继电保护工程技术(互感器)

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1、继电保护工程技术,1、PT二次核相技术； 2、继电保护六角图（带负荷极性试验）； 3、保护用PT、 CT的选用。 4、其它。,继电保护工程技术-互感器篇,2009年6月,1、电力系统对电流互感器的要求,11对动稳定性和热稳定性的要求 电力系统容量和发电机单机容量日益增大，电力系统短路容量也相应增大。电力系统网架电压220KV-500KV；主力发电机组单机容量300600MW。目前各电压等级短路电流水平 220500KV：4063KA 60110KV：2050KA 635KV：3.1550KA（采取限流措施后可限制在40KA以下） 满足短路容量要求。但额定电流越小，越难以满足热稳定要求。,同一短

2、路条件下不同额定电流的 电流互感器动、热稳定稳定比较,显然，额定电流50KA的电流互感器，欲达到热稳定电流40KA 1S及动稳定电流100KA（峰值）的要求相当困难。要达到热稳定电流50KA 1S及动稳定电流125KA（峰值）的要求就更困难了。 对策：选择合理接线方式；采取限流措施。,12对额定一次电流及准确度的综合要求,额定一次电流与准确度矛盾的情况 系统间联络线，负荷不固定不可能全范围内满足准确度要求； 远景与近期负荷相差悬殊-按最大负荷选择，近期无法满足； 电气化铁路、轧钢、农灌负荷，波动范围大-按短时最大负荷选定，正常工况下电流太小，准确度满足不了。 保护与计量对互感器准确度要求不同：

3、 保护：都要求，更注重在准确限值一次电流条件下输出符合要求的二次电流。因为额定一次电流越大，准确限值系数可以降低-额定一次电流越打越好； 计量：正常工作范围内保证准确度-额定一次电流尽量接近正常负荷电流，并满足仪表保安系数（FS）的要求。,继电保护用电流互感器的误差限值,计量、测量用电流互感器的误差限值,对策,采用S级互感器-S级电流互感器：电流比例系数为0.150.25；普通电流互感器为0.50.7。同样的准确度，但变比增大，准确限值系数变为普通电流互感器的1/31/5。容易满足。 采用多绕组、多抽头-各取所需变比,1.3继电保护和测量功能的要求,计量准确度要求不高和保护公用 一般情况-专用

4、计量二次绕组，甚至专用计量CT 不同的保护功能，要求不同的保护二次绕组。视保护对象的种类、所要装设的保护类型、对可靠性的要求不同而异。 测量用电流互感器二次绕组，一般每个元件设一个。,不同电压等级电流互感器的 准确等级和二次绕组组合要求,1.4合理确定互感器的额定容量,1.4.1保证电流互感器误差限值的条件 二次负荷在额定值的25100； 额定频率； 二次负荷的功率因数0.8（滞后）1 结论：不是二次容量越大越好。,1.4合理确定互感器的额定容量,1.4.2保证电流互感器误差限值的条件 二次负荷在额定值的25100； 额定频率； 二次负荷的功率因数0.8（滞后）1 结论：不是二次容量越大越好。

5、,1.5超高压电网对CT暂态特性的要求,超高压电网的特点： 1、系统容量大（传输功率大、采用分裂导线、相间距离大、导线截面增大、单机容量大），一次电路时间常数大（80100mS)，短路电流的非周期分量使铁心易于饱和-二次电流波形严重畸变，暂态误差增大； 2、超高压短路危害大、误动影响大-要求保护四性更高-要求CT在短路后能够正确传变短路电流。,1.6 CT暂态特性对保护装置的影响,对电流元件：铁心饱和，二次电流波形缺损，幅值减小，使电流元件缓动、拒动。 电流增量和突变量元件：这类元件动作速度快，且一般具有记忆作用，因CT不会立即饱和而不受影响。但如动作慢，则可能拒动。 电流比相元件：当两侧CT

6、具有相同饱和度且均未严重饱和时，保护能正确动作；比较两侧电流相位，如果一侧饱和，一侧不饱和，或两侧都严重饱和，保护可能会误动或拒动。 阻抗原件：同时经受PT和CT二次暂态的影响。电容式PT暂态过程的特点是，在短路瞬间，电压不能突变，之后随时间衰减。这一暂态电压含有大量的高次谐波。CT暂态特点是短路瞬间铁心未饱和，短路电流能如实传变，当铁心饱和时，短路电流严重畸变、波形缺损、幅值大大减小，待系统直流分量衰减到一定程度时，传变恢复正常。-综合影响：短路瞬间，主要受PT影响；23个周波后，主要受CT影响。在末端短路，易返回或缓动（CT）；又可能超越(PT)。 所以对电容式互感器要求：在其一次短路后，

7、二次电压在一个周期内应降低到短路前峰值的510以下；额定电压下，一个周期后不应再出现高于该数值的情况。系统阻抗比值越大，越要注意电容式PT的暂态特性。,1.7保护装置对互感器暂态特性的要求,1.7.1线路主保护及综合重合闸对CT暂态特性的要求 当线路出口发生永久性故障时，CT处于重复励磁状态，线路保护也需要在2030ms内可靠动作，切除永久故障不再重合。 所以要求： 1）在最严重情况下（出口短路）时，两次主保护动作时，CT不饱和且能准确传变一次电流； 2）3/2接线，相邻元件出口短路或串内保护范围外短路时，为防止主保护动作，要求用于线路保护的CT满足饱和倍数和暂态误差的要求。,1.7保护装置对

8、互感器暂态特性的要求,1.7.2线路后备保护对CT的要求 后备保护通常动作时间为0.30.5S。后备保护与1.7保护装置对互感器暂态特性的要求综合重合闸配合实现永久故障快速切除。当饱和范围内故障时，两套主保护因故拒动时，后备一段能够快速切除故障；在后备段故障时，因故障点远离保护安装处，短路电流倍数大大减小；区外故障，因动作时间长，且短路电流小，故对CT不考虑暂态要求。如果主、后公用一组CT，则CT需满足主保护暂态要求。,1.7保护装置对互感器暂态特性的要求,1.7.3母差保护对CT的要求 高阻抗母差保护 内部故障反应灵敏，区外发生最大穿越性短路故障而CT完全饱和的情况下也不会误动。但为了可靠起

9、见，高阻抗保护一般选用具有一定暂态特性的低漏磁、高励磁阻抗CT-TPS。 励磁阻抗高-在区内故障时，不会产生分流； 二次漏抗低-防止区外故障时，使继电器的输入电压过高。 匝数比误差小-防止区外故障时，较大的不平衡电流产生较大压降导致继电器误动。,中阻抗母差保护和数字式母差保护 对CT没有特殊的（如低漏抗）要求，但应具有5的稳态误差和必要的暂态误差要求。由于动作时间很短，所以在暂态过程计算中，计算时间取510ms即可。 另外，要选取合理的二次负载（特别对中阻抗保护）。,1.7.4并联电抗器保护对CT的要求 由于并联电抗器外部故障时无穿越性故障电流，不存在饱和问题，选用高低压套管CT即可。过电流及

10、匝间短路保护均可如此。 1.7.5断路器失灵保护 定值较小；时间较长（0.20.3s) 通常接在一个单独的CT二次绕组，要求有良好的稳态特性。 1.7.6变压器差动保护各侧CT的暂态特性要求 要求各侧CT暂态特性（容量、一次电流倍数、二次负载时间常数、剩磁系数等）完全一致-难！,2 电流互感器的配置,2.1电流互感器配置的要求 尽量避免保护出现死区。还应避免一套保护停用而被保护的主设备继续运行时，互感器内部发生故障时保护存在死区。 应可靠保护系统的各种类型故障。中性点有效接地必须配置三相；非有效接地：两相或三相。两相有原因，也有缺点。 为可靠地保护主设备地各个部位，一般情况下，每个主设备至少配

11、置一组CT；在能够实现可靠保护地前提下，应尽量减少互感器地数量，必要时，增加互感器二次绕组。 二次绕组地数量及其技术特性应满足继电保护、自动装置、测量仪表、电能计量装置的要求。,2.2电流互感器二次绕组数量,母线保护配置单独的二次绕组 线路或变压器主保护配置单独的二次绕组，后备保护配置单独的二次绕组。当主、后合在同一箱体内且功耗较小时，可公用一组二次绕组； 母线、线路或变压器保护双重化，应配置两个单独的二次绕组。 故障录波器与其它自动装置配置一个单独的二次绕组。 测量和计量各自配置单独的二次绕组，当对电流、功率等电气量的检测、记录没有规定要求且不装设常测仪表时，也可将计量和测量合用一个二次绕组

12、。,朱台变线路保护,3.电流互感器的结构,3.电流互感器的结构,链式绝缘结构：一次、二次绕组互相垂直，一次、二次绕组上包着厚度不等的油纸绝缘。-66KV及以下。 电容式绝缘结构：一次绕组有U型、吊环型（正立、倒立）两种。主绝缘包在一次（二次）绕组上，一、二次间设置若干电屏，并有均压措施（端屏或端环）。,SF6气体绝缘电流互感器,绝缘浇筑式-1035KV广泛应用； 干式10KV以下广泛应用。,4. P级电流互感器及二次回路问题,4.1. 电流互感器基本原理,4.1.1 电流互感器等值电路及相量图,4.1.2 电流互感器二次决不允许开路,电流互感器二次开路时的电压和铁芯磁通波形图,4.1.3 电流

13、互感器的接地,电流互感器二次回路必须一点接地。 见事故附录1 电流互感器二次回路只能有一点接地。 电流互感器二次回路的接地点应在何处接地。,4.2.电流互感器的误差及影响误差的因素,4.3.1 电流互感器误差相量图,电流互感器误差相量图,4.2.2 电流互感器的误差,4.2.3 TA一次过电流并进入饱和段时，一、二次及励磁电流的波形示意图,4.2.4 注意,参考资料1 P289： 如果忽略磁化曲线的非线性，复合误差就是励磁电流对一次电流 的百分比。由于励磁电流落后二次电流90(假若二次负载是电感性 的)，复合误差比按一次电流与二次电流（两者归算到同一侧）幅 值之差计算出的比差大得多。比如复合误

14、差为10%时，比差只有 0.5%，反过来，若比差为10%，复合误差为43.6%。按复合误差规定 的精度比按比误差的精度高得多。反之若按比差计算差动不保护的 不平衡电流，保护有失去选择性的危险。 当铁芯未饱和时，复合误差可以认为是全误差。全误差为励磁电 流与一次电流之比的百分数。,4.2.5 P级电流互感器的误差标定是复合误差,P类及PR类电流互感器的准确级及误差限值（以下内容选取DL/T 866规程6.4.1) a）P类及PR类电流互感器的准确级以在额定准确限值一次电流下的最大允许复合误差的百分数标 称，标准准确级为：5P、10P、5PR、10PR 。 b）P类及PR类电流互感器在额定频率及额

15、定负荷下，电流误差、相位误差和复合误差应不超过表 8所列限值。 表8 P类及PR类电流互感器误差限值,c）PR尖电流互感器剩磁系统应小于10%，有些情况下应规定TS值以限制复合误差。 d) 发电机和变压器主回路、220KV及以上电压线路宜采用复合误差较小（波形畸变较小 ）的5PR的电流互感器。其它回路可采用10P或10PR级电流互感器。 e)P类或PR类保护用电流互感器能满足复合误差要求的准确限值系数Kalf，一般可取5、 10、15、20和30。必要时，可与制造部门协商，采用更大的Kalf值,4.2.6-1影响电流互感器的稳态误差的因素,对3.2所示公式进行演变，可得出比误差和角误差的表示式

16、如下,参考资料-互感器原理与设计基础P53 辽宁科学技术出版社,4.2.6-2 影响电流互感器的稳态误差的因素,从以上公式可以看出： 1.电流互感器的误差与二次回路总阻抗成正比。二次回路总阻抗包括二次负荷阻抗和二次绕组自阻抗。 2.电流互感器的误差与一次安匝成反比。 3.增加铁芯有效面积,减小铁芯的平均磁路长度会使误差减少。 4. 铁芯的导磁率越高，误差就越小。 5.负荷功率因数增加,（ 角减小），使电流误差减少而相位误差增加；反之则电流误差增加、相位误差减少。当（ ）时相位误差为零。 6.铁芯损耗角减小，相位差增大。,4.2.7 电流互感器对一次电流含有直流分量的传变,4.2.7-1 必要性 现代微机型保护，动作速度很快，当保护跳闸时一次系统还有相当的直流分量存在。为此需要研究电流互感器对含有直流分量的一次电流的传变。短路的暂态电流中含有非周