摘要：介紹了電流互感器過電壓保護裝置的工作原理及應(yīng)用范圍，提出一些關(guān)于參數(shù)選擇的建議。
關(guān)鍵詞：過電壓保護裝置；原理；應(yīng)用
0 引言
電流互感器廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)一次測量、計量和保護回路中。正常工作時，電流互感器二次側(cè)的阻抗很低，電流互感器處于近似短路狀態(tài)，輸出電壓很低。運行中互感器二次繞組一旦開路或一次繞組流過非常大的異常電流, 則會在二次側(cè)產(chǎn)生數(shù)千伏的過電壓，這不僅給二次系統(tǒng)絕緣造成危害，嚴(yán)重時還會使互感器過激而燒毀， 甚至危及工作人員的生命安全。為有效地防止因電流互感器二次開路引起的事故，近幾年一種新型的保護裝置即電流互感器保護裝置被逐漸地應(yīng)用到了電力系統(tǒng)中。
1 保護裝置的工作原理
電流互感器過電壓保護裝置主要用于電流互感器二次側(cè)由于各種異常引起的過電壓保護。該保護裝置并接于電流互感器二次繞組的兩端，正常運行時泄漏電流極小，呈高阻狀態(tài)。由于漏電流極小，對該回路保護動作值和表計準(zhǔn)確精度的影響可以忽略不計，此時保護裝置控制電路不工作。當(dāng)電流互感器二次回路開路或一次側(cè)繞組出現(xiàn)異常過電流時,在二次繞組中產(chǎn)生的電壓高于正常運行電壓, 此時保護裝置能在過電壓產(chǎn)生的瞬間可靠地將二次繞組短路并向遠(yuǎn)方和就地發(fā)出報警信號，電壓有效地被限制在選定值以下，從而徹底避免了過電壓危害。故障排除、裝置復(fù)位后可重復(fù)使用。
2 保護裝置的組成
過電壓保護裝置一般由電源模塊單元、工作模塊單元、顯示模塊單元組成。電源模塊單元由開關(guān)電源裝置和輸出板組成。開關(guān)電源裝置為整個保護裝置提供電源，電源裝置輸入電源為直流或交流220 V。輸出板主要接收控制模塊傳來的處理后的信息，對控制對象送出執(zhí)行命令（如保護動作命令、報警信號等）。工作模塊單元由非線性電阻、中央處理器等組成。
非線性電阻采集電流互感器二次側(cè)相對地電壓的信息，并將該信息經(jīng)光電隔離后送入中央處理器，中央處理器將輸入信息進行判斷、處理后分別送入顯示模塊和輸出板。顯示模塊單元由一些發(fā)光指示元件組成，主要接收控制模塊傳來的命令，使相應(yīng)的發(fā)光指示元件動作并記憶存儲。
3 保護裝置的接線
一般情況下， 電流互感器均連在A、B、C 三相上，少數(shù)連接在兩相上，個別連接在一相上。絕大多數(shù)為星形連接，少數(shù)為三角形連接。電流互感器過電壓保護裝置適用于電流互感器二次繞組為星形連接的方式。電流互感器二次繞組A、B、C 對應(yīng)連接在過電壓保護裝置A、B、C 接線端子上。A、B、C 三相二次中心點（虛地N）連接在過電壓保護裝置的“N”接線端子上。若電流互感器只用A、B 繞組，C 相可以不接線，不會影響保護器正常工作。過電壓保護裝置內(nèi)部接線一般采用模塊化疊加設(shè)計，取消了板與板之間、板與殼體之間的所有連接導(dǎo)線，代之以性能可靠的接插件。這樣解決了裝置由于抗干擾性能差可能發(fā)生誤動的隱患， 也為裝置能經(jīng)受高電壓的沖擊提供了可靠的保證。
4 應(yīng)用范圍及參數(shù)選擇
在發(fā)電廠和變電站中，從經(jīng)濟、適用、安全角度考慮，110 kV 及以上的系統(tǒng)宜選用電流互感器過電壓保護裝置。110 kV 及以上系統(tǒng)之所以優(yōu)先選用電流互感器過電壓保護裝置，是因為這些系統(tǒng)的電流互感器絕大部分安裝在戶外， 離測量、保護裝置較遠(yuǎn)，互感器開路的幾率較大；另外，互感器擔(dān)負(fù)的任務(wù)重、造價高，開路后果嚴(yán)重，對電力的生產(chǎn)及輸送影響很大。在資金允許的條件下，6 kV 及以上的系統(tǒng)也可考慮選用該保護裝置， 能提高系統(tǒng)的安全運行水平，節(jié)約運行人員的巡視時間。
電壓保護裝置在安裝時應(yīng)盡量靠近互感器，便于巡視。在戶外安裝過電壓保護裝置時，需配智能加熱器，以保證保護裝置的控制元件不會因溫度過低而拒動。電流互感器過電壓保護裝置在選用時，應(yīng)注意以下幾個參數(shù)的選擇：
（1） 泄漏電流的選擇。從電流互感器過電壓保護裝置的工作原理中可以看出，泄漏電流越小，電流互感器的誤差越小。實際應(yīng)用中，漏電流被限制在μA（小于5 μA）級范圍內(nèi)，對保護及測量、計量回路的影響可以忽略不計。
（2） 導(dǎo)通電壓的選擇。導(dǎo)通電壓是電流互感器過電壓保護裝置的動作電壓，當(dāng)電壓超過設(shè)定值時，保護裝置動作。導(dǎo)通電壓的選擇十分重要，它決定著裝置是否能正確動作。電流互感器在開路時產(chǎn)生的過電壓是一個很復(fù)雜的過程，所產(chǎn)生的電壓峰值與開路前電流互感器所帶的二次負(fù)載、電流互感器磁性材料特性、電流互感器二次繞組匝數(shù)等有關(guān)，計算起來比較復(fù)雜， 現(xiàn)在各個生產(chǎn)廠家還沒有一個明確的數(shù)據(jù)，一般廠家給定的值為150 V（范圍可調(diào)節(jié)）。此值是通過二次設(shè)備能承受的最大過電壓的值反算的，并不代表實際的過電壓的值，但能保護二次設(shè)備不被擊穿。此值適用于短路水平較小、電流互感器距設(shè)備保護裝置較近的系統(tǒng)。假如系統(tǒng)的短路水平較大、電流互感器距設(shè)備保護裝置較遠(yuǎn)、電纜較長時，導(dǎo)通電壓需經(jīng)計算，躲過系統(tǒng)短路時在電流互感器電纜上產(chǎn)生的壓降； 否則設(shè)備保護裝置的動作時間一旦小于電流互感器過電壓保護裝置的動作時間，在短路時，由于TA 被短接，設(shè)備保護裝置將拒動。
（3） 導(dǎo)通時間的選擇�；ジ衅鬟^電壓保護裝置的導(dǎo)通時間是指從檢測到過電壓到執(zhí)行元件動作、將二次繞組可靠短接的時間。理論上分析，該時間越短越能有效地抑制過電壓。實際應(yīng)用中，導(dǎo)通時間一般應(yīng)小于1 個周波的時間，即小于20 ms。導(dǎo)通時間之所以小于20 ms 的原因是由于運行的電流互感器最高過電壓產(chǎn)生在開路后的第1 個周波內(nèi)，即20ms 內(nèi)，如果在過電壓產(chǎn)生后的第1 個周波內(nèi)電壓開始上升時不能成功地將其抑制，而在產(chǎn)生了過電壓后保護才導(dǎo)通，是徒勞無益的，此時設(shè)備已被擊穿。
目前， 電流互感器過電壓保護裝置已在多個電廠應(yīng)用，用戶運行報告顯示：裝置性能穩(wěn)定、動作準(zhǔn)確，是一種可靠的新型保護產(chǎn)品。
5 結(jié)束語
電流互感器過電壓保護裝置解決了電流互感器開路產(chǎn)生過電壓的問題， 消除了由于電流互感器斷線、接線端子接觸不良等問題產(chǎn)生的安全隱患，避免了設(shè)備的燒毀、擊穿等事故的發(fā)生，為運行人員及時了解和掌握設(shè)備的運行工況提供了一個全新、可靠的設(shè)備，應(yīng)用前景廣闊。 |
