤為線芯橫截面積不夠，導(dǎo)致二次電流回路超載，從而導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，因此調(diào)試過程中一定要對(duì)電流互感器的二次負(fù)擔(dān)進(jìn)行校核，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)時(shí)，應(yīng)采用更換電流互感器容量或增加電流互感器二次回路線橫截面積的應(yīng)對(duì)措施。

7 結(jié)語(yǔ)

通過以上對(duì)電流互感器安裝位置與電流差動(dòng)保護(hù)的影響分析和論證，高壓電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)需不僅要考慮安裝位置和電流互感器規(guī)格兩方面的問題，還應(yīng)對(duì)二次電流回路的正確性進(jìn)行判斷。電流互感器安裝位置不僅對(duì)保護(hù)范圍產(chǎn)生直接影響還會(huì)對(duì)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作正確性有直接影響；電流互感器的規(guī)格將對(duì)保護(hù)裝置的靈敏性產(chǎn)生影響。正確選用合適的配置方案，可以規(guī)避不必要的安全事故和經(jīng)濟(jì)損失，從而確保電動(dòng)機(jī)和電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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