淺談電廠柴油發電機保護用電流互感器的選用

歐漢青

摘 要 作為電廠設備的應急電源，機組柴油發電機在廠用母線失電事故工況下安全可靠運行是確保電廠安全可靠運行的關鍵因素，本文淺談了電廠柴油發電機保護用電流互感器的選用注意事項;對選型原則和對應的規程進行了說明，并對實際使用中的一般性注意事項予以簡要說明。

關鍵詞 機組柴油發電機;保護;電流互感器;選型

作為電廠設備的應急電源，機組柴油發電機在廠用母線失電事故工況下安全可靠運行是確保電廠安全可靠運行的關鍵因素;而機組柴油發電機的安全可靠工作取決于自身的繼電保護系統設置是否合理;保護用電流互感器作為機組柴油發電機繼電保護系統的重要組成部分，對保護用電流互感器的選用有一些值得關注的地方。

1保護用電流互感器的選擇

在電力系統中廣泛使用的電流互感器是將電網高壓側的電流信息傳遞到低電壓二次側的計量、測量儀表及繼電保護、自動裝置的一種特殊變壓器。電流互感器是一次系統和二次系統的聯絡元件：其一次繞組接入電網;二次繞組分別與測量儀表、保護裝置等互相連接，與繼電保護和自動裝置配合，可以構成對電網各種故障的電氣保護和自動控制。電流互感器性能的好壞，直接影響到電力系統測量、計量的準確性和繼電器保護裝置動作的可靠性。

影響電流互感器性能的最重要因素是鐵心飽和。在穩態對稱短路電流（無非周期分量）下，影響互感器飽和的主要因素是：短路電流幅值，二次回路（包括互感器二次繞組）的阻抗，電流互感器的勵磁阻抗，電流互感器匝數比和剩磁等。在實際的短路暫態過程中，短路電流可能存在非周期分量而嚴重偏移。這可能導致電流互感器嚴重暫態飽和。為保證準確傳變暫態短路電流，電流互感器在暫態過程中所需磁鏈可能是傳變等值穩態對稱短路電流磁鏈的幾倍至幾十倍。

目前廣泛使用的電流互感器分P和TP兩大類。P類電流互感器的準確特性是由一次電流為穩態對稱電流時的復合誤差（P及PR）或勵磁特性拐點（PX）確定的[1]。TP類電流互感器包括TPS、TPX、TPY和TPZ4種形式。該類電流互感器的準確限值是考慮一次電流中同時具有周期分量和非周期分量，并按某種規定的暫態工作循環時的峰值誤差確定[2]。

保護用電流互感器的性能應滿足繼電保護正確動作的要求。首先應保證在穩態對稱短路電流下的誤差不超過規定值。對于短路電流非周期分量和互感器剩磁等的暫態影響，應根據互感器所在系統暫態問題的嚴重程度、所接保護裝置的特性、暫態飽和可能引起的后果和運行經驗等因素，予以合理考慮。如保護裝置具有減緩電流互感器飽和影響的功能，則可按照保護裝置的要求選用適當的互感器。

根據《電流互感器和電壓互感器選擇及計算導則》的規定，電力工程中電流互感器類型應按以下原則選擇[3]：220kV系統保護、高壓側為220kV的變壓器差動保護、100-200MW級發電機變壓器組及大容量電動機差動保護用的電流互感器，暫態飽和問題及其影響后果相對較輕，以往一般都選用P類互感器，未考慮暫態影響;并規定可按穩態短路條件進行計算選擇，但為減輕可能發生的暫態飽和影響，宜給定適當的暫態系數。可選用P類、PR類或PR類電流互感器;PR類能限制剩磁影響，有條件時可推廣使用;給定暫態系數即準確限值系數與保護校驗系數之比，應根據應用情況和運行經驗確定100-200MW級機組外部故障的給定暫態系數不宜低10，220kV系統的給定暫態系數不宜低于2。根據上述規定，我們一般選用P類電流互感器作為機組柴油發電機繼電保護系統的保護用電流互感器。

對于P類電流互感器，一般地：選擇驗算時按電流互感器的額定準確限值一次電流值應大于保護校驗故障電流;必要時，還應考慮互感器暫態飽和影響;同時，電流互感器額定二次負荷值應大于實際二次負荷值。遇到準確限值系數不足而二次輸出容量有一定裕度的情況時，應進行進一步的驗算，進一步的驗算的方法包括：依據額定二次極限電動勢進行驗算的方法和依據準確限值系數曲線進行驗算的方法。

2電流互感器的使用注意事項

電流互感器的接線正確與否，對系統的保護、測量、監察等設備的正常工作有極其重要的意義。在新安裝電流互感器投運之前或更換電流互感器的二次電纜時，需要利用極性試驗法檢驗電流互感器接線的正確性，已經是繼電保護工作中不可少的工作程序。特別是對于差動保護用的互感器接線，在投入運行前必須測定電流相量圖以檢驗接線的正確性[4]。

特別應注意電流互感器二次側在工作時不得開路[5]。當電流互感器二次側開路時，一次電流全部被用于勵磁。二次繞組感應出危險的高電壓，其值可達幾千伏甚至更高，嚴重地威脅人身和設備的安全。所以，運行中電流互感器的二次回路絕對不許開路，并注意接線牢靠，不許裝接熔斷器。電流互感器二次側必須進行一點可靠接地，一般把接點設置在保護屏處，目的是為了防止其一、二次繞組絕緣擊穿時，一次側的高壓電串入二次側，危及人身和設備安全。

為了減輕發電機內部故障時的損傷用于自動調節勵磁裝置的電流互感器應布置在發電機定子繞組的出線側。為了便于分析和在發電機并入系統前發現內部故障，用于保護和測量的電流互感器宜裝在發電機中性點側。

工程實踐中多次出現了差動保護裝置的電流互感器二次回路多點接地的情況，造成差動保護裝置誤動或異常，需要保證電流互感器二次回路的絕緣性能到達要求。

3結束語

保護用電流互感器作為機組柴油發電機繼電保護系統的重要組成部分，對保護用電流互感器的選用需要考慮很多技術因素并進行合理折中。根據需保護設備的實際情況考慮是否需要考慮暫態特性。《電流互感器和電壓互感器選擇及計算導則》給出了幾種形式電流互感器的特性和應用范圍，給出了對應的選型計算方法、計算參數及注意事項，在實際工作中非常具有參考價值。

參考文獻

[1] Current transformer（Amendment 1）：IEC 60044-1-2000[S].北京：中國標準出版社，2000.

[2] 保護用電流互感器暫態特性技術要求：GB16847-2016[S].北京：中國標準出版社，2016.

[3] DL＼T866-2015.電流互感器和電壓互感器選擇及計算導則[S].北京：中國標準出版社，2015.

[4] 李晨，海志華.多臺電壓互感器與電流互感器檢定系統的設計[J].自動化與儀器儀表，2017，（3）：105-108.

[5] GB＼T14285-2006.繼電保護和安全自動裝置技術規程[S].北京：中國標準出版社，2006.