電流互感器二次極性判斷方法

一、引言

目前繼電保護工作中檢查電流回路的接線，主要是通過相位伏安表測得各回路的電流數據，再作出各被測量與參考量之間相位關係的向量圖，進而判斷現場互感器二次極性的正確性。若判斷出CT繞組極性錯誤，需及時進行更改，否則會留下計量錯誤、保護裝置拒動或誤動等隱患。總結實際工作經驗，本文強調在利用相位圖進行判斷前，要充分調查現場相關電流回路，弄清CT參數及基本接線情況，進而結合二者進行正確判斷。

二、電流回路正確性的判斷方法

在現場條件允許的情況下，測量電流回路數據之前首先詳要細瞭解電流互感器的基本情況：各個繞組的使用變比、準確級（確定是否與所接二次設備相匹配）；一次極性端P1、P2的所在位置，二次極性端S1(K1)、S2(K2)的引出情況等。若確定不了兩側繞組接法，須做極性試驗來確定，極性試驗的方法一般採用直流法，按圖1所示進行接線：CT一次側加直流乾電池，二次側接電流指針表。試驗時若開關S閉合瞬間電流表指針正偏轉，則兩側繞組極性為減極性，若指針反偏轉則為加極性。

圖1 CT極性試驗接線圖

其次要查閱相關技術資料，如使用的保護裝置的說明書，初步判斷現場實際接線是否與說明書規定電流的基準方向一致；核對銘牌查看電流互感器每個繞組的準確級是否與現場二次設備匹配等。

測數據時需注意，要在測試負荷較穩定（如主變或線路輸送功率較穩定）的時候進行測量，先選定一參考量（一般選擇UA或UAB），然後測出A、B、C各相的電流幅值及相位。一般來說，我們規定有功功率和無功功率從母線送往變壓器或線路為正方向、電流從母線流向變壓器或線路為正方向。以A相相電壓UA為測量基準為例，作向量圖時將+P和+UA定為同方向作如圖2所示向量圖。

圖2 電流相位與有功、無功關係圖

由

及

可知， P、Q的正負僅與θ角（各相電壓與相電流的夾角）有關，分析起來，有以下4種情況：

當P>0且Q>0時，送有功、送無功，要求cosθ>0且sinθ>0，即0°

同理分析可得：

當P>0且Q<0時，送有功、受無功，A相電流應位於第二象限；

當P<0且Q<0時，受有功、受無功，A相電流應位於第三象限；

當P<0且Q>0時，受有功、送無功，A相電流應位於第四象限。

根據測試數據作得的向量圖可判斷出當前潮流的理論方向，而要判斷電流回路接線是否正確必須結合目前潮流的實際方向、前期收集的電流互感器的數據信息以及保護說明書對CT極性的規定。總結起來，具體步驟如下：

（1）確定潮流的實際方向：結合現場一次設備的運行狀態，通過相鄰或對側運行設備的潮流數據進行分析判斷，必要時與調度單位核對確定；

（2）通過前期調查的電流回路信息，結合實際潮流方向預判相位伏安表所測各相電流大致該位於向量圖的哪個象限；

（3）根據測試數據作出向量圖進行驗證，進而判斷出電流互感器二次極性是否正確。

需要注意的是：測完電流回路的數據後要對CT變比進行驗證（可通過與相鄰設備保護裝置的採樣數據進行比較判斷），這是實際工作中容易被忽略的要點。下面進行實例分析。

三、母線差動保護極性判斷

圖4所示為某變電站110kV母聯及部分線路接線簡圖。現場調查得知母聯112間隔電流互感器的P1端靠Ⅱ母側、P2端靠Ⅰ母側；使用CT變比為1200/5，將線路L2的採樣值折算到母聯斷路器處進行比較證實變比正確；CT準確級為10P20級，滿足母差保護的要求。

圖4 110kV母聯及部分線路接線圖

查閱使用的BP-2B型母差保護說明書得知保護裝置默認母聯電流互感器的極性與Ⅱ母上的元件一致。現場測試數據後發現L2線路保護與母差保護潮流反向，因線路保護極性引出端靠Ⅱ母側，可知線路L2的母差保護極性引出端靠線路側，故母聯電流互感器極性引出端靠I母，即S2引出，現場接線與說明書一致，下一步作向量圖進一步驗證。

當線路L2帶上負荷後，測得數據如表1所示。

表1母差保護裝置數據

從數據測試時的運行方式來看，Ⅱ母上只投了L2一條線路，其餘線路處於冷備用狀態，P、Q由110kVⅡ母送至線路L2，由表1所得數據作向量圖如圖5：

由於有功功率P及無功功率Q均由Ⅱ母送至線路L2，故CT一次電流由P2流向P1，若二次電流是由S1引至母差保護裝置，則圖5中IA應位於第三象限，與現位置反向，而實際CT二次接線是由S2端引出至保護裝置，與測試結果吻合，證明電流回路接線正確。

四、變壓器差動及後備保護極性判斷

對某已投運110kV變電站主變保護電流回路進行檢查，已知主變壓器為Y/△-11型接法，10kV側帶有電容器組，簡要接線如圖6所示。按照保護說明書規定得知差動保護及高、低後備保護電流極性引出端均靠母線側。

圖6 某變電站一次接線及CT極性簡圖

在進行帶負荷測試時，投運了一組10kV側的電容器作為負荷，由於負荷為純電容，其向系統送無功，得到了實際的潮流：電流由10kV母線流向主變低壓側、由主變高壓側流向110kV母線。

以高壓側A相相電壓為基準，測得高、低壓兩側差動保護及後備保護的電流數據如表2、表3所示。下面作向量圖判斷電流互感器二次接線是否正確及是否與說明書一致。

表2 高壓側測試數據

表3 低壓側測試數據

根據以上數據，作得如下向量圖：

圖7 高壓側差動及高後備保護向量圖

圖8 低壓側差動保護向量圖

圖9 低壓側後備保護向量圖

在低壓10kV側，按照說明書的規定方向判斷相位伏安表的測試數據潮流方向為Q>0，IA應位於第一象限。圖8所示是低壓側差動保護向量圖，各相相位與上述分析結果正好反向，說明差動保護CT繞組的接線與說明書不一致，二次接線接反；對於低後備保護，同理分析可知接線正確，且與保護說明書規定一致，如圖9所示。

在高壓110kV側，按照說明書的規定方向判斷相位伏安表的測試數據潮流方向為Q<0，IA應位於第二象限，圖7所示向量圖說明高壓側差動保護及高後備保護CT繞組的接線與說明書不一致，二次接線接反。

一般來說，當差動保護和後備保護的對象是變壓器時，要求電流互感器一次電流必須以流入變壓器的方向為正，當變壓器內部故障時高低壓兩側的一次電流都由母線流入變壓器，保護可正確動作。此例中差動保護的高低壓CT繞組極性均接反，當然，兩側二次電流同時反向180度不會影響到差動保護動作的正確性，但考慮到繼電保護工作的嚴謹性，發現現場接線與保護說明書不一致時，要及時改接正確；後備保護CT繞組極性則不能接反，當涉及到帶方向的保護時，接反後不能正確反映故障電流，可能會造成保護拒動，發現後也需及時改接正確。

五、結論

（1）判斷電流回路接線正確性首先要充分調查電流回路：電流互感器參數（變比、準確級）及極性端引出情況。同時要確定實際潮流方向。

（2）通過測試數據作出向量圖判斷潮流方向，結合實際潮流方向、說明書規定基準方向、二次接線調查數據進行綜合判斷，四者一致則證明電流回路接線正確。

（3）若發現電流回路接線錯誤或現場接線與保護說明書不一致，應及時改接正確。

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