智能變電站保護(hù)用電流互感器配置問(wèn)題和解決措施探析

齊孝輝

摘要：保護(hù)用電流互感器是繼電保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，關(guān)系到保護(hù)測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性，如果互感器的配置不合理，很可能會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生不正確的保護(hù)動(dòng)作，引發(fā)重大的安全事故。本文分析了保護(hù)用電流互感器在配置中存在的問(wèn)題，并在遵循其經(jīng)濟(jì)性和可靠性原則下，研究了保護(hù)用電流互感器的配置原則，為電流互感器的基本配置提供參考方案。

關(guān)鍵詞：智能變電站；電流互感器；配置原則

中圖分類(lèi)號(hào)TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)2095-6363（2015）12-0070-02

要想實(shí)現(xiàn)智能變電站的信息化和數(shù)字化，就需要使用電流互感器為電力系統(tǒng)提供保護(hù)與監(jiān)控。而電力系統(tǒng)是否能在經(jīng)濟(jì)性的前提下保證安全穩(wěn)定的運(yùn)行，取決于電流互感器是否可靠，其測(cè)量精度是否達(dá)標(biāo)。目前電流互感器在我國(guó)部分智能變電站中得到較為普遍的運(yùn)用，但其技術(shù)發(fā)展還不夠成熟。尤其是在保護(hù)用電流互感器的基本配置方面，存在著許多問(wèn)題。這些問(wèn)題在下文中都會(huì)一一指出，并提出針對(duì)性的解決措施。

1.保護(hù)用電流互感器存在的配置問(wèn)題

保護(hù)用電流互感器是智能變電站中電力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，隨著如今工業(yè)生產(chǎn)以及人民生活對(duì)電網(wǎng)精確性以及穩(wěn)定性的要求不斷提高，保護(hù)用電流互感器在電力工程建設(shè)中的作用也越來(lái)越大，受到了更多關(guān)注和重視。但是目前，在保護(hù)用電流互感器的實(shí)際配置和應(yīng)用過(guò)程中仍然存在著許多問(wèn)題，比如資金投入不足導(dǎo)致的互感器配置與實(shí)際需要的配置不相符，進(jìn)而引發(fā)了互感器燒毀的情況。還有就是因?yàn)樵O(shè)置技術(shù)不成熟導(dǎo)致互感器產(chǎn)生了錯(cuò)誤的保護(hù)性動(dòng)作，從而影響電力設(shè)備的正常運(yùn)行，并造成一定的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此在保護(hù)用電流互感器的配置問(wèn)題上，需要綜合考慮多方面的因素，結(jié)合實(shí)際的使用需求和需要保護(hù)的部件來(lái)進(jìn)行科學(xué)而合理的設(shè)置，同時(shí)保證其運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，但是還要注意其經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性的統(tǒng)一，不能顧此失彼，另外要符合國(guó)家制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，不能進(jìn)行違規(guī)設(shè)置。

2.保護(hù)用電流互感器的配置原則

保護(hù)用電流互感器在智能變電站中影響重大，因此在設(shè)置過(guò)程中必須要遵循相應(yīng)的配置原則，才能保證其保護(hù)動(dòng)作的可靠性和穩(wěn)定性，并為電力系統(tǒng)提供長(zhǎng)久有效的保護(hù)工作。

2.1實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性的原則

保護(hù)用電流互感器的主要目的就是對(duì)智能變電站的電力系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，及時(shí)排除系統(tǒng)故障，以維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此在進(jìn)行互感器的配置時(shí)，首先要考慮的就是其實(shí)用性原則。在保證實(shí)用性的同時(shí)也要考慮到經(jīng)濟(jì)性，保護(hù)用電流互感器的配置成本如果太高，就會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)壓力，再加上長(zhǎng)期的維護(hù)費(fèi)用，非常不劃算。

2.2保護(hù)用電流互感器的配置應(yīng)滿(mǎn)足繼電保護(hù)的動(dòng)作要求

在實(shí)際的工作運(yùn)行中，所配置的保護(hù)用電流互感器會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差，但是應(yīng)該確保誤差值在規(guī)定范圍內(nèi)，避免保護(hù)動(dòng)作不符合要求。而短路電流的非周期分量以及互感器剩磁等所帶來(lái)的暫態(tài)影響，需要根據(jù)互感器對(duì)接的電力設(shè)備的暫態(tài)飽和情況、設(shè)備的具體性能進(jìn)行分析，并結(jié)合暫態(tài)影響所帶來(lái)的影響是否嚴(yán)重以及故障發(fā)生后可能會(huì)引起的后果等因素來(lái)綜合考慮，制定出科學(xué)合理的解決方案。對(duì)于互感器在實(shí)際應(yīng)用中的選擇，提供以下參考：1）110kV及以上電力系統(tǒng)可以配置電子式電流互感器。2）對(duì)于有關(guān)口計(jì)量點(diǎn)、有故障測(cè)距要求間隔的電力設(shè)備，應(yīng)配置滿(mǎn)足其特性要求的互感器。3）當(dāng)采用GIS、HGIS配電裝置型號(hào)時(shí)，電子式互感器應(yīng)該與一次設(shè)備進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)。

3.保護(hù)用電流互感器的配置

3.1加強(qiáng)電流互感器配置的規(guī)范性

為了解決電流繼電保護(hù)中存在的問(wèn)題，就應(yīng)該加強(qiáng)配置設(shè)計(jì)的規(guī)范性，從而有效消除電力系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生的保護(hù)盲區(qū)，并確保繼電保護(hù)動(dòng)作的快速有效。在設(shè)計(jì)中配置一定數(shù)量的保護(hù)用電流互感器二次繞組，并對(duì)各個(gè)繞組的分配進(jìn)行合理規(guī)劃，可以減少保護(hù)死角。例如：在設(shè)計(jì)方案中增加一組TPY繞組，使原本兩側(cè)只有一組繞組的配置轉(zhuǎn)變?yōu)橛?組TPY繞組和一組5P繞組。將5P繞組安置在TPY繞組的內(nèi)側(cè)，使得保護(hù)器在設(shè)備的斷路器區(qū)域能夠完全交叉。在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)其中任何一臺(tái)保護(hù)器發(fā)生故障退出運(yùn)作，甚至兩臺(tái)保護(hù)器都出現(xiàn)問(wèn)題，斷路器的內(nèi)部也不會(huì)出現(xiàn)保護(hù)死角。

3.2避免出現(xiàn)主保護(hù)死區(qū)

圖1根據(jù)不同的系統(tǒng)要求展示了兩個(gè)電流互感器的配置方案。在方案I中，如果F1點(diǎn)發(fā)生故障，保護(hù)裝置就不能產(chǎn)生動(dòng)作，但是母線(xiàn)保護(hù)可以將故障快速切除，既體現(xiàn)了保護(hù)的準(zhǔn)確性，也保證了故障切除的效率。但是也存在一定缺陷，比如切除范圍過(guò)大，為后期的修復(fù)工作帶去麻煩。在方案II中，當(dāng)F2點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置能自動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)作跳開(kāi)線(xiàn)路斷路器，但是這個(gè)時(shí)候故障并沒(méi)有完全清除，需要啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)裝置來(lái)切除故障。但是也存在缺陷，失靈保護(hù)會(huì)有延時(shí)，同樣的，切除范圍也比較大。綜合考慮，方案I的配置更合適。

3.3降低影響范圍

為了提高保護(hù)的可靠性以及減小故障的影響范圍，在配置保護(hù)用電流互感器時(shí)，應(yīng)該盡量縮小保護(hù)的重疊區(qū)。圖2所展示的是u型電流互感器的保護(hù)方案，可以假定線(xiàn)路保護(hù)與母線(xiàn)保護(hù)的配置是如圖2（a），2（b）中I～Ⅳ的配置方案。當(dāng)F點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，方案I線(xiàn)路保護(hù)斷開(kāi)故障點(diǎn)，所產(chǎn)生的影響范圍比較??；在方案II中，母線(xiàn)保護(hù)斷開(kāi)故障點(diǎn)，影響范圍相對(duì)較大；在方案IⅡ中，雖然兩種保護(hù)都能斷開(kāi)故障點(diǎn)，但是母線(xiàn)保護(hù)擴(kuò)大了影響范圍；同時(shí)方案Ⅳ為2套保護(hù)的死區(qū)，不能切除故障，因此，綜合考慮方案I是比較理想的配置方案。

4.結(jié)論

保護(hù)用電流互感器的選擇關(guān)系著智能變電站電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。通過(guò)科學(xué)而合理的配置，能夠在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生及時(shí)準(zhǔn)確的保護(hù)性動(dòng)作，切除故障，避免電力設(shè)備的損壞以及出現(xiàn)更大的電力事故。隨著智能變電站的不斷發(fā)展，保護(hù)用電流互感器所發(fā)揮的作用也越來(lái)越大，但是對(duì)其技術(shù)要求也會(huì)更高，在配置過(guò)程中要結(jié)合實(shí)際的使用需求不斷進(jìn)行創(chuàng)新和改善，爭(zhēng)取避免出現(xiàn)配置中的常見(jiàn)問(wèn)題，為智能變電站的電力系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的保護(hù)。