电流互感器的使用对变压器差动保护的影响分析
浅析电流互感器饱和对继电保护的影响及对策
浅析电流互感器饱和对继电保护的影响及对策发布时间：2022-01-05T05:32:42.548Z 来源：《科学与技术》2021年8月22期作者：孙伟[导读] 在继电保护装置中,电流互感器作为电流信号的传变元件对继电保护的正确、快速动作有着决定性的作用。
电流互感器出现饱和现象就会直接影响继电保护装置的可靠性。
孙伟国网新疆电力有限公司塔城供电公司、新疆塔城市、834700摘要：在继电保护装置中,电流互感器作为电流信号的传变元件对继电保护的正确、快速动作有着决定性的作用。
电流互感器出现饱和现象就会直接影响继电保护装置的可靠性。
包头第三热电厂出现过#1给水泵启动时差动保护误动作的情况。
究其根本原因,是因两侧电流互感器暂态传变特性不一致造成二次侧差动电流增大,因而造成差动保护误动作。
关键词：电流互感器饱和;继电保护;分析;影响和对策;为了避免差动保护的电流互感器大容量电动机启动时因电流过大出现饱和而导致差动保护误动作,除了在设备选型上要确保选用容量足够的保护级电流互感器外,还可根据电流互感器的伏安特性曲线和现场实测的电流互感器二次回路负载阻抗计算出电流互感器的饱和点,以此推算出在最大可能出现的穿越电流作用下,电流互感器是否会饱和以及差动保护是否会误动作。
只有对电流互感器饱和充分了解认识,制定合理的抗CT饱和对策,才能确保继电保护装置的可靠性。
1电流互感器的工作原理以及重要作用1.1电流互感器的工作原理一般我们规定的电流互感器，中性线1要小于中性线2，由此我们可以看出，电流互感器本质上来说就是一个“变流”器，而且它的工作原理基本与我们所知的变压器是无差别的，不仅如此，电流互感器的工作状况类似于变压器处于短路的状态，原边符号为P1、P2，副边符号为S1、S2。
当电流互感器的原边串接入主线路时，此时我们称这个电流为相线1，此时原边的匝数为中性线1，副边接内阻很小的电流表或功率表的电流线圈，此时的副边电流我们称之为相线2，副边匝数为中性线2。
电流互感器饱和影响因素及其对保护动作的影响
电流互感器饱和影响因素及其对保护动作的影响摘要：在变电站中，继电保护能感受到的故障范围取决于电流互感器（TA）的安装位置，继电保护能切除的故障范围取决于断路器的安装位置。
继电保护用电流互感器在短路时，将互感器所在回路的一次电流转换到二次回路，电流互感器铁心饱和是影响电流互感器性能的最重要因素，进而成为影响继电保护正确动作的重要因素。
关键词：电流互感器；饱和影响因素；保护动作引言电流互感器其铁心的非线性励磁特性，通过互感器大电流将导致电流互感器发生饱和，不能正常转换电流，转换到二次侧的小电流发生缺损和畸变，无法正常反映配电网电流的大小，最终导致继电保护发生拒动或者越级跳闸等事故。
目前在配电网中已经出现多起电流互感器饱和造成二次电流变电流变小，引起过电流保护的拒动或动作延时，导致事故范围扩大，同时出现电流互感器饱和造成距离保护之间失去配合。
对配电网中运行的电流互感器饱和的检测非常重要。
CT一、二次电流的传变是通过CT铁心的传变特性进行的，并且该传变特性是非线性的。
当CT铁心运行在线性区时，CT的励磁阻抗很大，使得励磁回路中的励磁电流很小，此时系统一次电流可以完全传变至二次侧;当CT一次侧电流突增时，流入励磁回路中的电流增加，导致产生铁心磁通的积累，使得CT由线性区逐渐转变至过渡区;当励磁电流增大到一定程度时，产生的磁通逐渐饱和，CT铁心进入到饱和区。
1CT饱和影响因素分析1.1一次稳态交流分量对CT饱和的影响通过改变双端供电网络电源额定电压的幅值，并设置一个线路三相短路故障得到具有不同幅值的稳态交流分量。
对比不同工况下CT二次侧传变电流的变化情况，研究一次稳态交流分量对CT饱和的影响。
当系统发生短路故障时，由于短路电流的激增使得CT二次侧电流发生畸变，CT开始饱和，且系统电压等级越高时，CT一次侧稳态交流分量越高，此时CT二次侧传变电流越大，使得CT磁通增加速率越快，导致CT二次侧电流畸变时刻越早，二次侧电流畸变越严重，最终CT饱和程度越严重。
变压器差动保护电流互感器接线方式分析
变压器差动保护电流互感器接线方式分析差动保护是变压器的主要保护，它的工作情况的好坏对变压器的正常运行关系极大。
要想使变压器在正常运行或在变压器外部故障时，差动保护可靠不动，就要设法使变压器的电源侧和负荷侧的CT二次线电流相位相差，及电流产生的动作安匝相等。
只要满足这两个条件变压器的差动保护在变压器内部正常时就不会动作。
为使变压器电源侧和负荷侧CT二次电流相位差，现介绍以下几种接线方式：第一种接线方式：以我县110kV变电站1#主变为例。
它的容量为2万千伏安。
接线组别为丫O/丫O/A—12—11。
ll 0kV侧为电源侧，压侧和低压侧为负荷侧，其接线图如下所示因为变压器的接线组别为丫o/丫O/A—12—11其低压测线电流Ia、Ib、Ic分别超前高压侧线电流高压侧CT二次相电流在减极性时与一次电流同相位。
要想使变压器电源侧和负荷侧CT二次线电流相位相差。
就设法使变压器低压侧的CT二次线电流落后于相电流，这样低压侧CT的连接顺序是a相的头连C相的尾;b相的头连a相第二种接线方式：我们把CT的接线组别同样用钟表的12个钟头来表示，那么第一种接线方式，高压侧的CT为6点接线，中压侧为12点接线.低压侧为1点接线。
第二种接线方式就是把高压侧的CT接成12点，中压侧接成6点.低压侧接成7点。
第三种接线方式：把高压侧的CT二次接成11点，中压倒为5点，低压侧接成6点。
第四种接线方式，把高压侧的CT二次接成5点，中压侧为11点，低压侧为12点。
变压器差动保护的接线方式有四种，选CT变比时每侧就有两种;一种是星型接线，一种是三角型接线。
如果用第一种接线方式接，对三卷变压器来说，高中低三侧CT中有两侧的CT接成星型，只有一侧接成三角型。
接线较为简单。
在特定条件下，采用此种接线方式能解决差流回路中无法解决的不平衡电流。
当然无论采用那种接线方式，效果都一样，但因各地区的技术水平不一，为使差动保护不致因CT接线错误造成保护跨动，最好选其中一种接线做为典设。
浅谈对变压器差动保护不平衡电流的认识
浅谈对变压器差动保护不平衡电流的认识摘要:差动保护是变压器的主保护。
但在实际运行中,产生了不平衡电流降低了保护的灵敏度,有时会产生误动作现象。
本文分析了差动保护不平衡电流产生的原因,并提出有效的防范措施。
关键词:差动保护不平衡电流影响措施引言在旗县农电局66千伏变电所中,差动保护是变压器的主保护。
理论上,当变压器两侧电流互感器的极性相同时,把电流互感器不同极性的二次端子相连,差动继电器的工作线圈并联在电流互感器的二次端子上,此时变压器两侧的二次电流大小相等,方向相反,通过继电器中的电流为零,差动继电器将不会动作。
但是在实际运行时,由于各种因素产生了不平衡电流,因而降低了保护的灵敏度,有时会产生误操作现象。
因此通过了解变压器差动保护工作原理,分析差动保护不平衡电流产生的原因,找出有效的防范措施,提高差动保护动作的灵敏度性,对确保变压器的安全稳定运行很有必要。
1 不平衡电流产生的原因及其对差动保护的主要影响和消除方法(1)变电所主变压器基本采用Yd11的接线方式,其两侧电流的相位差为30度,所以会在差动继电器中产生不平衡电流。
消除这种不平衡电流影响的最好方法是采用相位补偿法,通常将变压器的高压侧的三个电流互感器接成三角形,将变压器低压侧的三个电流互感器接成星形,通过调整互感器出线联接方式可使二次电流的相位相同。
但是经过相位调整后,在高低压侧的电流幅值出现了偏差,差动电流增大。
为了保证在正常运行情况下差动回路中电流近似为零,常通过将该侧电流互感器的电流乘以个系数,尽可能与另一侧的电流相近,使差动电流维持在最小水平。
这是消除不平衡电流的一种常用方法。
(2)变压器的励磁涌流也会产生不平衡电流。
变压器空载投入运行时,由于变压器的铁芯非常饱和,励磁电流将剧烈增大,这时出现可达额定电流8倍左右的励磁涌流。
励磁涌流的大小与回路的阻抗、变压器的容量和铁芯性质等有关系,变压器容量越大,涌流倍数反而越小。
另一方面,励磁涌流中含有二次谐波分量和大量的非周期分量,非周期分量都是偏到时间轴的一边,衰减比较慢。
变压器差动保护误动因素分析及解决措施
变压器差动保护误动因素分析及解决措施摘要：变压器保护常采用纵联差动保护和非电量保护作为主保护，当发生内部短路故障的时候，变压器两侧的电流互感器检测到差流，保护装置计算的差流值大于差动动作值时，保护发出跳闸命令。
而当发生外部短路，正确配置的差动继电器在极端条件下由于不平衡电流、励磁涌流等干扰下，保护发生误动。
在建设电力系统的过程中，需要根据变压器的重要程度以及容量等多种因素，将适当的继电保护装置安装在其中，保证差动保护的正确率。
通过这样的方式，保证变压器可以在运行中发挥自身的作用，提高电网运行的稳定性和可靠性。
基于以上背景下，本文主要分析了变压器差动保护误动因素分析及解决措施，可供参考。
关键词：变压器；差动保护；误动因素1变压器差动保护的基本原理分析就差动保护的原理来说，就是在变压器的各侧绕组上安装电流互感器，同时根据循环电流对二次绕组进行接线的，而各侧的CT端子引出线，可以根据同极性方向对其进行连接，并将差动继电器串入其中。
此时，在差动继电器中所流过的电流，实际上是变压器二次电流差值。
当区外出现故障或者在正常运行的前提下，差动继电器中流过的差流应该等于零。
在变压器的运行中，差动保护需要在以下几种情况下对数据进行处理：对于变压器中，不同侧的差动互感器，进行二次电流移项；当过滤区外发生接地故障以后，变压器中所流过的电流为零序电流；对变压器各侧的差动互感器中的二次电流，需要采用平衡系数的方式对其进行折算。
2变压器差动保护误动的主要因素分析2.1不平衡电流在正常状态下，变压器中的差动保护继电器并不会实现对电流的检测，但是，如果出现外部故障问题，就会出现一个很大的短路电流，并且其中含有谐波分量、非周期电流等，进而导致励磁电流出现急剧增加的现象。
其中，单项变压器的参数经过折算以后，所获得的等效电路为图1显示的结果：在电流互感器中所流经的I1（一次电流）为饱和状态，而低压侧的互感器中I2（二次负载电流）无法及时出现变化，所以就会有不平衡的电流进入到变压器差动继电器中。
变压器接线组别对差动保护的影响及补偿措施
=0，如图 1.1(c)，此时继电器 KD 仍能可靠动作。 围内部有故障(如 k1 点)时， I 2
图 1.1 变压器差动保护原理接线图 （a）正常运行及外部故障；（b）内部故障（双侧电源）；（c）内部故障（单侧电源）
图 2 Y，d11 变压器两侧电流互感器 的二次电流 （a）变压器接线示意图； （b）电流相量图
(a)相位补偿的接线图 (b)相位补偿的相量图 图 3 Y，d11 变压器差动保护接线图和相量图
、I 、I 分别表示变压器星形侧三相电流，对应的电流互感器二次电流为 图中 I AY BY CY
2000/5=4.330A 4.330/4.091=1.058 5.25/5
4.773/4.091=1.167 5.82/5 4.101A 1－9 1－5
中间变流器变比
流入继电器电流 （A）
4.091A
4.124A 1－7 1－6 FY－1A
初级变流器抽头 次级变流器抽头
微机保护同传统保护相比， 保护原理并没有太大的变化， 主要是实现的方法和计算的精 度有了很大提高。早期有些微机差动保护，可能是运算速度不够的缘故，相角归算还是采用 外部 CT 接线来消除（如 DSA 早期某型号产品） 。现在的微机差动保护，CT 都是采取 Y/Y 接线，相角归算由内部完成：通过电流矢量相减消除相角误差。主变差动为分相差动，对于 Y/△-11 接线，同低压侧 IAl 相比较运算的并不是高压侧 Iah，而是 Iah*=Iah-Ibh(矢量减)， 这样得到的线电流 Iah*，角度左移 30 度，同低压侧 Ial 同相位。对于 Y/△-11 接线，参与 差流计算的 Y 侧 3 相电流量分别是：Iah*=Iah-Ibh、Ibh*=Ibh-Ich 、Ich*=Ich-Iah(都为矢量
变压器差动保护动作原因分析及预防措施
变压器差动保护动作原因分析及预防措施摘要：现阶段，我国对变压器的应用越来越广泛，变压器的差动保护工作也越来越受到重视。
变压器差动保护作为变压器内部故障的主保护之一，其保护范围包括变压器本身、电流互感器与变压器的引出线等，变压器保护误动作跳闸会严重影响供电可靠性，造成停电面积增大。
本文首先分析了变压器纵差动保护的原理，其次探讨了变压器差动保护动作原因，最后就变压器差动保护预防措施进行研究，以供参考。
关键词：差动保护；接线错误；保护配置引言电力网中联结组别为YNyn0d11的变压器分相电流纵差动数字式继电保护，考虑到变压器各侧电压等级、励磁涌流、电流互感器变比等影响因素，各继电保护装置生产厂家采取了不同的电流相位补偿方式和比率制动方法，正确地检验变压器电流纵差动保护装置成为工程实践中的难题。
1变压器纵差动保护的原理变压器电流纵差动保护作为电气量主保护被广泛地应用于电力网中，不需要与电力系统中其他元件的继电保护相配合，能正确地判别保护范围内故障和保护范围外故障，可以无延时地作用于断路器跳闸来切除保护范围内各种类型的故障。
2变压器差动保护动作原因分析44低压侧发生短路事故，短路点未在主变差动保护范围。
通过分析，现场测验检查，是由于16ＬＨ互感器接线极性接反，造成短路电流方向相反，流向主变低压侧，引起差动保护动作。
44Ｂ事故电流5.376Ａ，由于16ＬＨ接线极性相反，相当于2倍电流（10．752Ａ）流人差动保护回路，远超过差动保护动作电流1．301Ａ，造成差动保护快速动作，跳开2201ＤＬ、11ＤＬ，同时发出机组跳闸信号，切除故障。
后对电流互感器接线调整，电流互感器极性正确，经发电机对高圧回路进行递升加压，电流互感器电流指示一切正常。
3变压器差动保护预防措施3.1 5G通道数据安全为了保证5G通道的数据安全，提出了数据安全处理策略。
1)数据订阅机制。
仅当接收数据的IP地址、Appid、SVID、ConfRev版本号、ASDU数目、通道数、接收端口号信息与订阅一致时，才认为是有效数据。
变压器差动保护的原理
变压器差动保护的原理变压器差动保护是一种用于保护变压器的关键设备，它在变压器的主绕组和互感器绕组之间形成差动电流，通过监测差动电流来检测系统中的故障，并在发生故障时采取相应的保护措施。
变压器差动保护的原理是基于基尔霍夫定律和能量守恒定律。
根据基尔霍夫定律，系统中所有流入节点的电流之和等于流出节点的电流之和。
而能量守恒定律则指出，在一个闭合的电路中，流入电路的电流功率等于流出电路的电流功率，即总功率为零。
变压器差动保护的工作原理如下：传感器和变压器绕组所接入的电流互感器产生的信号经过差动继电器进行电流差动比较，检测故障。
差动继电器计算变压器主绕组和互感器绕组之间流过的电流之和，并进行比较，如果两者之差超过设定的阈值，就会触发保护动作。
变压器差动保护通常由三个主要部分组成：差动继电器、互感器和电流传感器。
差动继电器是核心部件，负责检测差动电流，并根据预先设定的保护条件来判断是否有故障发生。
互感器是为了提供变比，将高电压变成低电压，以便与差动继电器进行匹配。
电流传感器则用于测量主绕组和互感器绕组中的电流。
在正常情况下，变压器主绕组和互感器绕组之间的电流是均匀的，其总和为零。
但是，当系统中发生故障时，例如绕组短路、相间短路或对地短路等，会导致差动电流的变化，超过预设的阈值。
差动继电器会检测到这种异常，并迅速触发保护动作，例如切断断路器或发出报警信号，以防止进一步的损坏。
差动保护的优点是高速动作和很强的可靠性，可以迅速识别故障并采取保护措施。
它能够有效地检测到绕组短路、相间短路和对地短路等故障，并迅速切断变压器的输入电源，防止故障扩大。
此外，差动保护还能够减少设备的停机时间，提高设备的可用性和可靠性。
差动保护也存在一些限制。
首先，差动保护的设备和安装成本相对较高。
其次，它对系统的离散性或非连续性故障比较敏感，例如低短路电流、电压异常等。
此外，电流传感器的线性和精度也会对差动保护的准确性产生一定的影响。
总的来说，变压器差动保护是一种重要的设备，可以有效地监测和保护变压器，防止故障扩大。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电流互感器的使用对变压器差动保护的影响分析
【摘要】差动保护是变压器的主保护，差动保护运行的好坏直接关系到变压器的安全经济运行。
由于电流互感器的饱和、误差、极性错误、二次回路断线、短路、接线错误以及多接地点等问题可能导致变压器差动保护误动和拒动，由此而引起的停电事故多有发生。
因此，电流互感器的正确选择与使用，直接关系到测量的准确性和继电保护动作的可靠性。
本文简要分析了电流互感器对变压器差动保护的影响，并给出了相应的防范措施。
【关键词】电流互感器；差动保护；CT饱和；防范措施
1 110kV变压器差动保护的误动实例
某110kV变电站，其接线为内桥式接线，如图1所示。
图1 110kV变电站内桥式接线示意图
由于开关111检修，开关112、134、201、202、301、302运行，由112进线带全站负荷。
在110kV侧3#母线发生短路，1#变压器差动保护动作，同时2#变压器差动保护误动，导致全站停电。
什么原因导致2#变压器差动保护误动呢？通过分析发现，外部故障时，一次故障电流太大使电流互感器（CT）饱和，同时由于构成差动保护的两个电流互感器特性不一致，在差动回路中产生了很大的差流，超过整定值，导致差动保护误动。
由此例可见，电流互感器对变压器差动保护的影响很大。
电流互感器的正确选择与使用，直接关系到测量的准确性和保护动作的可靠性。
现就电流互感器对变压器差动保护的影响作一概述。
2 电流互感器对变压器差动保护的影响及防范措施
2.1 CT饱和对变压器差动保护的影响及防范措施
2.1.1 影响
继电保护装置采集电流互感器CT的二次侧电流来反映一次侧电流的变化情况，只有完全正确的反映，保护装置才能按整定原则与要求正确动作。
若CT饱和，其传变特性不能完全反映一次电流的变化而发生畸变，会影响保护装置采集的数据。
近距离区外故障时，产生的穿越短路电流大、故障电流中的非周期分量、CT铁心中剩磁的存在等原因，可能会使CT饱和。
另外变压器保护高低压侧CT 的饱和状态和饱和程度不成正比，会产生较大的差流，造成差动保护误动。
2.1.2 防范措施
1）主变保护CT变比适度增大。
一次电流越大，铁芯饱和越严重，提高电流互感器变比，实际上减小了外部最大短路电流的倍数，可以降低电流互感器的
饱和程度。
2）改善电流互感器特性，使用差动继电器专用（D级）的电流互感器，且尽量使差动保护高低压侧CT的特性一致。
3）减小二次负载。
CT的负载主要是二次电缆的阻抗，增大CT二次回路电缆芯线截面，可以减小CT二次回路的负载电阻。
另外，将继电保护装置就地安装，可以大大缩短二次电缆的长度，从而减小二次回路的负载，这样CT不易饱和。
另外，减小CT的二次额定电流，在负荷阻抗不变的情况下，会降低二次回路功耗，使CT不容易饱和。
4）采用抗饱和能力强的保护原理。
针对CT饱和时制动电流减小的特点，采用多折线比率制动。
小电流区域采用较小的制动系数，大电流区域采用较大的制动系数。
当CT饱和时，制动量较大，动作区域变小，可以防止区外故障时由于CT饱和引起的误动。
国内外的研究机构与生产厂家还广泛采用谐波制动法、时差法、附加稳定区法等CT饱和识别的方案。
5）选用差动CT时要进行伏安特性实验。
CT伏安特性是指电流互感器一次侧开路，二次侧励磁电流与所加电压的关系曲线。
CT伏安特性试验是考核保护级CT抗饱和性能的直观方法。
试验接线如图2所示。
图2 伏安特性试验接线图
2.2 电流互感器的误差对变压器差动保护的影响及防范措施
2.2.1 影响
1）二次侧负载在短路电流下不能满足CT10%误差曲线的要求
如果不满足CT10%误差曲线的要求，CT的容量不足以满足二次负荷的要求。
外部故障时，短路电流过大将导致CT饱和。
当某个CT饱和时，其励磁阻抗变得很小，一次侧电流很难传变到二次侧，二次电流发生畸变缺损，造成二次侧电流不平衡，此时差动保护将出现较大的差流，可能误动。
2）CT不同型号引起的误差
如果差动保护各侧CT采用的型号不同，其结构形式、饱和特性、励磁电流（归算到同一侧）传变特性等会不同。
正常运行情况下差动回路中产生的不平衡电流较大，有可能影响差动保护的正确动作。
3）CT本身存在的误差
差动保护两侧所用的电流互感器即使是型号相同、变比相同，其特性和剩磁也不可能完全相同。
正常运行时总有不平衡电流流过差动继电器。
外部故障时由于短路电流过大而使不平衡电流增大，保护可能误动。
2.2.2 防范措施
为尽量减小电流互感器误差产生的不平衡电流，差动保护采用D级电流互感器。
在配置电流互感器的二次负载时，要求按满足10%误差曲线来校验，并尽量使用同一厂家、同一型号的电流互感器。
2.3 CT二次回路断线对变压差动保护的影响及防范措施
2.3.1 影响
电流互感器二次回路断线是由于保护屏端子排的电流互感器接线螺丝松动或接线断线造成的。
电流互感器二次回路断线，则仅有一侧的电流互感器二次电流流入差动继电器，差流变大，保护会误动。
若此时内部发生故障，则无电流流入差动继电器，保护将拒动。
2.3.2 防范措施
1）在保护程序中进行延时CT断线报警，即当任一相差流大于0.15Ie（Ie 是变压器的额定电流）的时间超过10s时发出CT断线告警信号，但不闭锁差动保护。
2）在故障测量程序中进行瞬时CT断线闭锁保护装置出口。
当满足保护起动前某侧最大相电流小于（0.1～0.2）Ie，或起动后最大相电流大于（1.2～1.4）Ie，或起动后任一侧电流比起动前增加时，不进行CT断线判别。
当某侧电流同时满足只有一相或两相电流为零和其它两相或一相电流与起动电流相等时进行CT断线闭锁判别。
判断为CT断线后，闭锁保护装置出口。
但必须在差动元件进行涌流判别后才进行瞬时CT断线判别程序，这样可防止瞬时CT断线的误闭锁[1]。