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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、計量等使用。因此電流互感器的安裝位置、安裝方式對保護裝置的保護范圍及故障后的保護動作情況會產(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 P1（L1）指向母線端，有的電流互感器一次測 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 P1（L1）指向哪端會更好呢？本文通過分析和列舉實例，說明了電流互感器裝在斷路器的哪一側(cè)會對系統(tǒng)產(chǎn)生最小的影響及獨立式電流互感器一次測P1（L1）指向哪一端會更好。
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。其安裝的位置對一次設(shè)備安裝上并沒有實際的差別，安裝難度也沒有區(qū)別，但是對保護裝置的保護范圍及電網(wǎng)設(shè)備故障后的保護動作情況會產(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，并對其進行比較。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）對線路保護而言。線路保護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的死區(qū)。
2）對母線保護而言。母線保護可保護母線全部設(shè)備。斷路器與電流互感器間為母線保護的超動區(qū)。
3）保護死區(qū)之比較。斷路器與電流互感器間的線路保護死區(qū)，可由母線保護動作迅速切除故障，雖然故障范圍擴大，但對整個電網(wǎng)影響小。
1.2 電流互感器裝在斷路器母線側(cè)
1）對線路保護而言。線路保護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的超動區(qū)。
2）對母線保護而言。母線保護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的死區(qū)。
3）保護死區(qū)的比較。斷路器與電流互感器間為母線保護的死區(qū)，只能靠上一級電源端后備保護動作切除故障。因而故障范圍擴大，故障存在的時間長，極易引起系統(tǒng)振蕩，嚴(yán)重時釀成電網(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，雖然斷路器與電流互感器間的線路保護死區(qū)發(fā)生故障時擴大停電范圍，但是相對于斷路器與電流互感器間為母線保護的死區(qū)發(fā)生故障時，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，對于整個電網(wǎng)的運行更為安全。
2 常規(guī)電流互感器的制造結(jié)構(gòu)分析
我國制造的電流互感器，通常來說油絕緣電流互感器一次測的 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，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，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，呈現(xiàn) P2（L2）端故障，此時線路保護動作，只切開本線路斷路器，不擴大事故范圍。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，將造成 220 kV母差保護動作，擴大事故，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，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
前面已經(jīng)分析了電流互感器裝在此處，母差保護有死區(qū)。為了使母差保護的死區(qū)范圍越小越好，電流互感器發(fā)生故障時，呈 P2（L2）端故障。
此時，母差保護可迅速動作切除故障。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，線路保護動作，但是故障點并沒有切除，此時需要母線的上級電源的后備保護動作或者變壓器的后備保護動作，會擴大事故范圍，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，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#母線差動保護的超動區(qū)，5#母線差動保護的死區(qū)。為了減少這兩個區(qū)，必須采用電流互感器本身故障時，5#母線差動保護動作，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，4#母線保護動作，未切除故障，此時母差保護的死區(qū)保護動作，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，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
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，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保護內(nèi)的保護范圍最大化。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，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。此時定義與上鐵帽不相連的一端為強絕緣端，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)采用獨立的電流互感器時最好裝在斷路器的線路側(cè)；電流互感器強絕緣端，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)運行。
參考文獻
[1] 王泱，及洪泉，等。獨立式電流互感器的安裝對繼電保護影響的研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009,37（24）。
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