电流互感器与过电流继电器的接线方式分析

王刚 王锐

摘  要：电力系统中的电流互感器的作用是进行电流变换，将大电流变换为标准的小电流，用于测量和保护，测量用的电流互感器二次侧接电流表，保护用的电流互感器二次侧接过电流继电器，电流互感器与过电流继电器的接线方式多种多样，对于不同电压等级的线路，需要采取不同的接线方式，反应不同的故障类型，文章主要阐述电流互感器与过电流继电器的接线方式。

关键词：电力系统;电流互感器;过电流继电器

中图分类号：TM452 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）35-0102-03

Abstract： The function of current transformer in power system is to transform current， converting large current into standard small current and used for measurement and protection： the secondary side-connected ammeter of current transformer is used for measurement， while the secondary side-connected over-current relay of current transformer is used for protection. There are many ways to connect current transformer and over-current relay; therefore， for lines with different voltage levels， different wiring modes are required， which reflects different types of fault. This paper mainly describes the connection mode of current transformer and over-current relay.

Keywords： power system; current transformer; over-current relay

1 概述

电流互感器是电力系统一次系统和二次系统的联络元件，二次侧电流额定值一般为5A或1A，通常二次侧连接测量仪表或过电流继电器，二次侧连接测量仪表，可以反映一次侧的电流值，二次侧连接过电流继电器，通过故障前后电流值的变化情况，流过过电流继电器的电流值大于过电流继电器的整定值，保护装置会发出动作命令，对于电力系统来说，根据电力系统中性点是否接地分为大电流接地系统和小电流接地系统，对于不同类型的电力系统，电流互感器采取的接线方式不同，下面主要分析不同的接线方式能够反映的短路故障类型及各种不同接线方式的优缺点，对于电力系统故障类型来说，主要包括相间短路和接地短路两大类，相间短路又包括三相相间短路和两相相间短路，接地短路主要为单相接地短路，电力系统中发生的故障大多数都是电力系统的单相接地短路。

2 电流互感器常见的接线方式及分析

电流互感器实质是一种特殊的变压器，一次侧串联在一次电路中，二次侧连接过电流继电器线圈，过电流继电器的线圈阻抗比较小，工作时接近于短路状态，所以电流互感器工作时二次侧不能开路，互感器一次侧和二次侧电气上相互绝缘，且二次绕组应该可靠接地，保護二次侧设备和人身安全，下面图中电流互感器一次侧电流和二次侧电流参考方向都是按减极性标注，减极性标注就是说互感器的首端都是同名端，对于保护用的电流互感器通常是电流互感器与过电流继电器的相互配合问题，常用的连接方式主要有以下几种。

2.1 单相接线

图1中，电流互感器接于B相线路，二次侧接入过电流继电器KA，单相接线所用设备比较少，价格经济，此种接线主要用于对称三相电路，由于电力系统三相对称，测量任何一相电流都能起到保护作用，当短路故障发生时，过电流继电器KA触点闭合，发出动作命令，使断路器跳闸，在图1中，KA过电流继电器线圈中通入交流电，为电流互感器二次侧的电流，而触点的电源采用直流操作电源。

2.2 三相三继电器完全星形接线

图2中，三相三继电器完全星形接线是将三个电流互感器的二次绕组与三个过电流继电器的线圈分别按相连接，三个电流互感器的二次绕组和三个过电流继电器的线圈均接成星形，所用设备较多，接线复杂，主要用于110kV及以上中性点直接接地的高压系统，三个过电流继电器的触点采用并联接线方式，即任何一个触点闭合都可以发出动作命令，对于中性点直接接地系统也称为大电流接地系统，当发生单相接地故障时，由于与变压器中性点形成完整的回路，短路电流比较大，所以当任何一相发生单相接地短路时，二次侧电流流入对应的过电流继电器，当大于过电流继电器整定值时，此过电流继电器动作使其触点闭合，发出动作命令，而当发生三相相间短路时，三个互感器二次侧电流都会大于过电流继电器的整定值，三个过电流继电器触点都会闭合，发出动作命令，当发生两相相间短路时，例如AB相间短路时，对应的KA1，KA2的触点会闭合，发出动作命令，同理BC、CA短路时也会使对应的触点闭合发出动作命令，此种接线可以对相间和接地都实施保护，但是主要是针对相间短路进行保护，因为相间短路的短路电流大于系统发生单相接地的短路电流。

2.3 两相两继电器不完全星形接线

图3中，两相两继电器不完全星形接线是将两个过电流继电器的线圈和在A、C两相上装设的两个电流互感器的二次绕组分别按相连接，相对于图2来讲，节省了一个电流互感器和一个过电流继电器，接线相对简单，所用设备比较少，价格便宜，此种接线主要适用于中性点不接地的中压系统，此种接线主要反映的故障类型为相间短路，当三相相间短路时，KA1和KA3触点都会闭合发出信号，而两相相间短路时，例如A、B短路时，仅KA1触点闭合发出信号，同理B、C 短路时，KA3触点闭合，而A、C两相短路时，两个过电流继电器触点均闭合，但是对于系统发生接地短路时，如果故障发生在B相，则保护装置不会反映出故障，如果A或C相发生单相接地时，由于中性点不接地，故障电流比较小，称为小电流接地系统，此种系统发生单相接地时，接地相对地电压变为零，非接地相对地电压升高为线电压，而线电压不变，系统保持对称，可以持续运行1～2个小时，不需要跳闸，仅需要发出故障信号，所以此种保护并不反映接地短路，对于系统发生接地短路故障，需要由绝缘监察装置发出故障信号，提醒运行人员及时处理故障，否则发生另一相接地短路，则导致系统跳闸。

图3 两相两继电器不完全星形接线

2.4 两相电流差接线

图4为两相电流差接线，也称为两相一继电器接线，相对造价更便宜，同样适用于中性点不接地的中压系统，保护的故障类型同样为相间短路，任何一种相间短路时，都会使过电流继电器触点闭合发出动作命令，同样不适合于接地短路，当发生三相相间短路时，两个互感器的二次侧电流为短路后的a、c，根据基尔霍夫电流定律，流入KA的电流为a-c，所以称为两相电流差接线。

图4 两相电流差接线

2.5 零序电流接线

零序接线采用三个电流互感器首端和尾端并联的方式，两端共同接入KA过电流继电器线圈，对于零序电流的获得主要采取图5的零序电流过滤器来获得零序电流30，当三相电力系统发生单相接地故障时，由于系统能分解成正序、负序和零序三个分量，由于正序、负序三相电流之和为零，故只有零序输出，所以流入KA的电流为a+b+c=30，而当系统发生三相相间短路时，由于只有正序分量，相量和为零，不会发出动作信号，而两相相间短路时，由于只有正序和负序分量，所以相量和仍为零，不会发出动作信号，但是由于仍然会有不平衡电流流过KA，所以KA的整定值要躲过不平衡电流。

3 结束语

电流互感器与过电流继电器的接线形式较多，不同的接线形式反映不同的故障类型，电流互感器的上述接线形式中，图1的接线形式主要反映对称三相电路短路故障，图2、3、4三种接线形式主要反映相间短路故障，而图5的接线形式主要反映接地短路故障，对于输电线路的保护设置来说，必须针对不同的故障设置相应的保护形式，使任何故障发生时，都有对应的保护装置动作，本文主要是对电流互感器的硬件接线进行分析，而对于KA参数的整定则并未涉及。

参考文献：

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