电力系统继电保护——互感器的接线方式

互感器一.互感器的作用1.将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值，使测量仪表和保护装置标准化。2.所有二次设备可用低电压、小电流的电缆连接，二次设备的绝缘水平能按低电压设计，结构轻巧，价格便宜。便于集中管理，可实现远方控制和测量。一.互感器的作用3.二次回路不受一次回路的限制，4.使二次侧的设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧要有一点接地，保证二次系统设备和工作人员的安全。二.互感器的类型光电式电容分压式电磁式电压互感器光电式电磁式电流互感器•互感器三、电流互感器的极性和常用接线方式L1L2KAK1K2I1I2I1I2(a)(b)•1、电流互感器的极性•为了便于正确接线和理论分析，电流互感器一次和二次绕组引出端子都标有极性符号。•如图2-1a所示，一次绕组L1为首端，L2为尾端。二次绕组K1为首端，K2为尾端。•通常用“.”符号标记在L1、K1或L2、K2上，表示它们是同极性端。图2-4电流互感器的极性及相量图(a)TA的减极性标示方式；（b）TA的相量图三、电流互感器的极性和常用接线方式1122112120TAIWIWWIIIWK1I接线系数：2rconIKIL1L2KAK1K2I1I2I1I2(a)(b)1、电流互感器的极性图2-4电流互感器的极性及相量图(a)TA的减极性标示方式；（b）TA的相量图由式（2-19）可知和同相位。2I（2-19）电流互感器的减极性标示当一次绕组电流从L1流入绕组时，二次绕组的感应电流从K1端流出。称为反极性标志IＣIＣ电流互感器的接线方式是指电流互感器二次绕组与电流继电器的接线方式。目前常用的有三相完全星形接线，两相两继电器的不完全星形接线，两相两继电器的两相电流差接线。ICIBIAIaIc-IaIr=IcIABCICIBIAIaIc-IaIr=IcIABCIbIIICIBIAIaIc-IaIr=IcIABCIIAIBICIbIc30IaIr=Ic-IcIa(a)(b)(c)电流互感器的接线方式（1）两相电流差接线。这种接线节省投资，但B相短路不能反映，对不同形式短路，其接线系数和灵敏系数不同。故只适用于10kV以下小接地电流系统中，作为相间短路保护，小容量设备和高压电动机的保护。ICIBIAIaIc-IaIr=IcIABCICIBIAIaIc-IaIr=IcIABCIbIIICIBIAIaIc-IaIr=IcIABCIIAIBICIbIc30IaIr=Ic-IcIa(a)(b)(c)对保护装置来说，流过电流继电器线圈的电流Ir与电流互感器二次电流I2的比值称为接线系数，用符号Kcon表示，即233arconaIIKII两相电流差接线的特点三相短路时流过继电器电流是倍的短路电流；3AC两相短路时流过继电器电流是2倍的短路电流；AB或CB两相短路时流过继电器电流是1倍的短路电流。Ir=Ia-Ic电流互感器的接线方式（2）三相星形接线和两相星形接线都能反应相间短路故障，不同的是三相星形接线还可以反应各种单相接地短路故障，而两相星形接线不能反应B相接地故障。另外，三相星形接线中性线电流为。在正常运行和三相对称短路时为零，在单相接地短路时为NabcIIII0NI03NII三相星形接线和二相星形接线。这两种接线的接线系数在各种路情况下均为1。三相星形接线的特点I.每相上均装有CT和LJ，均为Y形接线II.LJ的触点并联（或）III.接线系数为1IV.三相星形接线方式的保护对各种故障都能动作（可以反应各种相间短路和中性点直接接地电网中的单相接地短路）。两相星形接线的特点I.仅在两相上装有CT和LJ，构成不完全Y形接线II.LJ的触点并联（或，通常接A、C相）III.接线系数为1IV.两相星形接线的保护能反应各种相间短路，但B相发生单相短路时，保护装置不会动作。•对完全星形接线及不完全星形接线在各种相间短路故障时性能分析如下：•①对中性点接地（大接地电流电网）和非直接接地电网中各种相间短路故障都能正确反应，接线系数为1。•②中性点不接地或非直接接地电网（小接地电流电网）中的两点接地短路分析：•在小接地电流电网中，允许单相接地时继续短时运行，因此希望只切除一个故障点。•小接地电流电网，在图中并行线路的不同地点，不同相别发生两点接地短路时：•设并行线路WL2、WL3上保护具有相同时限，若采用完全星形接线，则百分之百切除两条线路，若采用不完全星形接线，则保护只2/3有机会切除一条线路，这正是不完全星形接线的优点。•注：两个CT必须装置在同名的两相上，否则会出现两套保护均不的情况。•串联线路上发生两点短路时，只希望切除距电源较远那条线路L2的K1点故障，而不切除线路L1，这样可以继续保证对线路L3供电。•如线路保护全部采用完全星形接线，由于两个保护之间在定值和时限上都是按选择性的要求配合整定的，因此能够100%地只切除线路L2；若采用不完全星形接线，当L2上一点是B相接地时，则线路L2保护不能动作，只能由线路L1保护动作切除L1,扩大了停电范围。由此可见这种接线方式在不同相别的两点接地中，只能保证2/3机会有选择性地切除后面线路。因此有1/3机会误动作，切除距电源较近的故障点，扩大了停电范围。•从上面的分析可知，对于小接地电流电流电网，当采用以上两种接线方式时，各有优缺点。•但为了节约投资，一般不采用完全星形接线，而大接地电流电网为了能反映所有单相接地短路故障，都采用完全星形接线。对Yd接线降压变压器后两相短路时采用两种接线工作性能分析•以常用的Yd11变压器为例•设变比KT=1,当在侧发生ab两相短路，侧电流向量图如图2-7b所示，Y侧电流向量图如图2-7所示。Y侧正序电流相位比侧滞后30°，Y侧负序电流相位比侧超前30°Yd接线变压器后两相电路Y侧电流向量图2cI1cI1CI2AIbI2bI2aIBI1BIAI1bI1aIaI2BICI1AI215图侧电流向量图3011jAaIIe3022jAaIIe2121,3,0aaKabacIIIIIII22112,233ACaKBAKIIIIIIIYd接线变压器后两相电路•由前面的分析可知，△侧发生ab两相短路时，Y侧A相和C相电流为B相电流的一半。•当在Y侧发生各种两相短路时，△侧的电流分布也有同样结果，总有两相电流为第三相电流的一半。•当采用电流保护作为降压变压器相邻线路的后备保护时，完全星形接线接与B相的继电器电流比其他两相大一倍，故灵敏系数也提高一倍；•若采用不完全星形接线，由于B相无电流互感器，则灵敏系数比完全星形接线灵敏系数低一倍，为提高灵敏系数可在不完全星形接线的中性线上再接一个电流互感器。Yd接线变压器后两相电路为了提高灵敏系数可在不完全星形接线的中性线上再接一只电流互感器。Yd接线变压器后两相电路•三相完全星形接线需要三个电流互感器、三个电流继电器和四根二次电缆，与两相不完全星形接线相比是不经济的。•需注意：当电网中电流保护采用两相不完全星形接线时，所有线路上保护装置必须安装在相同的两相（AC）上，以保证在线路上发生两点及多点接地短路时，能可靠地切除故障。)2(32kI)2(31kI)2(31kI)2(kI)2(kI)2(32kI)2(31kI)2(31kI•(1)三相星形接线方式能反应各种类型的故障，用在中性点直接接地电网中，作为相间短路的保护，同时也可保护单相接地。•(2)两相星形接线方式较为经济简单，能反应各种类型的相间短路。主要应用在35千伏及以下电压等级的中性点直接接地电网和非直接接地电网中，广泛地采用它作为相间短路的保护。•（3）两相电流差接线方式接线简单，投资少，但是灵敏性较差，这种接线主要用在6~10千伏中性点不接地系统中，作为馈电线和较小容量高压电动机的保护。接线方式小结电流互感器使用注意事项１、电流互感器在工作时不允许开路。2、电流互感器二次侧有一端必须接地，以防止一、二次侧绕组绝缘击穿时，一次侧高压窜入二次侧，危及人身和设备安全。3、电流互感器在接线时，必须注意端子极性。否则二次侧所接仪表、继电器中所流过的电流不是预想的电流，甚至会引起事故。四、电磁式和电容式电压互感器的接线（1）单相电压互感器：测量任意两相之间的线电压FU•电压互感器在三相电路中有四种常见的接线方式。（2）两只单相电压互感器接成不完全星形接线(V—V形）•三相三线制电路中测量线电压，不能测量相电压。•这种接线广泛用于中性点不直接接地或经消弧线圈接地的小接地短路电流系统中。（3）三只单相三绕组电压互感器接成星形接线，且原绕组中性点接地•线电压和相对地电压都可测量。•即可供电给要求线电压的仪表、继电器，也可供电给接相电压的绝缘监视的电压表。•由于在小接地电流系统发生单相金属性接地短路时，非故障相的电压升高为线电压，所以绝缘监视电压表不能接入按相电压选择的电压表，否则在发生单相接地时会损坏电压表。（4）三相五柱式电压互感器测量线电压和相电压，可用于监视电网对地的绝缘状况和实现单相接地的继电保护其变比为：（4）三相五柱式电压互感器•三个单相电压互感器或一个三相五柱式三绕组电压互感器接成星形和开口三角形接线。•接成星形的二次绕组供电给需要线电压的仪表、继电器及接相电压的绝缘监视用的电压表。•辅助二次绕组接成开口三角形，构成零序电压滤过器，供电给绝缘监视的电压继电器。•在三相电路正常运行时，开口三角形两端电压接近于零；当某一相接地短路时，开口三角形两端将出现100V的零序电压，使电压继电器动作，发出预告信号。•三相五柱式电压互感器在制造时，其辅助二次绕组的变比按100/3的电压设计，而不是按100/√3线电压设计。•所以，在开口处出现100V零序电压，当发生不完全接地时，开口处的零序电压小于100V，但电压继电器的整定值只需躲过正常运行时的三相不平衡电压和电压互感器误差等引起的零序电压，一般为15V，所以发生单相接地时，通常都能使继电器动作。（4）三相五柱式电压互感器•配电网使用最多、最传统的绝缘监察装置，其优点是投资小，接线简单，操作及运行维护方便；•其缺点是只发出系统接地的无选择性预告信号，不能确切判定发生接地的故障线路，运行人员需要通过拉路分割电网的方法来进一步判定故障线路，影响了非故障线路的连续供电。•该装置的优点是以牺牲非故障线路的供电可靠性为代价的。（4）三相五柱式电压互感器（5）电容式电压互感器的接线测量线电压和相电压，可用于监视电网对地的绝缘状况和实现单相接地的继电保护适用于110-500kV的中性点直接接地电网中。对电压互感器接线的要求电压互感器的电源侧要有隔离开关。在35kV及以下电压互感器的电源侧加装高压熔断器进行短路保护。电压互感器的负载侧也应加装熔断器，用来保护过负荷。60kV及以上的电压互感器，其电源侧可不装设高压熔断器。对电压互感器接线的要求三相三柱式电压互感器不能用来进行交流电网的绝缘监察。电压互感器副边的保安接地点不许设在副边熔断器的后边，必须设在副边熔断器的前边。凡需在副边连接交流电网绝缘监视装置的电压互感器，其一次侧中性点必须接地，否则无法进行绝缘监察。