摘要：介紹了電流互感器過(guò)電壓保護(hù)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(guò)電壓保護(hù)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(cè)量、計(jì)量和保護(hù)回路中。正常工作時(shí)，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(yùn)行中互感器二次繞組一旦開(kāi)路或一次繞組流過(guò)非常大的異常電流, 則會(huì)在二次側(cè)產(chǎn)生數(shù)千伏的過(guò)電壓，這不僅給二次系統(tǒng)絕緣造成危害，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使互感器過(guò)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(kāi)路引起的事故，近幾年一種新型的保護(hù)裝置即電流互感器保護(hù)裝置被逐漸地應(yīng)用到了電力系統(tǒng)中。
1 保護(hù)裝置的工作原理
電流互感器過(guò)電壓保護(hù)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(guò)電壓保護(hù)。該保護(hù)裝置并接于電流互感器二次繞組的兩端，正常運(yùn)行時(shí)泄漏電流極小，呈高阻狀態(tài)。由于漏電流極小，對(duì)該回路保護(hù)動(dòng)作值和表計(jì)準(zhǔn)確精度的影響可以忽略不計(jì)，此時(shí)保護(hù)裝置控制電路不工作。當(dāng)電流互感器二次回路開(kāi)路或一次側(cè)繞組出現(xiàn)異常過(guò)電流時(shí),在二次繞組中產(chǎn)生的電壓高于正常運(yùn)行電壓, 此時(shí)保護(hù)裝置能在過(guò)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(bào)警信號(hào)，電壓有效地被限制在選定值以下，從而徹底避免了過(guò)電壓危害。故障排除、裝置復(fù)位后可重復(fù)使用。
2 保護(hù)裝置的組成
過(guò)電壓保護(hù)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(kāi)關(guān)電源裝置和輸出板組成。開(kāi)關(guān)電源裝置為整個(gè)保護(hù)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(lái)的處理后的信息，對(duì)控制對(duì)象送出執(zhí)行命令（如保護(hù)動(dòng)作命令、報(bào)警信號(hào)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(duì)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(jìn)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(lái)的命令，使相應(yīng)的發(fā)光指示元件動(dòng)作并記憶存儲(chǔ)。
3 保護(hù)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(gè)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(guò)電壓保護(hù)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(duì)應(yīng)連接在過(guò)電壓保護(hù)裝置A、B、C 接線端子上。A、B、C 三相二次中心點(diǎn)（虛地N）連接在過(guò)電壓保護(hù)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(huì)影響保護(hù)器正常工作。過(guò)電壓保護(hù)裝置內(nèi)部接線一般采用模塊化疊加設(shè)計(jì)，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(dòng)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(jì)、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(guò)電壓保護(hù)裝置。110 kV 及以上系統(tǒng)之所以優(yōu)先選用電流互感器過(guò)電壓保護(hù)裝置，是因?yàn)檫@些系統(tǒng)的電流互感器絕大部分安裝在戶外， 離測(cè)量、保護(hù)裝置較遠(yuǎn)，互感器開(kāi)路的幾率較大；另外，互感器擔(dān)負(fù)的任務(wù)重、造價(jià)高，開(kāi)路后果嚴(yán)重，對(duì)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(hù)裝置， 能提高系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平，節(jié)約運(yùn)行人員的巡視時(shí)間。
電壓保護(hù)裝置在安裝時(shí)應(yīng)盡量靠近互感器，便于巡視。在戶外安裝過(guò)電壓保護(hù)裝置時(shí)，需配智能加熱器，以保證保護(hù)裝置的控制元件不會(huì)因溫度過(guò)低而拒動(dòng)。電流互感器過(guò)電壓保護(hù)裝置在選用時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)參數(shù)的選擇：
（1） 泄漏電流的選擇。從電流互感器過(guò)電壓保護(hù)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(shí)際應(yīng)用中，漏電流被限制在μA（小于5 μA）級(jí)范圍內(nèi)，對(duì)保護(hù)及測(cè)量、計(jì)量回路的影響可以忽略不計(jì)。
（2） 導(dǎo)通電壓的選擇。導(dǎo)通電壓是電流互感器過(guò)電壓保護(hù)裝置的動(dòng)作電壓，當(dāng)電壓超過(guò)設(shè)定值時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)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(dòng)作。電流互感器在開(kāi)路時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，所產(chǎn)生的電壓峰值與開(kāi)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(jì)算起來(lái)比較復(fù)雜， 現(xiàn)在各個(gè)生產(chǎn)廠家還沒(méi)有一個(gè)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(guò)二次設(shè)備能承受的最大過(guò)電壓的值反算的，并不代表實(shí)際的過(guò)電壓的值，但能保護(hù)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(hù)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(hù)裝置較遠(yuǎn)、電纜較長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)通電壓需經(jīng)計(jì)算，躲過(guò)系統(tǒng)短路時(shí)在電流互感器電纜上產(chǎn)生的壓降； 否則設(shè)備保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間一旦小于電流互感器過(guò)電壓保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間，在短路時(shí)，由于TA 被短接，設(shè)備保護(hù)裝置將拒動(dòng)。
（3） 導(dǎo)通時(shí)間的選擇。互感器過(guò)電壓保護(hù)裝置的導(dǎo)通時(shí)間是指從檢測(cè)到過(guò)電壓到執(zhí)行元件動(dòng)作、將二次繞組可靠短接的時(shí)間。理論上分析，該時(shí)間越短越能有效地抑制過(guò)電壓。實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)通時(shí)間一般應(yīng)小于1 個(gè)周波的時(shí)間，即小于20 ms。導(dǎo)通時(shí)間之所以小于20 ms 的原因是由于運(yùn)行的電流互感器最高過(guò)電壓產(chǎn)生在開(kāi)路后的第1 個(gè)周波內(nèi)，即20ms 內(nèi)，如果在過(guò)電壓產(chǎn)生后的第1 個(gè)周波內(nèi)電壓開(kāi)始上升時(shí)不能成功地將其抑制，而在產(chǎn)生了過(guò)電壓后保護(hù)才導(dǎo)通，是徒勞無(wú)益的，此時(shí)設(shè)備已被擊穿。
目前， 電流互感器過(guò)電壓保護(hù)裝置已在多個(gè)電廠應(yīng)用，用戶運(yùn)行報(bào)告顯示：裝置性能穩(wěn)定、動(dòng)作準(zhǔn)確，是一種可靠的新型保護(hù)產(chǎn)品。
5 結(jié)束語(yǔ)
電流互感器過(guò)電壓保護(hù)裝置解決了電流互感器開(kāi)路產(chǎn)生過(guò)電壓的問(wèn)題， 消除了由于電流互感器斷線、接線端子接觸不良等問(wèn)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(yùn)行人員及時(shí)了解和掌握設(shè)備的運(yùn)行工況提供了一個(gè)全新、可靠的設(shè)備，應(yīng)用前景廣闊。 |
