电流互感器与过电流继电器的接线方式分析 -电力系统自动化杂志社投稿

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电流互感器与过电流继电器的接线方式分析

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1 概述

电流互感器是电力系统一次系统和二次系统的联络元件，二次侧电流额定值一般为5A 或1A，通常二次侧连接测量仪表或过电流继电器，二次侧连接测量仪表，可以反映一次侧的电流值，二次侧连接过电流继电器，通过故障前后电流值的变化情况，流过过电流继电器的电流值大于过电流继电器的整定值，保护装置会发出动作命令，对于电力系统来说，根据电力系统中性点是否接地分为大电流接地系统和小电流接地系统，对于不同类型的电力系统，电流互感器采取的接线方式不同，下面主要分析不同的接线方式能够反映的短路故障类型及各种不同接线方式的优缺点，对于电力系统故障类型来说，主要包括相间短路和接地短路两大类，相间短路又包括三相相间短路和两相相间短路，接地短路主要为单相接地短路，电力系统中发生的故障大多数都是电力系统的单相接地短路。

2 电流互感器常见的接线方式及分析

电流互感器实质是一种特殊的变压器，一次侧串联在一次电路中，二次侧连接过电流继电器线圈，过电流继电器的线圈阻抗比较小，工作时接近于短路状态，所以电流互感器工作时二次侧不能开路，互感器一次侧和二次侧电气上相互绝缘，且二次绕组应该可靠接地，保护二次侧设备和人身安全，下面图中电流互感器一次侧电流和二次侧电流参考方向都是按减极性标注，减极性标注就是说互感器的首端都是同名端，对于保护用的电流互感器通常是电流互感器与过电流继电器的相互配合问题，常用的连接方式主要有以下几种。

2.1 单相接线

图1 中，电流互感器接于B 相线路，二次侧接入过电流继电器KA，单相接线所用设备比较少，价格经济，此种接线主要用于对称三相电路，由于电力系统三相对称，测量任何一相电流都能起到保护作用，当短路故障发生时，过电流继电器KA 触点闭合，发出动作命令，使断路器跳闸，在图1中，KA 过电流继电器线圈中通入交流电，为电流互感器二次侧的电流，而触点的电源采用直流操作电源。

图1 单相接线

2.2 三相三继电器完全星形接线

图2 中，三相三继电器完全星形接线是将三个电流互感器的二次绕组与三个过电流继电器的线圈分别按相连接，三个电流互感器的二次绕组和三个过电流继电器的线圈均接成星形，所用设备较多，接线复杂，主要用于110kV及以上中性点直接接地的高压系统，三个过电流继电器的触点采用并联接线方式，即任何一个触点闭合都可以发出动作命令，对于中性点直接接地系统也称为大电流接地系统，当发生单相接地故障时，由于与变压器中性点形成完整的回路，短路电流比较大，所以当任何一相发生单相接地短路时，二次侧电流流入对应的过电流继电器，当大于过电流继电器整定值时，此过电流继电器动作使其触点闭合，发出动作命令，而当发生三相相间短路时，三个互感器二次侧电流都会大于过电流继电器的整定值，三个过电流继电器触点都会闭合，发出动作命令，当发生两相相间短路时，例如AB 相间短路时，对应的KA1，KA2 的触点会闭合，发出动作命令，同理BC、CA 短路时也会使对应的触点闭合发出动作命令，此种接线可以对相间和接地都实施保护，但是主要是针对相间短路进行保护，因为相间短路的短路电流大于系统发生单相接地的短路电流。

图2 三相三继电器完全星形接线

2.3 两相两继电器不完全星形接线

图3 中，两相两继电器不完全星形接线是将两个过电流继电器的线圈和在A、C 两相上装设的两个电流互感器的二次绕组分别按相连接，相对于图2 来讲，节省了一个电流互感器和一个过电流继电器，接线相对简单，所用设备比较少，价格便宜，此种接线主要适用于中性点不接地的中压系统，此种接线主要反映的故障类型为相间短路，当三相相间短路时，KA1 和KA3 触点都会闭合发出信号，而两相相间短路时，例如A、B 短路时，仅KA1 触点闭合发出信号，同理B、C 短路时，KA3 触点闭合，而A、C 两相短路时，两个过电流继电器触点均闭合，但是对于系统发生接地短路时，如果故障发生在B 相，则保护装置不会反映出故障，如果A 或C 相发生单相接地时，由于中性点不接地，故障电流比较小，称为小电流接地系统，此种系统发生单相接地时，接地相对地电压变为零，非接地相对地电压升高为线电压，而线电压不变，系统保持对称，可以持续运行1～2 个小时，不需要跳闸，仅需要发出故障信号，所以此种保护并不反映接地短路，对于系统发生接地短路故障，需要由绝缘监察装置发出故障信号，提醒运行人员及时处理故障，否则发生另一相接地短路，则导致系统跳闸。

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