電流互感器最優(yōu)安裝位置探析
電流互感器最優(yōu)安裝位置探析
電流互感器為采集一次電流值的設(shè)備元件，其采集的電流供給保護(hù)、計(jì)量等使用。因此電流互感器的安裝位置、安裝方式對(duì)保護(hù)裝置的保護(hù)范圍及故障后的保護(hù)動(dòng)作情況會(huì)產(chǎn)生直接的影響。早期的變電站中電流互感器，有裝在斷路器的母線側(cè)的，也有裝在斷路器的線路側(cè)的。有的電流互感器一次測(cè) P1（L1）指向母線端，有的電流互感器一次測(cè) P1（L1）指向線路端。那么，電流互感器裝在斷路器的哪一側(cè)更好？電流互感器一次測(cè) P1（L1）指向哪端會(huì)更好呢？本文通過分析和列舉實(shí)例，說明了電流互感器裝在斷路器的哪一側(cè)會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生最小的影響及獨(dú)立式電流互感器一次測(cè)P1（L1）指向哪一端會(huì)更好。
1 電流互感器安裝位置分析
變電站中電流互感器，有裝在斷路器的母線側(cè)的，也有裝在斷路器的線路側(cè)的。其安裝的位置對(duì)一次設(shè)備安裝上并沒有實(shí)際的差別，安裝難度也沒有區(qū)別，但是對(duì)保護(hù)裝置的保護(hù)范圍及電網(wǎng)設(shè)備故障后的保護(hù)動(dòng)作情況會(huì)產(chǎn)生極大的影響。下面分別分析電流互感器安裝在斷路器不同側(cè)的利與弊，并對(duì)其進(jìn)行比較。安裝位置如圖 1 所示。
1.1 電流互感器裝在斷路器線路側(cè)
1）對(duì)線路保護(hù)而言。線路保護(hù)的范圍未涵蓋線路的全部。斷路器與電流互感器間為線路保護(hù)的死區(qū)。
2）對(duì)母線保護(hù)而言。母線保護(hù)可保護(hù)母線全部設(shè)備。斷路器與電流互感器間為母線保護(hù)的超動(dòng)區(qū)。
3）保護(hù)死區(qū)之比較。斷路器與電流互感器間的線路保護(hù)死區(qū)，可由母線保護(hù)動(dòng)作迅速切除故障，雖然故障范圍擴(kuò)大，但對(duì)整個(gè)電網(wǎng)影響小。
1.2 電流互感器裝在斷路器母線側(cè)
1）對(duì)線路保護(hù)而言。線路保護(hù)的范圍涵蓋線路的全部。斷路器與電流互感器間為線路保護(hù)的超動(dòng)區(qū)。
2）對(duì)母線保護(hù)而言。母線保護(hù)的.范圍未涵蓋母線的全部設(shè)備。斷路器與電流互感器間為母線保護(hù)的死區(qū)。
3）保護(hù)死區(qū)的比較。斷路器與電流互感器間為母線保護(hù)的死區(qū)，只能靠上一級(jí)電源端后備保護(hù)動(dòng)作切除故障。因而故障范圍擴(kuò)大，故障存在的時(shí)間長(zhǎng)，極易引起系統(tǒng)振蕩，嚴(yán)重時(shí)釀成電網(wǎng)事故。
綜合比較分析可見，電流互感器裝在斷路器線路側(cè)時(shí)，雖然斷路器與電流互感器間的線路保護(hù)死區(qū)發(fā)生故障時(shí)擴(kuò)大停電范圍，但是相對(duì)于斷路器與電流互感器間為母線保護(hù)的死區(qū)發(fā)生故障時(shí)，極易引起電網(wǎng)嚴(yán)重事故的后果比較，電流互感器裝在斷路器線路側(cè)時(shí)，對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行更為安全。
2 常規(guī)電流互感器的制造結(jié)構(gòu)分析
我國(guó)制造的電流互感器，通常來說油絕緣電流互感器一次測(cè)的 P1（L1）端與上鐵帽是絕緣（或通過小避雷器絕緣）的，而 P2（L2）與上鐵帽相連（或用導(dǎo)引線與上鐵帽相連），如圖 2 所示。
此時(shí)，若電流互感器上鐵帽發(fā)生接地（電流互感器外絕緣閃絡(luò)），相當(dāng)于電流互感器的 P2（L2）端發(fā)生接地。由于 P2（L2）端在整個(gè)電流互感器外露設(shè)備中所占面積最大，大約為 90%,因此，在電流互感器發(fā)生外絕緣故障 90%均為電流互感器的 P2（L2）端故障。
3 電流互感器一次 P1（L1）端安裝指向分析
通過上述電流互感器的制造結(jié)構(gòu)分析可知，由于 P2（L2）端在整個(gè)電流互感器外露設(shè)備中所占面積最大，大約為 90%,因此，在電流互感器發(fā)生外絕緣故障 90%均為電流互感器的 P2（L2）端故障。因此 P1（L1）端安裝指向分析因綜合考慮電流互感器發(fā)生外絕緣故障時(shí)的 P1（L1）端與 P2（L2）端呈現(xiàn)的故障幾率。即：P2（L2）端呈現(xiàn)的故障幾率大（90%）；P1（L1）端呈現(xiàn)的故障幾率小（10%）。同時(shí)，還應(yīng)考慮一次系統(tǒng)的不同接線方式。
3.1 單（或雙）母線接線方式，電流互感器裝在斷路器線路側(cè)
當(dāng)故障幾率大的電流互感器發(fā)生外部絕緣故障時(shí)，呈現(xiàn) P2（L2）端故障，此時(shí)線路保護(hù)動(dòng)作，只切開本線路斷路器，不擴(kuò)大事故范圍。若電流互感器的 P1（L1）與 P2（L2）端接反，電流互感器發(fā)生外部絕緣故障時(shí)，將造成 220 kV母差保護(hù)動(dòng)作，擴(kuò)大事故，后果極為嚴(yán)重。因此單（或雙）母線接線方式，電流互感器裝在斷路器線路側(cè)時(shí)，P1（L1）端應(yīng)指向母線側(cè)（本斷路器側(cè)）。如圖 3 所示。
3.2 單（或雙）母線接線方式，電流互感器裝在斷路器母線側(cè)時(shí)
前面已經(jīng)分析了電流互感器裝在此處，母差保護(hù)有死區(qū)。為了使母差保護(hù)的死區(qū)范圍越小越好，電流互感器發(fā)生故障時(shí)，呈 P2（L2）端故障。
此時(shí)，母差保護(hù)可迅速動(dòng)作切除故障。若電流互感器的 P1（L1）與 P2（L2）端接反，電流互感器發(fā)生外部絕緣故障時(shí)，線路保護(hù)動(dòng)作，但是故障點(diǎn)并沒有切除，此時(shí)需要母線的上級(jí)電源的后備保護(hù)動(dòng)作或者變壓器的后備保護(hù)動(dòng)作，會(huì)擴(kuò)大事故范圍，后果極為嚴(yán)重。因此單（或雙）母線接線方式，電流互感器裝在斷路器母線側(cè)時(shí)，P1（L1）端應(yīng)指向線路側(cè)（本斷路器側(cè)）。如圖 4所示。
3.3 母聯(lián)斷路器電流互感器的接線方式
此接線斷路器與電流互感器間為 4#母線差動(dòng)保護(hù)的超動(dòng)區(qū)，5#母線差動(dòng)保護(hù)的死區(qū)。為了減少這兩個(gè)區(qū)，必須采用電流互感器本身故障時(shí)，5#母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，切除故障的此種接線。
若電流互感器的 P1（L1）與 P2（L2）端接反，電流互感器發(fā)生外部絕緣故障時(shí)，4#母線保護(hù)動(dòng)作，未切除故障，此時(shí)母差保護(hù)的死區(qū)保護(hù)動(dòng)作，切除 5#母線，造成母線全停。因此母聯(lián)斷路器電流互感器的接線方式，當(dāng)母聯(lián)斷路器的電流互感器大多裝在 5#母線側(cè)時(shí)，此種接線，電流互感器的 P1（L1）端應(yīng)指向 4#母線側(cè)（本母聯(lián)斷路器側(cè)）。如圖 5 所示。
3.4 主變壓器三側(cè)電流互感器，高、中壓側(cè)在斷路器的主變壓器側(cè)時(shí)
主變壓器三側(cè)電流互感器，高、中壓側(cè)在斷路器的主變壓器側(cè)，低壓側(cè)在斷路器的母線側(cè)時(shí)，由于低壓側(cè)采用的是干式穿管電流互感器，可不考慮 P1（L1）與 P2（L2）端指向。但是，高、中壓側(cè) P1（L1）端均應(yīng)指向母線側(cè)（本斷路器側(cè)）。此種接線，可使電流互感器安裝處主變壓器差動(dòng)保護(hù)內(nèi)的保護(hù)范圍最大化。如圖 6 所示。
4 特殊電流互感器的分析
目前，某些新型 SF6氣體絕緣電流互感器（如廣東省中山市泰峰電氣有限公司生產(chǎn)的LVQB-220W2 型），在制造工藝上一次側(cè)的 P2端與上鐵帽是絕緣的，而 P1與上鐵帽相連。此時(shí)，若電流互感器上鐵帽發(fā)生接地（電流互感器外絕緣閃絡(luò)），相當(dāng)于電流互感器的 P1端發(fā)生接地。由于 P1端在整個(gè)電流互感器外露設(shè)備中所占的面積很大，所以，在電流互感器發(fā)生外絕緣故障 90%均呈現(xiàn)為電流互感器的 P1端故障。因此，安裝、使用該類新型 SF6氣體絕緣電流互感器時(shí)的 P2端，必須指向本斷路器側(cè)。
5 結(jié)束語
通過上述分析可見，由于互感器制造廠商的不同，P1端或者 P2端均有可能與上鐵帽相連。如果單純的用 P1端或者 P2端來定義其指向，并不科學(xué)也不便于記憶。此時(shí)定義與上鐵帽不相連的一端為強(qiáng)絕緣端，與上鐵帽相連的一端為弱絕緣端。在上述分析中可以得出以下結(jié)論，電流互感器的安裝指向需符合以下規(guī)律。強(qiáng)絕緣端應(yīng)指向斷路器，弱絕緣端指向應(yīng)遠(yuǎn)離斷路器。
綜上所述，電力系統(tǒng)采用獨(dú)立的電流互感器時(shí)最好裝在斷路器的線路側(cè)；電流互感器強(qiáng)絕緣端，必須指向本斷路器側(cè)。采用此種方式，在電網(wǎng)設(shè)備故障情況下，才能使電網(wǎng)受到最小的影響，確保電網(wǎng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
[1] 王泱，及洪泉，等。獨(dú)立式電流互感器的安裝對(duì)繼電保護(hù)影響的研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009,37（24）。
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