魏春芝

摘 要：电流差动保护一般应用于变压器、电机及输电线路等重要电气设备的一种继电保护，它具有快速切除故障、灵敏性高和高可靠性的优点。电流差动保护一般由电流互感器、二次回路、微机保护装置及开关设备组成，其中电流互感器为其故障参数采集元件，其安装的正确与否直接影响电流差动保护的正常运行，本文以高压电动机差动保护为例，结合现场调试及试运经验，对常见差动保护电流互感器安装位置方案的优缺点进行了分析，提出了最佳配置方案，并对常见安装位置故障进行了分析论证。

关键词：高压电动机 差动保护 电流互感器配置

中图分类号：TM773.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）09（b）-0027-02

电流差动保护一般应用于变压器、电机及输电线路等重要电气设备的一种继电保护，它具有快速切除故障、灵敏性高和高可靠性的优点。电流差动保护一般由电流互感器、二次回路、微机保护装置及开关设备组成，其中电流互感器为其故障参数采集元件，其安装的正确与否直接影响电流差动保护的正常运行，本文以高压电动机差动保护为例，结合现场调试及试运经验，对常见差动保护电流互感器安装位置方案的优缺点进行了分析，提出了最佳配置方案，并对常见安装位置故障进行了分析论证。

1 差动保护的原理

差动保护的基本原理为通过对电动机收尾两侧电流互感器电流分别进行差流分析，电动机正常运行时流入电动机的电流等于流出电动机的电流，电流大小相等相位相反，二者差流为0；当电动机内部发生短路故障时，流入电流不等于流出电流，二者产生差流，超过预设的保护定值后，启动保护，保护动作，出口跳开电动机断路器，从而实现切除故障的目的。

2 电流互感器的技术要求

差动保护用的电流互感器的技术要求为：稳态误差应小于10%，因为整定计算中采用的不平衡稳态电流是按10%误差条件计算；暂态误差尽可能小，影响电流互感器暂态误差的参数主要有：短路电流及其非周期分量、一次回路时间常数、电流互感器工作循环及经历时间、二次回路时间常数等；收尾两侧电流互感器应选用技术特性一致，即同一厂家同一批次产品，以尽可能减小不平衡电流。因为两侧电流互感器励磁特性不同，将产生不平衡电流，当电动机发生外部短路时不平衡电流可能达到很高的数值，忽略它很可能造成差动保护误动如果使差动保护躲过外部短路时的不平衡电流，又会降低差动保护的灵敏性。为提高保护装置的灵敏度，减少保护误动作，要求选用的电流互感器技术特性一致，即同一厂家同一批次产品，以尽可能减小不平衡电流。

3 差动保护对电流互感器的安装配置要求

目前高压电动机差动保护均采用微机保护装置，其正确动作的前提是保护电流互感器的正确配置。微机保护装置对许多干扰信号十分敏感，如果保护电流互感器配置不当，很容易引起保护的误动或拒动。正确选择高压电动机差动保护电流互感器配置方案，可以很大程度减小保护误动或拒动几率，对电力系统安全运行有着极其重要的意义。下面我们就目前常见电动机差动保护电流互感器安装配置方案必须满足如下要求。

（1）电动机首尾两侧均应安装电流互感器方可构成电流差动保护；

（2）首尾两侧电流互感器之间的电气设备为电流差动保护的保护范围，该保护范围应与预设计的保护范围一致，尽可能减小保护死区范围。

（3）配备差动保护的元件，应在元件各端口配置电流互感器，当各端口属于同一电压级时，互感器变比应相同，接线方式相同。

（4）为防止支持式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线。

4 电机本体两侧安装方式

本方案为在高压电动机本体进线侧和中性点侧分别装设一组同规格的电流互感器，接入微机保护装置构成差动保护。

该方案由于两侧电流互感器与保护装置的距离相等，二次负载几乎相同，从而规避了由于两侧负载不平衡导致的差动误动问题。

此种方案的弊端为保护范围仅为高压电动机本体，只能对电动机定子绕组进行了保护，绕组引出线上的相间短路故障和高压电机电源电缆的相间故障只能依靠电流速断保护作为主保护，速断保护灵敏度相对较低，尤其是高压电缆末端发生两相短路故障时，存在保护拒动的隐患。不符合对重要设备“宁停勿损”的保护配置原则。另外，高压电动机的短路故障多发生在高压电缆与电动机接线柱连接处，正处在差动保护范围之外，两种主保护交叉的薄弱处，对设备安全可靠运行造成一定隐患。

5 “开关柜+电机本体”安装方式

该方案为在高压开关柜内及高压电动机中性点侧附近各装设一组电流互感器，接入微机保护装置构成差动保护。

该方案差动保护范围为压开关负荷侧电流互感器及电动机中性点侧电流互感器之间的所有一次设备，主要包括高压开关负荷侧电流互感器以下的短母线、高压电缆及电动机定子绕组全部。该方案解决了“高压电机本体”配置方案保护范围小的缺点，目前国内大型电动机纵联差动保护均采用的此种电流互感器配置方案。

该方案的缺点为：由于两侧的电缆回路长度不同，导致差动保护所用两侧电流互感器二次绕组所带负载不平衡，成为导致差动保护误动的主要原因之一。解决方案：（1）选用二次额定电流为1A的电流互感器。（2）增大电流回路电流线径，尽量减小电动机中性点侧电流互感器的二次负载。（3）在满足设备整定原则和保证保护灵敏度的前提下，适当增大差动保护整定值的最小动作电流和比率制动系数。

6 案例

现场实际中，由于电流互感器安装位置导致的差动保护误动事件层出不穷，常见的有3种情况：二次回路线接线错误、电流互感器安装位置错误、二次电缆选用错误。下面分别进行分析。

（1）常见的二次回路接线錯误一般有：接入角度不对，保护装置要求180°接线，而错误地接为0°，此种错误一般采用电流互感器二次侧端子接线对调的方式解决；二次回路线路相位不对应，正确的接入方式为首端A相CT二次线对尾部U相CT二次线构成差动回路、首端B相CT二次线对尾部V相CT二次线构成差动回路、首端C相CT二次线对尾部W相CT二次线构成差动回路，实际接线不对应，导致电流差动保护误动作。

典型的电流互感器安装位置错误一般发生在电动机调整转向后，电动机调整转向一般采取调换一次电缆相序的方式，电动机一次电缆调整相序后二次电流回路也应采取相应的调整，否则导致电动机差动保护误动。

二次电缆选用错误也经常发生，典型的错误为线芯横截面积不够，导致二次电流回路超载，从而导致差动保护误动作，因此调试过程中一定要对电流互感器的二次负担进行校核，发现超标时，应采用更换电流互感器容量或增加电流互感器二次回路线横截面积的应对措施。

7 结语

通过以上对电流互感器安装位置与电流差动保护的影响分析和论证，高压电动机差动保护需不仅要考虑安装位置和电流互感器规格两方面的问题，还应对二次电流回路的正确性进行判断。电流互感器安装位置不仅对保护范围产生直接影响还会对差动保护的动作正确性有直接影响；电流互感器的规格将对保护装置的灵敏性产生影响。正确选用合适的配置方案，可以规避不必要的安全事故和经济损失，从而确保电动机和电力系统的安全可靠运行。

参考文献

[1] 葛怀东，姚斌，秦红霞.电动机差动保护误动事故的分析[J].电力设备，2007（11）：65-67.

[2] 刘哲，闫顺康，陈毅航.浅谈电动机差动保护基本原理及事故处理应用[J].水电与抽水蓄能，2015，1（4）：26-30.