浅析电流互感器对变压器差动保护的影响

摘要：在生产实践中，由于电流互感器极性错误或接线不正确等造成保护装置误动和拒动，由此而引起的停电事故时有发生且故障多发生在主变压器差动保护。本文简要分析了电流互感器对变压器差动保护正确可靠动作的影响，并提出了相应的解决措施。

关键词：电流互感器 差动保护 影响 解决措施

1 概述

电流互感器是电力系统重要的电气设备,它承担着高、低压系统之间的隔离及高压量向低压量转换的职能。其接线的正确与否，对系统的保护、测量、监控等设备的正常工作有极其重要的意义。因此，正确判断电流互感器的极性及二次接线的正确性是非常重要的。

2 变压器差动保护基本概念

2.1 保护范围 变压器差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备、以及连接这些设备的导线。

2.2 接线 变压器常采用YN/-11接线。此时变压器两侧的电流相位差为30°，因此两侧电流互感器次级电流虽然大小相等（当选用适当变比的互感器时），但相位不同，故仍会有差流流入继电器。为消除此种不平衡电流，须将变压器一次星形侧的电流互感器接成三角形，而将变压器二次三角侧的电流互感器接成星形，以校正变压器二次电流的相位差。

3 电流互感器对差动保护的影响分析

3.1 电流互感器极性接反对变压器差动保护的影响 铁芯在同一磁通作用下，一次线圈和二次线圈将感应出电动势，其中两个同时达到高电位的一端或同时为低电位的那一端都称为同极性端。

当任何一侧(或两侧)的一相、二相或三相的电流互感器极性颠倒接反，会使其中一侧(或二侧)的电流相量反相，在正常运行条件下，即形成所谓“和接线”（即两侧电流不是相差180°，而两侧对应的电流同相位），导致在执行元件上产生很大的差压，从而在正常运行及外部穿越性故障时，差动保护均引起误动。

3.2 电流互感器接线组别错误对变压器差动保护的影响 电流互感器接线组别错误时在过负荷及穿越性故障会使差动继电器误动作。主变压器联结组别一般为YN/-11，若高压侧接成逆相序，则变为YN/-1。在差动保护接线中，为了消除因主变连接组别造成的不平衡电流，通常采取相位补偿法进行Y/转换，即将变压器星形侧的电流互感器二次侧接成三角形，而将变压器三角形侧的电流互感器二次侧接成星形，从而把互感器二次电流的相位校正过来。目前，大多变电站采用微机综合自动化系统，差动保护的移相任务由软件来完成。因而，主变各侧互感器二次侧可以全部结成星形。但是，当一次侧为逆相序接入时，虽然通过调整A、C两相的二次接线，使高、低压侧二次电流的相序为正相序。可是，通过软件移相之后，二次侧的相电压相位非但不能补偿过来，反而滞后于一次侧的相电压60°。电流的相位同样如此。当主变所带负荷不大时，差流值不大。但是，随着负荷的增长，特别是负荷突然增加时，差流值随着增大，有可能未发差流越限信号，差动保护就发生了误动作。

3.3 电流互感器二次回路开路对变压器差动保护的影响 电流互感器二次回路开路是由于端子箱内保护屏端子排电流互感器接线螺丝松动、连接断线等而造成。运行中电流互感器开路时，当大负荷或穿越性故障时会使差动保护误动。因为此时仅有一侧电流互感器二次电流流入差动继电器，相当于单侧电源的内部故障，所以差动保护会误动。当内部发生故障（在电流互感器开路相），差动保护将拒动，因为此时无电流流人差动继电器。

3.4 电流互感器饱和对变压器差动保护的影响 在变压器差动保护区外发生短路故障时，短路电流中具有衰减较慢的非周期分量而导致电流互感器铁心严重饱和，即暂态饱和。铁心饱和使电流互感器传变特性变坏，而不能准确传变故障电流，没有相应措施防止暂态过程中由于电流互感器误差超过准确限值引起区外故障时保护差电流达到动作值而引起误动作。

差动保护用的5P(10P)级电流互感器只能在稳态条件下保证规定的误差，但难以满足暂态准确度的要求。5P(10P)级电流互感器使用的是不带气隙的铁心，在电流互感器严重饱和后，铁心剩磁最大可达80%。此类电流互感器未采取限制剩磁的措施，磁通密度变化范围小，剩磁难于消除。因此，在一次系统发生短路故障后，互感器可能残留较大剩磁，这将使电流互感器更容易饱和，而且差动保护两侧电流互感器剩磁多不相同，则更易产生过大差电流，引起区外故障时变压器差动保护误动作。

3.5 其他错误对变压器差动保护的影响 电流互感器变比不符合整定的要求；电流互感器误差太大；继电器调试质量不良，特性较差；二次负荷过大；整定错误；相别错误等，均可能造成差动回路的不正确动作。

4 处理办法

4.1 电流互感器极性接反

4.1.1 电流互感器极性接反的原因 电流互感器极性接反通常有两种情况：①电流互感器的极性端子方向元件的电流输入极性端子未对应连接。电流互感器和方向元件的极性端子都标有“*”形的标志，接线时没有将标有“*”标志的端子对应连接。②断路器安装方向与生产厂家规定不符，造成电流互感器极性与实际不符；如果断路器反方向安装，工作电流也随之相反，则电流极性必然相反。尽管极性端子连接无误，但是方向元件的输入电流反向，方向元件工作在非动作区，必然造成电流方向保护的拒动或误动。

4.1.2 电流互感器极性接反的处理办法 变压器差动保护按照有关规程的规定在新设备投入运行前以及二次回路检修后，应认真做好保护装置的检验工作，是预防事故的有效措施。从运行经验得知，由于方向元件的电流极性端子接错而造成的保护误动、拒动的事故较多。为避免出现错误，应注意以下几点：①实验人员应注意理论知识的学习，熟悉各种保护的动作原理，充分认识电流互感器极性及接线的重要性。②在实验报告中也应明确写明电流互感器同名端的测试方法、测试结果、接线方式。③按照质量管理要求，设备验收时使用的设备验收表格中应增加那些通常容易被忽视却很重要的项目，如电流互感器同名端的测试方法、测试结果、接线方式是否正确等。