CT二次回路斷線情況下變壓器保護應用分析

龔 成

（廣東電網有限責任公司陽江供電局，廣東 陽江529500）

0 引言

變壓器作為電力系統中的重要設備之一，它的故障對供電的可靠性和系統的正常運行產生了嚴重的影響。為了防御變壓器繞組和引出線多相短路、大接地電流系統側繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路，變壓器保護設置了差動保護作為變壓器的主保護。因此，保證CT二次回路在變壓器保護正常運行中不會出現開路的情況顯得尤為重要。

1 變壓器差動保護動作電流的整定

目前變電站中變壓器差動保護動作電流計算時一般會考慮以下幾個方面：一是應躲過當變壓器空投及外部故障后電壓恢復時的變壓器勵磁涌流的影響；二應躲過變壓器外部故障時在變壓器保護中所引起的最大不平衡電流。

差動電流整定時按照以下2條原則進行：

（1）差動保護動作電流要躲過變壓器的勵磁涌流。

式中，Iop為動作電流；IN為主變二次額定電流。

（2）差動保護動作電流要躲過最大不平衡電流。

式中，Krel為可靠系數；K1為同型系數；Δfi為電流互感器最大相對誤差，取0.1；ΔU為由于調壓引起的相對誤差；Δf為變比不能完全補償的相對誤差；Ik，max為最大短路電流。

保護裝置的差動保護動作電流一般是按變壓器額定電流的20%～50%整定的。

2 變壓器保護發生CT二次回路斷線的情況分析

從以上2個方面可以看出，變壓器保護裝置在整定差動保護動作電流時沒有考慮CT斷線情況，而這樣整定的目的就是為了保證差動保護動作的靈敏性，以便在變壓器發生區內故障時快速切除故障。對于現在大容量的變壓器來說，應快速靈敏地切除故障，盡可能減少故障時對變壓器的損害。

在實際生產運行中，有很多因素可能造成變壓器保護CT二次回路斷線的情況發生：（1）由于端子排結構或者質量上的缺陷造成變壓器保護CT二次回路斷線；（2）由于外部環境的影響，戶外端子箱、電流互感器二次端子接線盒長期在戶外，易受潮，導致端子排生銹，使得CT二次回路接觸電阻增大，導致開路；（3）工作人員的失誤，未將變壓器保護CT二次回路的端子連接片擰緊或者忘記恢復斷開的連接片，這些都比較容易發生電流互感器二次回路斷線。在沒有閉鎖的情況下，當主變負荷電流大于差動保護動作電流或者發生區外故障時，在差動回路的電流互感器二次回路斷線時，如不采取措施，差動保護可能誤動，易造成負載損失，影響系統穩定。

3 變壓器保護判別CT二次回路斷線存在的問題

CT的輸出電流是在很大的范圍內變化的，比如從空載電流到三相短路電流，電流的變化極大。由各種因素（包括系統故障和CT二次回路斷線）引起CT的輸出電流出現不同變化情況，其中有些正是要作為保護動作條件的，而另一些是要作為保護閉鎖條件的（或希望作為保護閉鎖條件的），但是兩者之間的界限并非總十分明顯，因此為保證繼電保護的可靠性，只能利用其中非常明確的條件而放棄其中不太明確的條件。

在早期的變壓器差動保護中，常用抬高保護定值的方法來防止CT二次回路斷線引起保護誤動（比如BCH型差動保護，動作電流至少是變壓器額定電流的1.3倍），由此造成保護靈敏度不理想。而目前應用最廣泛的變壓器差動保護都是采用比率制動原理，其最小動作電流可整定到變壓器額定電流的0.3倍以下，保護靈敏度大大提高，但由CT二次回路斷線引起的保護誤動的問題就比較突出了。

4 變壓器保護判別CT斷線的方法

目前，很多廠家在差動保護中增加了躲過變壓器差動保護二次回路斷線時，在差動回路中引起的差電流影響的閉鎖邏輯。

以PSR-778S變壓器保護裝置CT斷線判據為例：

首先，不考慮多側CT斷線和故障同時發生的可能性。在此前提下，可利用以下特征區分是CT斷線還是故障，如果是CT斷線，再具體識別斷線相。

當出現CT二次回路單相或兩相斷線時，電流的變化情況是僅斷線側出現電流突變，電流的變化趨勢是由大變小，電流的幅值≤0.5IN；在變壓器發生故障的情況下，電流的變化情況是電流多側突變，電流的變化趨勢是由小變大，電流的幅值≥IN［電流突變的標準是突變量是否大于（5%～10%）IN］。

CT斷線達8 s鐘發告警信號，通過整定控制是否瞬時閉鎖相關的差動保護；CT斷線返回條件是本側無負序電流，即本側負序電流小于CT斷線負序電流門檻（固定值）。

CT斷線閉鎖比率差動按下面原則：（1）當“CT斷線閉鎖差動保護”整定為1時，CT斷線或短路且差流＜1.2Ie時閉鎖比率差動保護，差流＞1.2Ie時不閉鎖比率差動保護。（2）當“CT斷線閉鎖差動保護”整定為0時，CT斷線或短路不閉鎖比率差動保護。

需要說明的是CT斷線閉鎖功能主要是為了防止CT斷線而引起差動保護誤動，它遵循以下幾點原則：（1）不考慮多側CT斷線和故障同時發生；（2）故障與CT斷線同時發生允許差動保護跳閘；（3）先CT斷線后發生故障閉鎖相關保護；（4）先發生故障后CT斷線保護應出口跳閘。

從PSR-778S變壓器保護裝置CT斷線判據中可以看出，保護裝置并不能將所有的情況全部考慮進去，CT斷線后發生故障閉鎖相關保護，此時變壓器保護失去主保護，如果發生故障，保護不能快速有效地切除故障，將帶來更加嚴重的后果。并且在實際運用中，CT斷線時因電弧暫態過程，斷線初期電流不會迅速降為0，且很有可能存在大量電弧諧波，故障末期由于電弧擊穿穩定，諧波分量減小，加上電弧的作用，斷線相相電流接近于正弦波，且比正常負荷電流大，差動回路斷線告警失效。

5 結語

變壓器差動保護在CT二次回路出現斷線的情況下，能夠明確判別并且閉鎖差動保護，同時發出告警信號，運行人員通知相關繼保人員進行處理，以免由于CT斷線造成二次繞組絕緣損壞，甚至危及人身安全。但是出現保護裝置判斷模糊不清時，差動保護應該開放。

需要注意的是，為了避免CT斷線帶來的各種危害，在變壓器保護裝置設置CT斷線判別的基礎上，定檢人員要對CT二次回路認真進行維護，使得裝置能夠正常運行。

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