10KV配电系统的电流互感器2CT、3CT的比较

10KV配电系统的电流互感器2CT、3CT的比较

摘要：本文简要的分析了10KV民用配电系统中，常用继电保护的必要元器件—

电流互感器数量的选择在单相接地故障的情况，比较了二个和三个电流互感器的继电保护的优缺点，以及关于误动的补充解决方案的探讨。 关键词：继电保护、电流互感器、单相接地故障

我国10KV民用配电系统中，主要采用中性点非直接接地的方式，其中又分中性点不接地方式、经消弧线圈接地方式、经电阻接地方式。均属于小电流接地系统。比较常见的故障主要是单相接地故障。

市场上的配电产品中有二个电流互感器和三个电流互感器两种，而大部分的情况是采用较为经济的做法，只安装二个电流互感器，均安装在A、C两相上。电流互感器主要用来测量电流，由于三相三线供电，只需要测其中两相电流，即可以通过计算矢量和得出另一相的电流。在小电流接地系统中，无论是2CT，还是3CT，从测量和计量两方面来看，均能很好的满足供电要求。实际电网的保护并不是电流决定一切,有时时间/方向更重要，这里不讨论这些方面的问题。

一、电流互感器接线方式

一般线路保护的电流互感器接法为星形接法。

2CT为非全星形接法；3CT为全星形接法。如下图：

2CT 非全星形接法 3CT 全星形接法

非全星形接线方式广泛在中性点不接地的系统中应用。因为在这种系统中，当网路发生一点接地时，还允许继续运行一段时间，如果两条并联线路各有一点发生接地故障，这时故障电流很大，则要求只跳开一条故障线路。

全星形接线方式对各种故障都能起保护作用，当短路电流相同时，对所有故障都同样灵敏，对相间短路动作很可靠，至少有两个继电器动作。因此它主要用于高压大电流接地系统，以及大型发电机、变压器、电动机等作为相间和单相接地的保护。

二、2CT的出发点

对于中性点非直接接地系统，此类系统发生单相接地故障时，故障点的电流比较小，而且三相之间的线电压基本保持对称，对负荷的供电影响不大，在一般情况下允许继续运行1～2小时。当线路发生相间短路故障时，短路电流很大，必须跳掉线路。此时，无论是2CT还是3CT均能很好的跳掉线路。

2CT的做法实际是以尽量保障“中性点非直接接地系统发生单相接地故障时仍可继续运行1～2小时”为基本出发点的。这是采用中性点非直接接地运行的主要优点。

在发生单相接地故障后，其他两相的对地电压要升高√3倍，对设备的绝缘造成了威胁，若不及时处理可能会发展为绝缘破坏、两相短路，弧光放电，引起全系统过电压。因此，在单相接地故障时，一般只要求选择性地发出信号，而不必立即跳闸。但当单相接地对人身和设备的安全有危险时，则应动作于跳闸。 严格地说，在中性点非直接接地系统的放射式的线路上，才更多地采用2CT保护。因为在不同并联支路中发生2点异相接地故障时，为了保障供电可靠性，希望只切除其中的一个故障点。一旦此时采用3CT，那么显然保护都将启动，从而2个故障点均被切除，不能满足继续运行2小时之要求。而采用2CT时，虽然也不是100%的保证只切任一故障点，但它可以有2/3的机会只切除任一线路。剩下1/3的机会依然是把2点故障都切除了。

三、两支路异相接地故障的分析

两支路发生接地故障的情况分同相和异相接地故障。同相的情况实际就是一个系统的单相接地，同样适用上面的出发点。这里针对异相接地情况展开分析。

1、两条并联支路发生异相接地故障（图1）

（图1 两条并联线路各有一点发生异相接地故障）

从图1可以看出，当L1的B相、L2的C相发生接地故障（Db及Dc），对全星形接法两条线路可以同时跳开。而对非全星形接法，只有L2断开、L1不断开。从而能满足中性点不接地系统运行的要求。当并联支路L1、L2分别发生A、C异相2点接地故障时，因为2CT是安装于A、C二相上的，因此这时保护都会动作，同时跳掉支路L1和L2。

两条并联线路两点接地时不完全星形接法的保护动作情况，同时跳掉两条支路的概率是2/6=1/3，剩下的异相2点接地故障占2/3机会，则因与B相（未装CT）有联系，因此B相这一点不会跳掉，可以继续运行一段时间。若为全星形接法时，任何两相接地故障均会跳掉LI和L2线路。

2、两条串联支路发生异相接地故障（图2）

（图2 两条串联线路各有一点发生异相接地故障）

同样可分析如下：

当L3的B相、L2的C相发生接地故障（Db及Dc），对全星形接法（3CT）两条线路都会跳开；而非全星形接法（2CT），只有L2断开L3不断开，能满足中性点不接地系统运行的要求。若并联支路L2、L3分别发生A、C异相2点接地故障时，由于2CT是安装于A、C二相上的，因此这时保护都会动作，同时跳掉支路L2和L3。 两条串联线路两点接地时不完全星形接法的保护动作情况如表2：

以上表格依然是正常动作率2/3，误动率1/3。

根据以上分析，全面考虑，可得出一个结论：非全星形接法（2CT），设备较省，更重要的是对中性点不接地系统的某些接地故障只断开一条线路，能满足运行要求，故在工厂供电系统6～35KV网路中普遍使用，但电流互感器必须一致地装设在A、C两相才能达到上述效果。

从表2也可以看到，串联时，L3作为L2的上级电源，当L3发生A相或C相接地，而L2发生B相接地时，通常情况只是想切除离电源比较远的L2线路，B相无电流互感器，切除不了L2，只能跳L3上级电源来切除L1，造成了越级跳闸，扩大了停电范围。为了弥补2CT接法的缺陷，目前采用了零序差动来解决。

四、 1/3误动的解决方案

由于存在1/3的误动率，目前主要采用上下级变电所的零序差动来解决1/3误动问题。零序差动可以更加精确的进行小电流接地选线。

1. 作为首级变电所的总降压变，其中压进线（即变压器——进线柜）多采用裸铜导线或箱型（管型）母线桥，绝少使用电缆。因此该处发生单相接地的故障率较电缆低的多得多，加之经常有人巡视维护，该故障率可忽略不计。首级变仅存在并列支路出现单相接地故障，因此必须选择2CT模式。在每个馈出线加装零序电流互感器。

2. 电缆进线的二级变，则完全存在1/3误动问题。在二级变进线回路加装一个零序CT，该CT与首级变的馈线CT做差动保护，用以准确选线。传统的小电流接地选线的准确率在消弧线圈投入过补偿后，选线的准确率都不高。而零序差动可以更加精确的选线，精确率非常高。这样二级变的进线电缆如果出现单相接地故障，就可以及时被发现。二级变的馈线也加装零序CT，它可以和三级变的进线做零序差动，由于接地选线的精确，基本杜绝1/3的误动问题。

五、 总结

目前，我国10KV～36KV民用配电设备中大量的采用了2CT，这是较为经济合理的做法，能很好的满足测量和计量的要求。而3CT则用在110KV及以上的中性点直接接地的大电流接地系统中。根据接地系统来选择电流互感器的数量，是有很必要的。

参考文献：

Q/GDW 369-2009 《小电流接地系统单相接地故障选线装臵技术规范》

GB50052-95 《供配电设计规范》

GB50062-92 《电力装置的继电保护和自动装臵设计规范》

JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》