电流互感器过电压保护装置在电力系统中的应用.pdf

4 8 内 蒙 古 电 力 技 术 I N N E R MON G OL I A E L E C T R I C P OWE R 2 0 0 8年第 2 6卷第 6 期 电流互感器过电压保护装置在电力系统中的应用 App l i c a t i o n o f Cu r r e n t Tr a n s f o r me r Ov e r v o l t a g e P r o t e c t i o n De v i c e s i n El e c t r i c Po we r S y s t e m 赵 忠立 ， 薛红艳 ( 内蒙古电力勘测设计院， 内蒙古 呼和浩特0 1 0 0 2 0 ) 摘要】介绍了电流互感器过电压保护装置的工作原理及应用范围， 提 出一些关于参数选 择 的建议 。 关键词】过 电压 保护装 置 ； 原理 ； 应 用 中 图分 类号】T M8 6 2 【 文献标识码】B 【 文章 编号】 1 0 0 8 6 2 1 8 ( 2 0 0 8 ) 0 6 - 0 0 4 8 - 0 2 0 引言 电流 互感 器广 泛 应用 于电 力 系统 一 次测 量 、 计 量和保 护 回路 中。 正常 工作时 ， 电流互感 器二 次侧的 阻抗 很低 ， 电流互感器处 于近似 短路状 态 ， 输 出电压 很低 。运行 中互 感器二 次绕组一 旦开路 或一次 绕组 流过非 常大 的异常 电流，则会在 二 次侧产 生数 千伏 的过电压 ， 这 不仅给 二次系统绝 缘造成 危害 ， 严 重时 还 会使互感 器过激 而烧 毁 甚至危 及工作人 员 的生 命 安全 为有效地 防止因 电流互感器 二次 开路 引起 的事故 近几年一 种新型 的保 护装 置即 电流互感器 保 护装置被 逐渐地 应用到 了电力系统 中 。 1 保护装置的工作原理 电流 互感器过 电压保 护装置 主要用于 电流互感 器二次侧 由于各种 异常 引起的过 电压保护 。该保 护 装置并接于电流互感器二次绕组的两端 ，正常运行 时泄漏电流极小 ， 呈高阻状态。由于漏电流极小 ， 对 该 回路 保护动作值 和表计 准确精度 的影 响可 以忽 略 不计 ， 此时保护装 置控制 电路不工 作 。 当电流互感 器 二 次 回路 开路 或一 次侧 绕 组 出现 异 常过 电 流时 ， 在 二次绕组中产生的电压高于正常运行 电压，此时保 护装置能在过电压产生的瞬间可靠地将二次绕组短 路并向远方和就地发出报警信号 ，电压有效地被限 制在选定 值 以下 ， 从 而彻底避 免 了过 电压危 害。 故障 排除、 装置复位后可重复使用。 2 保护装置的组成 过电压保 护装 置一般 由电源模块 单元 、工作模 块单元 、 显示模块单元组成。 电源模块单元 由开关电 源装置和输出板组成。开关 电源装置为整个保护装 置 提供 电源 ，电源装置输 入 电源为直 流或交 流 2 2 0 V。 输出板主要接收控制模块传来的处理后的信 息 。 对控制对象送 出执行命令 ( 如保护动作命令 、 报 警信号等) 。工作模块单元由非线性 电阻 、 中央处理 器等组成。 非线性 电阻采集电流互感器二次侧相对地电压 的信息 ， 并将该信息经光电隔离后送人中央处理器， 中央处理器将输入信息进行判断、处理后分别送入 显示模块和输出板。显示模块单元由一些发光指示 元件组成， 主要接收控制模块传来的命令 ， 使相应的 发光指 示元件 动作并记忆 存储 。 3 保护装置的接线 一 般情况下 ，电流互感器均连在 A、 B 、 C三相 上， 少数连接在两相上 ， 个别连接在一相上。绝大多 数为 星形连接 ， 少数 为三角形 连接 。 电流互感 器过 电 收稿 日期】2 0 0 8 0 2 2 8 作者简介】赵忠立 ( 1 9 7 7 一) ， 男 ， 内蒙古赤峰人， 毕业于 内蒙古农业大学 ， 工程师 ， 现从事电气二次设计工作 。 2 0 0 8 年第2 6 卷第6 期 内 蒙 古 电 力 技 术 4 9 压保护装 置适用 于 电流 互感器二 次绕组 为 星形 连接 的方式。 电流互感器二次绕组 A、 B、 C对应连接在过 电压 保护 装 置 A、 B 、 C接 线 端子 上 。A、 B、 C三 相 二 次中心点( 虚地 N) 连接在过电压保护装置的“ N ” 接 线端子上。若电流互感器只用 A、 B绕组 ， C相可以 不接线 ， 不会影响保护器正常工作。 过电压保护装置 内部接 线一般采 用模块 化叠加设 计 ，取消 了板与 板 之间、 板与壳体之间的所有连接导线 ， 代之以性能可 靠的接插件。这样解决 了装置 由于抗干扰性能差可 能发生误动的隐患 ，也为装置能经受高电压的冲击 提供了可靠的保证。 4 应用范围及参数选择 在发 电厂和变 电站 中 ， 从 经济 、 适 用 、 安 全 角度 考 虑 1 1 0 k V及 以上的 系统宜 选用 电流互感 器 过 电 压保护装置。l l 0 k V及以上系统之所以优先选用电 流互感器过电压保护装置，是因为这些系统的电流 互感器绝大部分安装在户外，离测量 、保护装置较 远， 互感器开路的几率较大 ； 另外 ， 互感器担负的任 务重 、 造价 高 ， 开路 后果 严重 。 对 电力 的生 产及 输送 影 响很 大 。在资金 允许 的条 件下 ， 6 k V及 以上 的系 统也可 考虑选用 该保护 装置 能提 高系统 的安全运 行水平 ， 节约运 行人员 的巡视 时间 。 电压 保护 装置 在安 装 时应 尽量 靠 近互 感 器 ， 便 于巡 视。 在 户外安装 过 电压保 护装 置时 ， 需 配智能 加 热器 以保证 保护装 置 的控 制元件 不会 因温度过 低 而 拒动 。 电流互感 器过 电压 保护装 置在选 用时 ， 应注 意 以下几个 参数 的选 择 ： ( 1 )泄漏电流的选择。从电流互感器过电压保 护 装置 的工 作原理 中可 以看出 ， 泄 漏 电流越 小 ， 电流 互 感器 的误 差越小 。实 际应用 中 ，漏 电流被 限制在 A( 小于 5 A) 级范围内， 对保护及测量 、 计量 回路 的影响可 以忽略不 计 。 ( 2 )导通 电压 的选择 。导通 电压是 电流互 感器 过电压保护装置的动作电压， 当电压超过设定值时 ， 保护装 置动作 。 导通 电压的选择 十分 重要 。 它 决定着 装置是 否能正确 动作 。电流互感 器在 开路时 产生 的 过 电压是一个很复杂的过程 。所产生的电压峰值与 开路前 电流互感 器所 带的二 次负载 、电流互 感器磁 性材料特性 、 电流互感器二次绕组匝数等有关， 计算 起 来 比较 复杂 ，现在各 个生 产厂家还 没有一 个 明确 的数据 ， 一般厂家给定的值为 1 5 0 V( 范围可调节) 。 此值是通过二次设备能承受的最大过电压的值反算 的， 并不代表实际的过电压的值 ， 但能保护二次设备 不被击穿。 此值适用于短路水平较小、 电流互感器距 设备保 护装 置较近 的系统 。假如 系统 的短路 水平 较 大、 电流互感器距设备保护装置较远 、 电缆较长时， 导通电压需经计算 ，躲过系统短路时在电流互感器 电缆上产生的压降；否则设备保护装置的动作时间 一 旦小于电流互感器过 电压保护装置的动作时间 ， 在短路时 ， 由于 T A被短接， 设备保护装置将拒动。 ( 3 )导 通时 间的选择 。互感 器过 电压保 护装置 的导通 时 间是指 从 检测 到 过 电压 到执行 元 件动 作 、 将二次绕组可靠短接的时间。 理论上分析 ， 该时间越 短越能有效地抑制过电压。 实际应用 中， 导通时问一 般 应小 于 1 个周 波的 时间 。 即小于 2 0 I I S 。导通 时间 之 所 以小 于 2 0 ms 的原 因是 由于运行 的 电流 互感 器 最高过电压产生在开路后 的第 1 个周波 内，即 2 0 ms 内 ， 如 果在 过 电压产生后 的第 1 个 周波 内 电压 开 始上 升时不 能成功地 将其抑 制 ，而 在产生 了过 电压 后保护才导通， 是徒劳无益的， 此时设备已被击穿。 目前电流互感器过电压保护装置已在多个 电 厂应 用 用户 运行 报告 显 示 ： 装置 性 能稳 定 、 动作 准 确 是一