保护用TA二次负载校核方法浅见及改进措施

发表时间:2020/5/25   来源:《中国电业》2019年第23期   作者:邓卫芳
[导读] 电力系统发生故障时,此时的短路电流比正常运行时的电流大几倍甚至几十倍
        论文摘要:当电力系统发生故障时,此时的短路电流比正常运行时的电流大几倍甚至几十倍,保护用电流互感器应能保证继电保护及自动装置的可靠运行,不致因为饱和及误差带来拒动,因而规程规定,应用于继电保护的电流互感器,在其二次侧负载和一次电流为已知的情况下,电流误差不得超过10%。因此用相关试验数据进行电流互感器二次负载的校核是一项重要的工作,本文就二次负载校核方法和减少电流互感器误差的具体方法进行了介绍。
        关键词:电流互感器;最大短路电流;伏安特性;二次负载
正文:

0 引言
        近年来,中国电力系统正朝着大电流、高电压和远距离的方向发展,这对系统运行的稳定性和安全性提出了更高要求,而继电保护是保证电力系统运行稳定性、安全性的重要手段,保护用电流互感器是继电保护的重要设备之一,其输出结果的准确与否直接关系到继电保护装置、自动装置等二次设备的正确动作。为了保证继电保护装置的正确动作,GB1208-2006《电流互感器》规程规定:在额定频率及额定负荷下,保护用电流互感器在额定准确限值一次电流下的复合误
差不允许超过10%。而制造厂家未提供电流互感器10%误差曲线的出厂试验报告,故只能通过电流互感器的伏安特性数据、二次实测负载阻抗和电流互感器流过的最大短路电流这些数据进行计算,以确保继电保护装置的正确动作。
1 数据的收集
        计算电流互感器二次负载,需依据以下数据:(1)电流互感器的伏安特性;(2)实测电流互感器二次负载;(3)电力系统发生短路故障时,流经该互感器的最大短路电流。

1.1造成电流互感器测量误差的原因分析
        原因一是电流互感器本身造成的。由于电流互感有励磁电流Ie存在,而Ie是输入电流的一部分,它不能传变到二次侧,形成了变比误差。Ie除在铁芯中产生磁通外,还将产生铁芯的损耗,包括涡流损耗和磁滞损耗。且Ie流经的励磁之路呈电感性,与电流互感器二次输出量I2不同相位,又造成了角度误差。
        原因二是运行和使用方面造成的。而这两种造成的测量误差过大是电流互感器铁芯饱和和二次负载过大所致。
1.2电流互感器伏安特性试验
         目的:通过试验数据与出厂时数据比较,可判断电流互感器二次绕组是否有匝间短路,检查互感器的铁芯质量;为计算电流互感器10%误差曲线提供数据 。
         试验方法:试验仪器采用电流互感器特性综合测试仪。试验时,将电流互感器一次绕组开路,二次绕组与二次回路负载断开,在二次绕组侧施加电压。当施加电压的方均根值增加10%,励磁电流增加50%时,电流互感器开始饱和,继续升高电压,直至励磁电流达到电流互感器的二次额定电流时, 将调压器的输出电压匀速调至零,测量结束。根据测量的电压与电流值,绘制电流互感器的伏安特性曲线。
        注意事项:1.应解开电流互感器二次绕组引线和接地线;2.只对继电保护有要求的二次绕组进行试验;3.为使测量精确,应先对电流互感器退磁,即先升至电流互感器额定电流值,再降到0,然后逐点升压。


1.3 电流互感器二次负载的测量
         一般此项工作在机组停运是进行,在电流互感器本体端子箱处将保护用电流连片打开(即甩开电流互感器二次绕组从本体至端子箱这段的电缆),在保护屏上将不做的两相电流连片打开,需做的相线与中性线短接,在本体端子箱处的相线和中性线加一个小电流,并测量其电压,其它两相也用同样的方法进行。将测得的电压除以所加的电流,此时算出来的是两根电缆的二次负载,需除以2后,才是每相二次负载阻抗。
1.4 最大短路电流的计算
        一般按照中调下发的系统等值阻抗图来进行计算。因现在主设备的主保护一般为差动保护。在校核发变组差动保护用电流互感器二次负载是否满足要求时,厂用6KV侧和脱硫6KV侧的最大短路电流均应进行计算。
2 电流互感器二次负载的校核
根据有关规定,在设计电流互感器的二次回路时,应该在满足10%误差的要求的前提下,选择二次电缆的截面及电流互感器二次的接线方式。
2.1校核方法(一):阻抗比较法
         若电流互感器伏安特性数据齐全,且已知电流互感器最大短路电流,并根据保护类型和电流互感器实际接线方式,计算出电流倍数和相对应的励磁电流Ie,依据V-A曲线找到Ue,再利用公式Zen=(Ue/9Ie)—Z2,期中二次漏抗Z2近似等于电流互感器二次绕组直流电阻R2,若实测的二次负载阻抗小于计算的二次负载阻抗相,则电流互感器和二次电缆选择满足要求。此种方法较为精确。
2.2校核方法(二):电压比较法
         因机组容量较大,往往保护用电流互感器二次绕组的伏安特性很难做到饱和点。故可以用实测的二次负载阻抗乘以最大短路电流的二次值(应考虑接线系数,三角形接线为3,星型接线为1),用此电压与V-A曲线中的接近饱和点的励磁电压相比较,若小于则则电流互感器和二次电缆选择满足要求。此方法较为粗略.
2.3校核时的注意事项
        不同的保护计算电流倍数的可靠系数Krel不相同,切忌一概而论。纵差保护:采用速饱和变流器的Krel为1.3(指电磁型),不带速饱和变流器的Krel为2(指微机型);限时速断保护:Krel为1.1;距离保护:t≤0.5”,Krel取1.5,t>0.5”,Krel取1.3;母差保护:Krel取1.3。
3 电流互感器二次负载不满足要求的改进措施
3.1改用伏安特性较高的电流互感器二次绕阻,提高代负荷的能力;
3.2提高电流互感器的变比,或采用额定电流小的电流互感器;以减小电流倍数m10;
3.3串联备用相同级别电流互感器二次绕组,使负荷能力增大一倍;
3.4增大二次电缆截面,或采用消耗功率小的继电器;以减小二次侧负荷Zfh;将电流互感器的不完全星形接线方式改为完全星形接线方式;差电流接线方式改为不完全星形接线方式;改变二次负荷元件的接线方式,将部分负荷移至互感器备用绕组,以减小计算负荷。

4 结论
 (1)可根据电流系统的实际情况计算和选择二次负载的截面;
 (2)可根据电流互感器的接线方式、负载情况及所掌握的试验数据用阻抗比较法或是电压比较法对二次负载进行校核。若不满足要求,必须采取必要的措施,以确保保护装置的正确动作。
(3)220KV及以下电网广泛采用P级电流互感器,而P级互感器不具有控制剩磁的能力,应考虑剩磁对保护的影响,在有条件的情况下,建议选择对剩磁有限制的PR级电流互感器。
(4)以上针对新安装互感器的特性误差检查,若是进行保护装置改造, 互感器不动,可只进行新旧装置的实际的负载阻抗比较,若新装置小于或等于旧装置实际的负载阻抗,则互感器的特性误差肯定满足要求,否则,需进一步以以上方法进行校核。


参考文献
〔1〕电力系统继电保护实用技术问答第二版 北京:中国电力出版社
〔2〕DL / T 866—2004.电流互感器和电压互感器选择及计算导则[S].
        北京:中国电力出版社,2004.
〔3〕王维俭. 发电机变压器继电保护应用 北京:中国电力出版社
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