智能變電站保護用電流互感器配置問題和解決措施探析

齊孝輝

摘要：保護用電流互感器是繼電保護系統的重要組成部分，關系到保護測量的準確性和可靠性，如果互感器的配置不合理，很可能會對電力系統產生不正確的保護動作，引發重大的安全事故。本文分析了保護用電流互感器在配置中存在的問題，并在遵循其經濟性和可靠性原則下，研究了保護用電流互感器的配置原則，為電流互感器的基本配置提供參考方案。

關鍵詞：智能變電站；電流互感器；配置原則

中圖分類號TM7 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2015）12-0070-02

要想實現智能變電站的信息化和數字化，就需要使用電流互感器為電力系統提供保護與監控。而電力系統是否能在經濟性的前提下保證安全穩定的運行，取決于電流互感器是否可靠，其測量精度是否達標。目前電流互感器在我國部分智能變電站中得到較為普遍的運用，但其技術發展還不夠成熟。尤其是在保護用電流互感器的基本配置方面，存在著許多問題。這些問題在下文中都會一一指出，并提出針對性的解決措施。

1.保護用電流互感器存在的配置問題

保護用電流互感器是智能變電站中電力系統能夠穩定運行的重要保障，隨著如今工業生產以及人民生活對電網精確性以及穩定性的要求不斷提高，保護用電流互感器在電力工程建設中的作用也越來越大，受到了更多關注和重視。但是目前，在保護用電流互感器的實際配置和應用過程中仍然存在著許多問題，比如資金投入不足導致的互感器配置與實際需要的配置不相符，進而引發了互感器燒毀的情況。還有就是因為設置技術不成熟導致互感器產生了錯誤的保護性動作，從而影響電力設備的正常運行，并造成一定的經濟損失和人員傷亡。因此在保護用電流互感器的配置問題上，需要綜合考慮多方面的因素，結合實際的使用需求和需要保護的部件來進行科學而合理的設置，同時保證其運行的穩定性和可靠性，但是還要注意其經濟性與實用性的統一，不能顧此失彼，另外要符合國家制定的相關標準和規范，不能進行違規設置。

2.保護用電流互感器的配置原則

保護用電流互感器在智能變電站中影響重大，因此在設置過程中必須要遵循相應的配置原則，才能保證其保護動作的可靠性和穩定性，并為電力系統提供長久有效的保護工作。

2.1實用性與經濟性的原則

保護用電流互感器的主要目的就是對智能變電站的電力系統及設備進行保護，及時排除系統故障，以維護系統的正常運行，因此在進行互感器的配置時，首先要考慮的就是其實用性原則。在保證實用性的同時也要考慮到經濟性，保護用電流互感器的配置成本如果太高，就會造成一定的經濟壓力，再加上長期的維護費用，非常不劃算。

2.2保護用電流互感器的配置應滿足繼電保護的動作要求

在實際的工作運行中，所配置的保護用電流互感器會出現測量誤差，但是應該確保誤差值在規定范圍內，避免保護動作不符合要求。而短路電流的非周期分量以及互感器剩磁等所帶來的暫態影響，需要根據互感器對接的電力設備的暫態飽和情況、設備的具體性能進行分析，并結合暫態影響所帶來的影響是否嚴重以及故障發生后可能會引起的后果等因素來綜合考慮，制定出科學合理的解決方案。對于互感器在實際應用中的選擇，提供以下參考：1）110kV及以上電力系統可以配置電子式電流互感器。2）對于有關口計量點、有故障測距要求間隔的電力設備，應配置滿足其特性要求的互感器。3）當采用GIS、HGIS配電裝置型號時，電子式互感器應該與一次設備進行一體化設計。

3.保護用電流互感器的配置

3.1加強電流互感器配置的規范性

為了解決電流繼電保護中存在的問題，就應該加強配置設計的規范性，從而有效消除電力系統在發生故障時產生的保護盲區，并確保繼電保護動作的快速有效。在設計中配置一定數量的保護用電流互感器二次繞組，并對各個繞組的分配進行合理規劃，可以減少保護死角。例如：在設計方案中增加一組TPY繞組，使原本兩側只有一組繞組的配置轉變為有2組TPY繞組和一組5P繞組。將5P繞組安置在TPY繞組的內側，使得保護器在設備的斷路器區域能夠完全交叉。在運行過程中，當其中任何一臺保護器發生故障退出運作，甚至兩臺保護器都出現問題，斷路器的內部也不會出現保護死角。

3.2避免出現主保護死區

圖1根據不同的系統要求展示了兩個電流互感器的配置方案。在方案I中，如果F1點發生故障，保護裝置就不能產生動作，但是母線保護可以將故障快速切除，既體現了保護的準確性，也保證了故障切除的效率。但是也存在一定缺陷，比如切除范圍過大，為后期的修復工作帶去麻煩。在方案II中，當F2點發生故障時，保護裝置能自動產生動作跳開線路斷路器，但是這個時候故障并沒有完全清除，需要啟動斷路器失靈保護裝置來切除故障。但是也存在缺陷，失靈保護會有延時，同樣的，切除范圍也比較大。綜合考慮，方案I的配置更合適。

3.3降低影響范圍

為了提高保護的可靠性以及減小故障的影響范圍，在配置保護用電流互感器時，應該盡量縮小保護的重疊區。圖2所展示的是u型電流互感器的保護方案，可以假定線路保護與母線保護的配置是如圖2（a），2（b）中I～Ⅳ的配置方案。當F點發生故障時，方案I線路保護斷開故障點，所產生的影響范圍比較小；在方案II中，母線保護斷開故障點，影響范圍相對較大；在方案IⅡ中，雖然兩種保護都能斷開故障點，但是母線保護擴大了影響范圍；同時方案Ⅳ為2套保護的死區，不能切除故障，因此，綜合考慮方案I是比較理想的配置方案。

4.結論

保護用電流互感器的選擇關系著智能變電站電力系統的穩定性和安全性。通過科學而合理的配置，能夠在電力系統發生故障時產生及時準確的保護性動作，切除故障，避免電力設備的損壞以及出現更大的電力事故。隨著智能變電站的不斷發展，保護用電流互感器所發揮的作用也越來越大，但是對其技術要求也會更高，在配置過程中要結合實際的使用需求不斷進行創新和改善，爭取避免出現配置中的常見問題，為智能變電站的電力系統提供穩定可靠的保護。