采用保護測試儀的無源電流保護試驗方法

許繼東，高 洋，胡 森，任宣澤

（1.國網東豐縣供電公司，吉林 遼源136300；2.國網遼源供電公司，吉林 遼源136200）

1 目前無源電流保護整組試驗方法存在的問題

由感應型電流繼電器構成的電流保護在工作時不需要直流電源支持，是一種無源電流保護。后來隨著技術的發展，這種電流繼電器由感應型進化成靜態型。靜態型電流繼電器取消了轉盤等運動元件，增加了電子線路，動作值由撥碼開關進行設定，技術性能得到了很大提升。由于無源電流保護具有接線簡單、成本低廉、維護容易等突出優點，目前在農村中壓電網和用戶中壓電網仍有不少應用。

無源電流保護整組試驗，如果采用微機型繼電保護測試儀（以下簡稱為測試儀）及其常規使用方法，將測試儀輸出電流直接加到電流繼電器上，電流繼電器動作后其內部接點會出現抖動現象，所帶斷路器不能跳閘，整組試驗無法完成。

目前，無源電流保護在做整組試驗時普遍采用大電流發生器，電流加在電流互感器一次側。由于購置費用以及設備重量等條件制約，一般作業單位配置的大電流發生器容量都不會太大。在電流保護動作值較大時，例如速斷動作值，一次電流高達幾百甚至幾千A，大電流發生器輸出電流幅度通常難以滿足要求，以致整組試驗無法完成。如果將大電流發生器輸出電流直接加到電流繼電器上，與使用測試儀一樣，電流繼電器動作后其內部接點同樣會出現抖動現象，所帶斷路器還是不能跳閘。

2 常規使用方法無法完成無源電流保護整組試驗的原因

只要電流回路阻抗超出一定范圍，測試儀內電流源就不再是理想的電流源。根據測試儀電流源電路結構，可以將其等效成一個電壓源和一個電流閥串聯的形狀，如圖1所示。圖1中Us為等效電壓源，Iv為等效電流閥。根據這個等效電路，等效電壓源和等效電流閥共同決定了這個電流源能夠輸出的最大容量，等效電壓源電壓越高，這個電流源可以輸出的最大容量就越大。受體積和成本限制，測試儀內這個等效電壓源電壓較低。

圖1 測試儀電流回路等效電路一

圖2 無源電流保護原理圖

查閱廠家技術文件可以發現，現行微機保護裝置內部每相電流回路只串入一個電流傳變元件，這個電流傳變元件的交流阻抗很小，吸收功率還不到1 VA，遠小于測試儀可以輸出的容量。所以微機電流保護在做整組試驗時，電流直接加到微機電流保護裝置上，無論采用測試儀還是大電流發生器都可以順利完成。

圖2 為無源電流保護原理圖。正常運行時，以A 相為例，保護回路電流A411 流入電流繼電器端子，經過電流變送元件I/U、I/V，再經過一個常閉點后從端子回到N411，跳閘線圈TQ 被一個常開點斷開。電流變送元件I/U要完成回路電流到電路工作電源的轉換，吸收功率較大，其交流阻抗要比微機電流保護裝置里的電流傳變元件交流阻抗大很多。電流變送元件I/V要完成回路電流采樣功能，其交流阻抗與微機電流保護裝置里的電流傳變元件交流阻抗相當。保護動作后，電流回路常開點閉合后常閉點打開，跳閘線圈TQ 被串入電流回路。跳閘線圈TQ交流阻抗遠大于電流變送元件I/U、I/V交流阻抗之和，而且是一個與跳閘線圈TQ 頂芯位移相關聯的變量。實測情況是，在一個完整的動作過程中，某個跳閘線圈TQ交流阻抗在1.8～7.2 Ω。跳閘線圈TQ要完成斷路器跳閘，需要一定的電流、電壓、容量來支撐，也就是需要一個相對理想的電流源，例如電流互感器。測試儀、大電流發生器由于等效電壓源電壓較低，在保護動作后跳閘線圈TQ 接入電流回路時，電流回路交流阻抗大增。這時即使等效電流閥完全打開，回路電流還是維持不住下降，致使斷路器無法完成跳閘，同時電流繼電器重復處于動作、返回狀態而出現抖動現象。

3 采用測試儀完成無源電流保護整組試驗的方法

當電流互感器二次阻抗、二次負荷較大時，為了降低電流傳變誤差，工程中可以采用將兩只電流互感器串聯的方式，就是將2 只電流互感器一次側和二次側線圈分別首尾相連，如圖3 所示。串聯接線時，2 只電流互感器合力承擔二次負荷，每只電流互感器只承擔二次負荷的一半。

圖3 電流互感器串聯接線

參照2只電流互感器串聯接線方式，可以設想將測試儀2個電流源調整到串聯輸出方式，進而增加輸出容量，最終完成無源電流保護整組試驗。例如，可以將測試儀的Ia設置成x∠0o，將Ib設置成x∠180o，即兩電流數值相同、相位相反，電流由Ia、Ib這兩個接口輸出。這樣設定后，Ia、Ib回路等效電路如圖4所示。這時等效電壓源Us.b與Us.a首尾相連，Ia、Ib回路合并后的等效電壓源數值倍增，Ia.b回路的最大輸出容量可以達到2倍，達到常規接線時的4倍。

圖4 測試儀電流回路等效電路二

某66 kV 變電站10 kV 間隔真空斷路器采用ZN28-12型，操動機構采用CT19A-I/55100型，無源電流繼電器采用JGL-2/15型。操動機構中跳閘線圈TQ 動作電流≤5 A。采用PONOVO PL661 型測試儀在該站進行整組試驗時，8 個斷路器間隔的16 只繼電器動作后沒有出現過抖動現象，繼電器動作、斷路器跳閘能夠連貫完成。

當測試儀配置為6相電流時，還可以將2組電流中的兩相電流進行串聯，例如可以將IA1設置成x∠0o，將IA2設置成x∠180o，電流由IA1、IA2兩個接口輸出。在測試儀內部，IN1、IN2是互連的，電位相同，所以這6個電流源只能實現一次串聯。

與測試儀電流源配置不同，大電流發生器都是單相配置，只有一個電流源，無法實現電流源串聯方式。

4 結束語

簡單地將測試儀兩個電流源調整到串聯輸出方式，使最大輸出容量劇增，就可以完整地完成無源電流保護整組試驗。這種方法的優點：一是依托常規的測試儀即可，不再需要使用貴重和專用的試驗設備，減少了作業單位的設備配置；二是測試儀體積小重量輕便于使用，整組試驗工作效率得到提高。