DQZHAN技術訊：電流互感器的接線及其在微機保護中的應用
1、電流互感器的基本接線形式
兩組電流互感器的二次繞組可接成和電流與差電流兩種接線形式。差電流接線的特點是一組電流互感器二次繞組反極性與另一組相接，即所謂循環電流法接線。差動保護就是將變壓器兩側的電流互感器二次繞組按差電流的方法接線，再將其輸出電流接入差動繼電器所構成的一種變壓器保護。它的保護范圍為變壓器兩側電流互感器之間的部分。在實際使用中，變壓器差動保護的單線圖往往有如圖1的接線形式。
在變壓器正常運行及保護范圍外發生短路時，變壓器兩側流入差動繼電器的電流相量互差180O，其相量和為零。在保護范圍內發生短路，當流入差動繼電器的電流相量大于繼電器動作值時繼電器將動作，使變壓器兩側的開關跳閘。
2、變壓器Y，dll接線所帶來的問題
為減少三次諧波的影響，變壓器線組別多采用Y，d11接線。如此即形成變壓器兩側電流之間有30O的相位差，使得在正常情況下有不平衡電流流入差動繼電器。為了消除這種影響，可將變壓器兩側的電流互感器二次繞組按一定方式接線，用來校正這種相位差。校正相位差的接線方法是：變壓器Y側的電流互感器二次繞組銨Δ形接線，而變壓器Δ側的電流互感器二次繞組按Y形接線。因Δ形接線和Y形接線可采用不同的連接方法，因此可能由于電流互感器接線錯誤而不能形成正確的相位補償，導致差動保護發生誤動作。
3、差動保護的兩種接線方法
通常電流互感器為減極性的，即電流互感器一、二次繞組對應端于極性相同。在設備安裝時，一般將變壓器兩側電流互感器的正極性端皆靠近各自的母線安裝。此時，差動保護可有如下兩種接線方法。
方法一：“引頭”法。Δ形接線的電流互感器二次繞組采用a頭b尾，b頭c尾，c頭a尾連接，同時以頭為引出線;Y形接線的電流互感器二次繞組采用連尾引頭的接線方法。其接線圖見圖2(a)，向量關系見圖2(b)。由于變壓器的接線組別為Y、d11、其Δ側電流IA""B""超前Y側電流認為30o。采用了相位補償接線，使變壓器Δ側電流互感器二次電流Ia""b""滯后變壓器Y側電流互感器二次電流Iab為30。，正好補償了這一相位差。差電流接線使Ia""b""：、與Iab之間還有180o的相位差。因此由圖2(c)可以看出，采用差電流接線和相位補償接線后，使Ia""b""總共滯后Iab210o。這樣，差動保護兩側電流的相位完全滿足要求。
方法二：“引尾”法。Δ形接線的電流互感器二次繞組采用a頭c尾，c頭b尾，b頭a尾連接，同時以尾為引出線Y形接線的電流互感器二次繞組采用連頭引尾的接線方法。其接線圖見圖3(a)，向量關系見固3(b)，變壓器兩側電流互感器一二次電流的相位關系見圖3(c)。
4、當正極性端靠近變壓器時安裝
如果變壓器兩側電流互感器的正極性端皆靠近變壓器安裝，即變壓器兩側電流互感器全部為反極性、我們仍可用上述的2種接線方法來接線。畫法形式相同，僅僅電流互感器的極性相反而已。因此我們不妨也可以這樣理解：電流互感器極性正負的標示是相對的，如果我們把電流互感器的負極性端當成“頭”而正極性端當成“尾”來接線，接線方法完全一樣。
5、電流互感器非規范安裝
如果在實際工作中變壓器兩側的電流互感器并未按照前述規律安裝(正極性端皆靠近母線或皆靠近變壓器)，而是一側電流互感器正極性端靠近本側母線，而另一側電流互感器正極性端靠近變壓器。這時，電流互感器二次繞組的接線就不能采用前述從變壓器兩側同時“引頭”或同時“引尾”的接線方法，而應接成：變壓器一側采用“引頭”接線而另一側采用“引尾”接線。一般應以一側電流互感器的極性為準來決定另一側的接線。在圖4中，變壓器兩側電流互感器極性非規范安裝、當變壓器Y側電流互感器二次繞組采用a頭b尾，b頭c尾，c頭a尾連接并以頭為引出線時，變壓器Δ側電流互感器二次繞組采用連頭引尾的接線。從相量分析看出，這樣接線是正確的。
6、電流互感器可以不標示極性
由前面的分析看出，變壓器兩側電流互感器的正極性無論怎樣放置，都可獲得正確的接線。電流互感器不標示極性，意思是其正極性的具體位置無關緊要。但是，變壓器兩側電流互感器之間一二次電流的關系是相對固定的。在雙繞組變壓器差動保護的電流互感器接線時。只要能掌握差電流和相位補償的接線原理，保證變壓器兩側流入差動繼電器電流的相位關系，并靈活運用前面講到的差動保護的兩種接線方法，那么，無論對電流互感器的極性如何標示或根本不標示，在實際工作中都不致發生接線錯誤。
7、電流互感器接線在微機變壓器差動保護中的應用
變壓器差動保護中變比和相位差。影響變壓器差動保護正常工作的主要有以下幾方面的問題：
變壓器變比的影響。因為變壓器高低壓側電壓等級不同，而傳輸的功率是不變的，因此，造成正常情況下，高低壓側一次電流不相同。
CT變比的影響。由于高低壓側一次電流不同，因而導致兩側CT的變比也不同。因為CT都是按標準變比生產的，變壓器變比也是按標準生產的。兩側CT變比之間的倍數不可能與變壓器高低壓側的電壓倍數相等。因此，導致保護中產生不平衡電流。
接線組別的影響。變壓器不同的接線組別，除Y/Y或△/△外，都會導致變壓器高低壓側電流相位不同，而相位不同又會使差動保護中產生差流。為減少三次諧波的影響，工程中*常見的是Y/△-11接線的變壓器，這種接線組別的變壓器，低壓側電流超前高壓側電流30度。此外，如果“Y”形側為中性點接地運行方式，當高壓側線路發生單相接地故障時，主變Y側繞組將流過零序故障電流，該電流將流過主變高壓側CT,相應地會傳變到CT二次，而主變“△”形側繞組中感應出的零序電流僅能在其繞組內部流過，而無法流經低壓側CT。這些都將使差動保護裝置中產生差流或不平衡電流。
微機差動保護解決上述問題的基本原理。變壓器差動保護在運行時，應保證在正常情況和區外故障時，高低壓側CT二次電流幅值相等，相位相反。從而保證差流為零。無論是傳統的電磁式或集成電路型差動保護或目前的微機型差動保護，都是必須遵循的一個基本原則。要達到這個要求，就必須解決上面提到的三個問題。電磁式或集成電路型的差動保護，對于接線組別帶來的影響(即相位誤差)，是通過改變CT二次接線方式來解決。當變壓器為Y/△接線時，高壓側CT二次采用△接線，低壓側CT二次采用Y接線。即由保護CT完成相角的歸算同時消除零序電流分量的影響。高壓側CT二次接成“△”形，CT二次側比一次側(也即主變高壓側)相位超前了30度。低壓側CT二次接成“Y”形，角度沒有偏移。這樣就保證了高低壓側CT的二次電流同相位。但是，高壓側CT二次接成“△”形后，電流幅值增大了√3倍。對于因CT變比不同而帶來的影響，傳統的差動保護也是靠外部回路解決。在選擇CT變比時，盡量讓流入差動繼電器的主變高低壓側電流相等。由于CT都是標準變比，一般情況下，不能保證高低壓側二次電流相等，為此，一般采取在外回路加裝電流變換器，或選擇具有速飽和鐵芯的差動繼電器，調整它的平衡線圈的匝數。相對于微機差動保護而言，這兩種方法，精度都不高。微機保護同傳統保護相比，其原理并沒有太大的變化，主要是實現的方法和計算的精度有了很大提高。早期有些微機差動保護，由于運算速度不夠及其它原因，相角歸算仍采用改變CT二次接線的方式來解決。而目前的微機差動保護，高、低壓側CT二次均采用“Y”形接線，相角歸算由裝置內部完成。即通過電流矢量相減消除相角誤差。如Y/△-11接線的變壓器差動保護，同低壓側Ia相比較運算的并不是高壓側IA，而是IA*=IA-IB(矢量相減)，這樣得到的線電流IA*，角度超前30o，同低壓側Ia同相位。對于Y/△-11接線的變壓器差動保護，參與差流計算的“Y”形側三相電流量分別是：IA*=IA-IB、IB*=IB-IC 、IC*=IC-IA(都為矢量相減)。對于Y/△-1接線，參與差流計算的“Y”形側三相電流量分別是：IA*=IA-IC;IB*=IB-IA 、IC*=IC-IB(也為矢量相減)。通過減去超前相或滯后相電流的不同，實現相角滯后或超前30o。
對于因變壓器變比和CT變比不同而造成的不平衡電流是幅值的問題。對微機保護而言則較容易解決。通常是將一側定為基準側，另一側的輸入量乘以相應的比例系數歸算到基本側。這個比例系數的選擇，不僅要考慮變比誤差，還要考慮因相角歸算而引起幅值增大的因素。
