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        技術交流
        電流互感器過電壓保護裝置在電力系統中的應用
        發布日期:2011-04-06 15:48:08
         

        摘要:介紹了電流互感器過電壓保護裝置的工作原理及應用范圍,提出一些關于參數選擇的建議。

        關鍵詞:過電壓保護裝置;原理;應用

         

        0  引言

        電流互感器廣泛應用于電力系統一次測量、計量和保護回路中。正常工作時,電流互感器二次側的阻抗很低,電流互感器處于近似短路狀態,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, 則會在二次側產生數千伏的過電壓,這不僅給二次系統絕緣造成危害,嚴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用到了電力系統中。

        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。由于漏電流極小,對該回路保護動作值和表計準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。當電流互感器二次回路開路或一次側繞組出現異常過電流時,在二次繞組中產生的電壓高于正常運行電壓, 此時保護裝置能在過電壓產生的瞬間可靠地將二次繞組短路并向遠方和就地發出報警信號,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、裝置復位后可重復使用。

        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電源裝置和輸出板組成。開關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相對地電壓的信息,并將該信息經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光指示元件組成,主要接收控制模塊傳來的命令,使相應的發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,少數連接在兩相上,個別連接在一相上。絕大多數為星形連接,少數為三角形連接。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。過電壓保護裝置內部接線一般采用模塊化疊加設計,取消了板與板之間、板與殼體之間的所有連接導線,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生誤動的隱患, 也為裝置能經受高電壓的沖擊提供了可靠的保證。

        4  應用范圍及參數選擇

        在發電廠和變電站中,從經濟、適用、安全角度考慮,110 kV 及以上的系統宜選用電流互感器過電壓保護裝置。110 kV 及以上系統之所以優先選用電流互感器過電壓保護裝置,是因為這些系統的電流互感器絕大部分安裝在戶外, 離測量、保護裝置較遠,互感器開路的幾率較大;另外,互感器擔負的任務重、造價高,開路后果嚴重,對電力的生產及輸送影響很大。在資金允許的條件下,6 kV 及以上的系統也可考慮選用該保護裝置, 能提高系統的安全運行水平,節約運行人員的巡視時間。

        電壓保護裝置在安裝時應盡量靠近互感器,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,應注意以下幾個參數的選擇:

        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。實際應用中,漏電流被限制在μA(小于5 μA)級范圍內,對保護及測量、計量回路的影響可以忽略不計。

        2) 導通電壓的選擇。導通電壓是電流互感器過電壓保護裝置的動作電壓,當電壓超過設定值時,保護裝置動作。導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生的過電壓是一個很復雜的過程,所產生的電壓峰值與開路前電流互感器所帶的二次負載、電流互感器磁性材料特性、電流互感器二次繞組匝數等有關,計算起來比較復雜, 現在各個生產廠家還沒有一個明確的數據,一般廠家給定的值為150 V(范圍可調節)。此值是通過二次設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,但能保護二次設備不被擊穿。此值適用于短路水平較小、電流互感器距設備保護裝置較近的系統。假如系統的短路水平較大、電流互感器距設備保護裝置較遠、電纜較長時,導通電壓需經計算,躲過系統短路時在電流互感器電纜上產生的壓降; 否則設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,設備保護裝置將拒動。

        3) 導通時間的選擇;ジ衅鬟^電壓保護裝置的導通時間是指從檢測到過電壓到執行元件動作、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。實際應用中,導通時間一般應小于1 個周波的時間,即小于20 ms。導通時間之所以小于20 ms 的原因是由于運行的電流互感器最高過電壓產生在開路后的第1 個周波內,即20ms 內,如果在過電壓產生后的第1 個周波內電壓開始上升時不能成功地將其抑制,而在產生了過電壓后保護才導通,是徒勞無益的,此時設備已被擊穿。

        目前, 電流互感器過電壓保護裝置已在多個電廠應用,用戶運行報告顯示:裝置性能穩定、動作準確,是一種可靠的新型保護產品。

        5  結束語

        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生的安全隱患,避免了設備的燒毀、擊穿等事故的發生,為運行人員及時了解和掌握設備的運行工況提供了一個全新、可靠的設備,應用前景廣闊。

         
         
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