电流互感器接线和二次阻抗对继电保护可靠性影响[1]

（２００７／３－－－＇４）　研究ｓ分析　华通技术　ＨＵＡＴＯＮＧＪＩＳＨＵ　电流互感器接线和二次阻抗对继电保护可靠性影响　凌艳。袁兆强　（三峡大学电气信息学院湖北宜昌４４３００２）　摘要：针对电力部门工作中经常出现的电流互感器接线错误用及二次阻抗过大的问题，探讨了电流　互感器参数间的关系以及电流互感器两组极性接反所造成的对二次回路电流、二次负荷阻抗和继电保　护可靠性的影响。　关键词：电流互感器；　二次回路；二次负荷阻抗　Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｒｅｌａｙ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ＣＴ　ｗｉｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｉｍｐｅｄａｎｃｅ　Ｌｉｎｇ　Ｙａｎ，　Ｙｕａｎ　Ｚｈａｏｑｉａｎｇ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ　Ｔｈｒｅｅ　Ｇｏｕｇｅｓ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｃｈａｎｇ，Ｈｕｂｅｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　４４３００２，　）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｉｎｔｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ　ｗｒｏｎｇ　ｗｉｒｉｎｇ　ｏｆ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ　ａｎｄ　ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ　ｈｉｇｈ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｉｍｐｅｄａｎｃｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｂｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ａｍｏｎｇ　ｖａｒｉｏｕｓ　ＣＴ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅ．　ｔｗｅｅｎ　ｗｒｏｎｇ　ｐｏｌａｒｉｔｙ　ｗｉｒｉｎｇ　ｏｆ　ｔｗｏ　ＣＴ　ｗｉｎｄｉｎｇｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｃｕｒｒｅｎｔ，ｓｅｃ·　ｏｎｄａｒｙ　ｌｏａｄ　ｉｍｐｅｄａｎｃｅ　ａｎｄ　ｒｅｌａｙｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｃｕｒｒｅｎｔ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｃｉｒｃｕｉｔ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｌｏａｄ　ｉｍｐｅｄａｎｃｅ；ｒｅｌａｙｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　中图分类号：ＴＭ４５２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—１３１４（２００７）０３～０４—００１５—０４　电流互感器接线错误及二次阻抗过大造成保　式中　——一次侧电流；Ａ　碰到而又极易忽视的问题因此，给系统的安全　釜　——二次侧工作电流；一…一……　Ａ　稳定造成的影响及损失也是巨大的。为此，我们Ｋ一变流比　有必要对其进行探讨。　２．电流互感器两相极性接反对二次回路电　１．电流互感器各参数之间的关系　流的影响　我们知道，在电力系统中，电流互感器是作为　对电流保护目前广泛使用的是三相星型和两　个电流源而工作的，它与变压器及电压互感器　相星型接线方式。但是三相接线需要三个电流互　不同：电流互感器一次线圈电流就是线路的负载　感器、三个电流继电器和四根二次电缆，相对来讲　电流，与二次负荷无关；而二次电流则取决于一次　是复杂不经济的。由于两相星型接线较为简单经　电流，其大小按互感器变流比换算，方向由互感器　济，因此在中性点直接接地电网和非直接接地电　极性决定，对于通常用的减极性的电流互感器，当　网中，都是广泛地采用它作为相问短路的保护。　变流比误差在允许范围之内时，各参数之间存在　由此本文以两相不完全是星形的接线进行分析　以下关系（见图１）。　（见图２），由于在不同的短路故障发生时，继电保　如　护都应保证可靠动作，因此，我们分别按下列各种　情况进行分析。　（１）当线路发生三相对称短路故障时　，　＋　＋，　＝０　若电流互感器内两相极性接线正确，则　１　３　＂　３　１＂图１　－－】５一　维普资讯 http://www.cqvip.com

华通技术　ＨＵＡＴＯＮＧＪＩＳＨＵ　研究ｓ分析　（２００７／３～４）　Ｌ　图２　两相不元全是星彤的接线图　玢）＿　＋　＝一去ｊ　一去ｊ　＝去ｊｒ　流经公共线上的电流其电流向量图见图３　（ａ）　若电流互感器两相极性相反（设Ａ相误接，　下同）则　０　去ｊ　（出３）－一Ｋ１　）（如３）　（７　＝　＋ｒ（　３　＝一去（　一　）　其电流向量图见　图３（ｂ）　搿　０。）　’．．．●　●　’　（ａ）　（ｂ）　图３三相对称短路故障时电流　互感器二次电流向量图　（２）当线路Ａ、Ｃ两相发生短路故障时　＝一　＝０　若电流互感器两相极性接线正确，则：　去ｊ　＝去ｊｒ　：　＝　＋　＝０　其电流向量图见图４（ａ）　若电流互感器两相极性相反，则　１Ｋ　Ｔ（　２）　去ｊｒ　＝去ｊ　＝　）＝　＋　＝２　其电流向量图见图４（ｂ）　’　’　’　（ａ）　（ｂ）　图４　Ａ、Ｃ两相短路时电流　互感器二次电流向量图　（３）当线路Ａ、Ｂ（或Ｂ、Ｃ）两相发生短路故障　时　】ｒ　：一　：０　若电流互感器两相极性接线正确，则　ｌ　ｒ（２　）　＝０　＝　＋　）：　其电流向量图见图５（ａ）　若电流互感器两相极性接反，则　ｊｒ　＝０　）　－■ｒＩ■－ｌｌ＿ｔｌｌｌｌＩｌＩ，－（　　＝　＋　＝　其电流向量图见图５（ｂ）　图５　Ａ、Ｂ两相短路电流互感器二次电流向量图　由以上分析可知：按图２的连接，当发生三相　对称短路或Ａ、Ｃ两相短路故障时，电流互感器两　相极性相反均使得流经二次回路公共线的电流　有不同程度增大；但当Ａ、Ｂ（Ｂ、Ｃ）两相短路时，　则无论电流互感器极性正确与否都不影响流经公　共线的电流　的大小。　３．电流互感器两相极性相反对二次负荷阻　ｉ●Ｉｌｌ工．＿ｌｌｌ●覃）　督●　．　●　一．，维普资讯 http://www.cqvip.com

（２００７／３～４）　研究ｓ分析　华通技术　抗的影响　大家知道，电流互感器二次负荷阻抗的大小　与电流互感器和继电器线圈的连接方式，短路类　型及故障相的组合有关，电流互感器两相极性相　反，对二次负荷阻抗的大小究竟有什么影响呢？　我们通过下面的分析计算来说明问题，计算接线　图见图６（电流向量参考图３、４、５），图中　为继　电器线圈阻抗（单位为Ｑ），　为连接导线的阻抗　（单位为Ｑ）。　图６　（１）当线路发生三相对称短路故障时，若电流互感　器两相极性接线正确，则有：　Ｕｎ＝Ｉｎ０　Ｚｉ＋Ｚ　＋Ｉ　Ｚｃｂｃ　＝ＩａＺ；＋　Ｉ　＋Ｉ、）ＺＪｈ　≈Ｉ　（　＋、／３　）　ｚ２：Ｕ　／Ｉｎ＝Ｚ；＋０３　Ｚｆｋ　若电流互感器相极性相反，则有：　Ｕｎ：Ｉａ０　Ｚ；＋Ｚｃ　＋Ｉ　Ｚ妇　：ＩａＺ　＋０Ｉ　ｎ＋Ｉ、）Ｚｃ　≈Ｉ　（　＋２．６５　）　Ｚ２＝Ｕａ／Ｉｎ：Ｚｉ＋２．６５Ｚｃｋ　（２）当线路Ａ、Ｃ两相发生短路故障时，若电　流互感器两相极性接线正确，则有：　＝Ｉ　（　＋　）＋，　：Ｉ　（　＋　）　Ｚ２：Ｕ　ｆ　Ｉｎ＝Ｚ　＋Ｚｄ　若电流互感器两相极性相反，则有：　Ｕ　：Ｉ　（　＋　）＋，　：Ｉ　＋　Ｉ　ａ＋Ｉ、）Ｚ妇　：Ｉ　（　＋３　）　ＨＵＡＴＯＮＧＪＩＳＨＵ　Ｚ２：Ｕ　ｆ　Ｉ　：Ｚｉ＋３ＺＪｈ　（３）当线路Ａ、Ｂ（或Ｂ、Ｃ）两相发生短路故障　时，若电流互感两相极性接线正确，则有：　Ｕ　＝Ｉ　０　Ｚ　＋ＺＪｈ　＋Ｉ　ＺＪｈ　：Ｉ　；＋０　Ｉ　＋Ｉ、）ＺＪｈ　＝，　（　＋２　）　Ｚ２：ｕｏ？Ｉｎ：Ｚ　＋２　ＺＪｈ　若电流互感器两相极性相反时，则有：　：Ｉ　（　＋　）＋，　：Ｉ　（　＋２　）　＝Ｕａ／Ｉ　＝　＋２　计算结果见表ｌ。　Ａ、Ｂ、Ｃ　三相对　ＡＣ　Ａ、Ｂ（Ｂ、Ｃ）　接线情况＼　称短路　两相短路　两相短路　电流互感器　极性接线正确　ｚｉ　ｚｈ　ｚ。＋ｚｈ　ｚ。＋２ｚｈ　电流互感器　两相极性相反　＋２．６５Ｚ，ｕ　＋３　ｚｉ＋２ｚ　妇　由表ｌ得知：（１）当线路发生三相对称短路和　Ａ、Ｃ两相短路时，电流互感器两相极性相反，均　使得二次负荷阻抗比极性接线正确时增大；且增　大的部分皆为连接导线的阻抗　，其继电器线　圈部分的阻抗　均无变化（公共线上接有继电器　者例外）；（２）当线路Ａ、Ｂ（Ｂ、Ｃ）两相短路时，无论　电流互感器极性接线正确与否，其二次负荷阻抗　均无变化。　４．电流互感器两相电流极性相反对继电保　护可靠性影响　众所周知，影响电流互感器变比误差的主要　因素是一次电流和二次阻抗。一次电流剧增会使　铁芯饱和，激磁电流猛增，使变比误差增大；若一　次电流不变，二次负荷阻抗增大，将使二次工作电　压升高，也会使激磁电流增加，电流误差变大，如　果线路发生短路故障时电流互感器电流误差过　大，就有可能使有关保护装置拒动。因此，为了保　证继电保护的可靠性，规程规定：保护用电流互感　器电流的误差不允许超过１０％，电流互感器的重　要技术数据ｌ０％误差曲线给出的就是电流互感　】７一　维普资讯 http://www.cqvip.com 华通技术　ＨＵＡＴ　ＩＧ．ＩＩｓＨＵ　研究ｓ分析　（２ｏｏ７／３～４）　器的电流误差与一次电流倍数　及二次负荷阻　极性才会成为继电保护可靠性的影响因素：极性　抗Ｚ，之问的关系，对于给定的电流互感器，按一　接线正确，不会影响继电保护的可靠性；极性接线　次短路电流，】　的大小及互感器一次额定电流　错误，则会影响继电保护可靠性。　，１　，求出其电流的倍数＿，，２＝Ｉｌａ／，１　，再从该电　综合以上分析，我们可以得出以下结论：（１）　流互感器ｌ０％误差曲线上找出相应二次负荷阻　电流互感器两相极性相反，并不一定引起二次侧　抗　。当实际计算二次负荷阻抗　小于　时　流经继电器线圈电流下降；（２）电流互感器两相极　就能保证继电保护可靠动作。也就是说，如果和　性相反，必然会引起某种或几种短路形式下二次　相对应的值Ｚ；大于表１的最大的二次负荷阻　负荷阻抗增大；尤其是对二次回路连接导线较长　抗值（ｚ２＝ｚｊ＋３　），则无论电流互感器极性接　的地方，影响较大；（３）对于电流保护由于电流互　线正确与否，都不会影响继电保护的可靠性，若　感器两相极性相反所引起增大的二次负荷阻抗，　小于Ｚ２＝　＋　时，即使电流互感器极性接　如仍在该互感器ｌ０％误差曲线允许范围内则不　线正确，也会影响继电保护的可靠性；只有当　影响电流保护的可靠性，否则将影响电流保护的　＝　＋２　＜　＜ｚ２＝　＋３　时，电流互感器　可靠性。　收稿日期：２００８一Ｏｌ一０５　●信息。　国家电网公司规划在内蒙古建设特高压输电通道　２００７年９月１８日，国家电网公司总经理文Ⅱ　网公司“十一五”及２０２０年电网发展规划明确提　振亚一行与内蒙古自治区党委书记储波、自治区　出，２０１０～２０２０年，国家电网公司将在内蒙古投　主席杨晶举行会谈，共同商讨内蒙古电力工业发　资建设准格尔、锡林部勒、呼伦贝尔、霍林河、上海　展前景规划。刘振亚在会上表示，国家电网公司　庙五大煤电基地的外送特高压电网。到２０２０年，　将在内蒙古建设特电压输电通道，刘振亚认为，内　内蒙古电网将形成４个送端，７个特高压交流，２　蒙古的能源资源在全国电力发展中具有重要的战　个特高压直流和多个５００　ｋｖ交流输电通道，以　略地位，是国家重要的能源基地，远景电力外送规　不同电压等级，实现点埘网、网对网多种方式输　模十分可观。但是目前内蒙古电力外送通道资源　电。　紧张．需要及早规划输电通道建设．采用特高压输　（陈宗器摘自《电力系统装备）ｏ７年ｌ０期）　电技术，确保内蒙古电力的大规模外送。国家电　１８一