浅谈电厂柴油发电机保护用电流互感器的选用

欧汉青

摘 要 作为电厂设备的应急电源，机组柴油发电机在厂用母线失电事故工况下安全可靠运行是确保电厂安全可靠运行的关键因素，本文浅谈了电厂柴油发电机保护用电流互感器的选用注意事项;对选型原则和对应的规程进行了说明，并对实际使用中的一般性注意事项予以简要说明。

关键词 机组柴油发电机;保护;电流互感器;选型

作为电厂设备的应急电源，机组柴油发电机在厂用母线失电事故工况下安全可靠运行是确保电厂安全可靠运行的关键因素;而机组柴油发电机的安全可靠工作取决于自身的继电保护系统设置是否合理;保护用电流互感器作为机组柴油发电机继电保护系统的重要组成部分，对保护用电流互感器的选用有一些值得关注的地方。

1保护用电流互感器的选择

在电力系统中广泛使用的电流互感器是将电网高压侧的电流信息传递到低电压二次侧的计量、测量仪表及继电保护、自动装置的一种特殊变压器。电流互感器是一次系统和二次系统的联络元件：其一次绕组接入电网;二次绕组分别与测量仪表、保护装置等互相连接，与继电保护和自动装置配合，可以构成对电网各种故障的电气保护和自动控制。电流互感器性能的好坏，直接影响到电力系统测量、计量的准确性和继电器保护装置动作的可靠性。

影响电流互感器性能的最重要因素是铁心饱和。在稳态对称短路电流（无非周期分量）下，影响互感器饱和的主要因素是：短路电流幅值，二次回路（包括互感器二次绕组）的阻抗，电流互感器的励磁阻抗，电流互感器匝数比和剩磁等。在实际的短路暂态过程中，短路电流可能存在非周期分量而严重偏移。这可能导致电流互感器严重暂态饱和。为保证准确传变暂态短路电流，电流互感器在暂态过程中所需磁链可能是传变等值稳态对称短路电流磁链的几倍至几十倍。

目前广泛使用的电流互感器分P和TP两大类。P类电流互感器的准确特性是由一次电流为稳态对称电流时的复合误差（P及PR）或励磁特性拐点（PX）确定的[1]。TP类电流互感器包括TPS、TPX、TPY和TPZ4种形式。该类电流互感器的准确限值是考虑一次电流中同时具有周期分量和非周期分量，并按某种规定的暂态工作循环时的峰值误差确定[2]。

保护用电流互感器的性能应满足继电保护正确动作的要求。首先应保证在稳态对称短路电流下的误差不超过规定值。对于短路电流非周期分量和互感器剩磁等的暂态影响，应根据互感器所在系统暂态问题的严重程度、所接保护装置的特性、暂态饱和可能引起的后果和运行经验等因素，予以合理考虑。如保护装置具有减缓电流互感器饱和影响的功能，则可按照保护装置的要求选用适当的互感器。

根据《电流互感器和电压互感器选择及计算导则》的规定，电力工程中电流互感器类型应按以下原则选择[3]：220kV系统保护、高压侧为220kV的变压器差动保护、100-200MW级发电机变压器组及大容量电动机差动保护用的电流互感器，暂态饱和问題及其影响后果相对较轻，以往一般都选用P类互感器，未考虑暂态影响;并规定可按稳态短路条件进行计算选择，但为减轻可能发生的暂态饱和影响，宜给定适当的暂态系数。可选用P类、PR类或PR类电流互感器;PR类能限制剩磁影响，有条件时可推广使用;给定暂态系数即准确限值系数与保护校验系数之比，应根据应用情况和运行经验确定100-200MW级机组外部故障的给定暂态系数不宜低10，220kV系统的给定暂态系数不宜低于2。根据上述规定，我们一般选用P类电流互感器作为机组柴油发电机继电保护系统的保护用电流互感器。

对于P类电流互感器，一般地：选择验算时按电流互感器的额定准确限值一次电流值应大于保护校验故障电流;必要时，还应考虑互感器暂态饱和影响;同时，电流互感器额定二次负荷值应大于实际二次负荷值。遇到准确限值系数不足而二次输出容量有一定裕度的情况时，应进行进一步的验算，进一步的验算的方法包括：依据额定二次极限电动势进行验算的方法和依据准确限值系数曲线进行验算的方法。

2电流互感器的使用注意事项

电流互感器的接线正确与否，对系统的保护、测量、监察等设备的正常工作有极其重要的意义。在新安装电流互感器投运之前或更换电流互感器的二次电缆时，需要利用极性试验法检验电流互感器接线的正确性，已经是继电保护工作中不可少的工作程序。特别是对于差动保护用的互感器接线，在投入运行前必须测定电流相量图以检验接线的正确性[4]。

特别应注意电流互感器二次侧在工作时不得开路[5]。当电流互感器二次侧开路时，一次电流全部被用于励磁。二次绕组感应出危险的高电压，其值可达几千伏甚至更高，严重地威胁人身和设备的安全。所以，运行中电流互感器的二次回路绝对不许开路，并注意接线牢靠，不许装接熔断器。电流互感器二次侧必须进行一点可靠接地，一般把接点设置在保护屏处，目的是为了防止其一、二次绕组绝缘击穿时，一次侧的高压电串入二次侧，危及人身和设备安全。

为了减轻发电机内部故障时的损伤用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于保护和测量的电流互感器宜装在发电机中性点侧。

工程实践中多次出现了差动保护装置的电流互感器二次回路多点接地的情况，造成差动保护装置误动或异常，需要保证电流互感器二次回路的绝缘性能到达要求。

3结束语

保护用电流互感器作为机组柴油发电机继电保护系统的重要组成部分，对保护用电流互感器的选用需要考虑很多技术因素并进行合理折中。根据需保护设备的实际情况考虑是否需要考虑暂态特性。《电流互感器和电压互感器选择及计算导则》给出了几种形式电流互感器的特性和应用范围，给出了对应的选型计算方法、计算参数及注意事项，在实际工作中非常具有参考价值。

参考文献

[1] Current transformer（Amendment 1）：IEC 60044-1-2000[S].北京：中国标准出版社，2000.

[2] 保护用电流互感器暂态特性技术要求：GB16847-2016[S].北京：中国标准出版社，2016.

[3] DL＼T866-2015.电流互感器和电压互感器选择及计算导则[S].北京：中国标准出版社，2015.

[4] 李晨，海志华.多台电压互感器与电流互感器检定系统的设计[J].自动化与仪器仪表，2017，（3）：105-108.

[5] GB＼T14285-2006.继电保护和安全自动装置技术规程[S].北京：中国标准出版社，2006.