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(hù)、計(jì)量等使用。因此電流互感器的安裝位置、安裝方式對保護(hù)裝置的保護(hù)范圍及故障后的保護(hù)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(shí)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(dú)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(shí)際的差別,安裝難度也沒有區(qū)別,但是對保護(hù)裝置的保護(hù)范圍及電網(wǎng)設(shè)備故障后的保護(hù)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(jìn)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(hù)而言。線路保護(hù)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(hù)的死區(qū)。
2)對母線保護(hù)而言。母線保護(hù)可保護(hù)母線全部設(shè)備。斷路器與電流互感器間為母線保護(hù)的超動區(qū)。
3)保護(hù)死區(qū)之比較。斷路器與電流互感器間的線路保護(hù)死區(qū),可由母線保護(hù)動作迅速切除故障,雖然故障范圍擴(kuò)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(hù)而言。線路保護(hù)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(hù)的超動區(qū)。
2)對母線保護(hù)而言。母線保護(hù)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(hù)的死區(qū)。
3)保護(hù)死區(qū)的比較。斷路器與電流互感器間為母線保護(hù)的死區(qū),只能靠上一級電源端后備保護(hù)動作切除故障。因而故障范圍擴(kuò)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(hù)死區(qū)發(fā)生故障時擴(kuò)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(hù)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(yùn)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。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(hù)動作,只切開本線路斷路器,不擴(kuò)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(hù)動作,擴(kuò)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(hù)有死區(qū)。為了使母差保護(hù)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(hù)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(hù)動作,但是故障點(diǎn)并沒有切除,此時需要母線的上級電源的后備保護(hù)動作或者變壓器的后備保護(hù)動作,會擴(kuò)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(hù)的超動區(qū),5#母線差動保護(hù)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(hù)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(hù)動作,未切除故障,此時母差保護(hù)的死區(qū)保護(hù)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(hù)內(nèi)的保護(hù)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(qiáng)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(qiáng)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(dú)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(qiáng)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(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
[1] 王泱,及洪泉,等。獨(dú)立式電流互感器的安裝對繼電保護(hù)影響的研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2009,37(24)。
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