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化工厂厂用配电系统施工CT极性判断与调校

文档作者：李阳文档来源：中海壳牌石油化工有限公司		更新日期： 2026年05月11日	点击数：
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上一篇：化工分析和检验中的主要难题和应对措施研究

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163
电力工程技术
引言
某化工厂厂用配电系统改造，使用发变组作为发、
配电设备，接入35kV Ⅰ段工厂配电系统，同时在发电机
出口配一台厂用工作变压器（10.5/6.3kV配电等级），供
6kV Ⅰ段和Ⅱ段厂用配电系统，发电机组的启动电源直
接从化工厂原6kV母线通过35kV变压器引入35kV Ⅰ段，
作为启动/备用电源。
此化工厂厂用电升级改造项目中发配电电气设备种
类较多，各电气设备配置的保护类型也较多，在电气主
系统中，电流互感器的安装方式、二次接线情况、极性
判断与设备的各类保护设置及保护装置动作判断密切相
关，特别是发电机、三卷变的差动保护、逆功率等保护
功能能否提供安全保障，依赖于电流和电压互感器相应
的极性判断和接线所决定的电压和电流相位关系。本文
分析了配电设备各种保护功能所要求的电流互感器极性
关系和接线情况，并通过在电气一次主回路模拟通电，
方便快捷直观判断其极性和对应保护接线的正确性。
一、电流互感器的极性
应用于交流回路中的电流互感器，通过其交流一次
系统大电流的方向时刻在正负两个坐标轴上变动。电流
互感器的极性通俗说是：某一时间点，电流互感器一次
侧的某个端部通过的系统电流在坐标轴上的方向与此互
感器二次侧的某一端感应出的电流在坐标轴上的方向同
步，即一次二次侧对应的两个端部在坐标方向上在任意
时刻方向相同，表互感器对应的一次和二次的端子即定
义为同极性端，或同名端。一般情况，常用L1作为互感
器一次侧线圈的首端标识，L2作为其尾端标识；K1则为
对应电流互感器二次侧线圈的首端标识，K2其二次侧线
圈尾端标识。L1和K1即称之为同极性端，L2和K2也为同
极性端。
电流互感器的同极性端（或为同名端）判别，简单
快捷的方法是：用1.5V 干电池做电源，依次连接一个开
关与电流互感器的一次侧线圈的两端，形成一个可以用
开关控制闭合的电回路，互感器二次侧线圈的两个端部
和一个阻值高、量程大的机械式直流电压表两端连接，
构成一个测量感应电压的回路。观察机械直流电压表指
针在开关闭合瞬间同步的正反偏转，来判断对应一二次
端子为同名端。
二、电气设备与电流量有关的保护设置工作原理及
极性要求
1.差动保护工作原理及其极性要求
（1）差动保护工作原理
正常工作情况下，流入设备和流出设备的负荷电流
相同，设备两侧电流经电流互感器变换为小电流输入保
护装置，差动电流为零或为较小的不平衡电流。外部故
障，正常情况下，设备流过的故障电流会增大很多，对
应检测的差动电流与不平衡电流会跟随着变大。由于制
动电流随外部故障电流呈线性增大，所以差动电流整定
的动作边界值也相应增大，使实际差动电流因未达到差
动电流整定的动作边界值而不误动。在电气设备内部故
障或异常时，差动保护能够有较高的灵敏性，使保护装
置可靠运行。
纵差动保护作为发电机或变压器的主保护，保护发
电机或变压器各部分的设备。发电机保护的电流取样点
引自发电机尾部和出线处安装的CT，发电机纵差动保护
的电流设定值为：计算差动保护范围外部区域在发生短
路时产生的不平衡电流值，并将该值乘以一定的系数作
为设定值。
（2）差动保护极性要求
为确保差动保护可靠动作，在差动回路中配置的电
流互感器，其一二次绕组的接线和极性必须满足一定的
要求，当内部出现故障时，差动保护配置在各侧的电流
互感器二次电流在进入保护装置后应变成同方向，对应
的进入保护装置的二次电流可以合成叠加，合成电流全
化工厂厂用配电系统施工CT极性判断与调校
李　阳　　中海壳牌石油化工有限公司
【摘　要】在化工厂厂用配电系统中，发电机、变压器、开关柜、电缆等电气设备的保护功能（如差动、逆功率等
保护）能否提供安全保障，依赖于对应电流互感器极性判断和接线决定的电压和电流的相位关系。基于
此，本文对各电气设备保护用电流互感器的极性关系及接线情况进行了阐述，并分享了通过一次模拟通
流验证电流互感器正确接线的方法。
【关键词】厂用配电系统；电流互感器；极性判断；接线调校
【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2025.02.055
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电力工程技术
部流经差动保护装置，总电流值即为差动电流值，它应
大于保护设备任何一侧的二次电流值（对应的制动电流
值），使差动保护更可靠。
在正常运行或发生差动保护区域以外的电气故障
时，差动保护所配置的电流互感器产生的二次电流在进
入保护装置后，两者的相位应相差180°，差动电流经保
护装置合成后电流值很小，差动保护处于制动状态（此
时任一侧的二次电流即制动电流值较大），按差动保护
极性接线检验生成的电压与电流的六角图中，当外部接
线正确时，六角图显示的设备首尾端或电源侧和负荷侧
的电流在相位上将相差180°（未考虑变压器原副边侧绕
组星三角影响）。
2.发电机逆功率保护特点及其极性要求
发电机逆功率保护基于发电机运行特性，区分发电
机是运行在发出电能工况还是在吸收电能工况，也称为
功率方向保护。在正常运行工况下，发电机运行在发电
状况，其发出的功率供负荷端消耗，功率方向为发电机
侧流向母线，当发电机出现异常时，如失磁或其他一些
因素，发电机就转变为从电力系统吸收电力的电动机运
行方式，发电机出现逆功率。发电机逆功率保护极性要
求在发电机正常运行时，电压与电流在向量关系上应为
正向，在产生逆功率时，电流应反向电压方向。
3.复合电压闭锁电流保护的特点及其极性要求
电力系统出现故障时，通常情况是系统电流的瞬时
增大，并伴有电压的波动，数值变小，过流保护就是通
过检测并判断系统故障时电流变大数值，并与设定动作
值进行比较并判断而实现的。但是由于大容量用电设备
启动时也有电流波动，且数值也会突然在变大，从而
有可能使保护装置误判，进而造成开关的误动，为防
止这种情形出现，通常在保护设定中增加电压元件。
复合电压闭锁电流保护即在电流达到设定值（正序电
流大于设定值）后，对应的电压值也必须满足设定条
件（通常是正序要小于设定的数值，一般是额定电压的
60%～65%；负序电压大于设定值；二者是或的关系；
满足其一即可），保护动作。复合电压闭锁电流保护相
当于电压元件与电流元件的组合，不要求电压量与电流
量有一定的相位关系。
4.其他电流量保护、测量电流量的极性要求
测量电流互感器的测量电流要与系统电压配合参与
电量的计量，所以测量电流互感器的二次电流要与一次
电流一致，在系统正常运行情况下与电压量保持正向关
系，作为备用电流互感器的二次电流要与一次电流一
致，在系统正常运行情况下与电压量保持正向关系，其
他单纯用于电流保护的互感器的二次电流一般要与一次
电流方向保持一致。
三、化工厂厂用电气设备配套保护电流互感器的二
次接线施工步骤及确认
现场确认相关电气设备电流互感器的一次安装方
式，即电流互感器的L1和L2端与供电线路（母排、动力
电缆）的具体连接方式，并同步通过试验完成电流互感
器的极性确认，核实配套电流互感器一、二同名端正确
性及与设计图纸的准确性。
确定化工厂电力系统正常运行情况下系统一次电流
的正方向，通常以电源侧向负荷方向为正向，即确定各
设备各电压等级正极性点，各配电设备以靠近电源侧为
电压正极性点。
根据电气设备配套的电流互感器的一次绕组安装具
体情况（互感器一次侧L1与L2安装方向与系统一次电流
正方向的关系），互感器一次绕组两个端点靠近电源侧
的一段L1或L2为正极性点，进而根据设备保护配置的
需要确定对应的电流互感器的二次引出线正确的接线方
式。某一电气设备的保护可能要与其他设备共用一组电
流互感器，部分保护需用两组电流互感器，要综合考虑
各种保护对电流互感器极性的要求，使电压与电流达到
确定的相位关系，以便使此电流互感器二次侧引出接线
能够匹配与其配套的保护装置的接线要求和极性要求。
四、某化工厂主要电气设备电流互感器的极性关系
及接线情况说明
某化工厂配套发电机的继电保护与电流量相关保护
类型具体如下：差动保护、逆功率保护、复合电压闭锁
电流保护。
发电机差动保护，其在发电机首尾端配置的电流互
感器为第5组和第12组，其中第5组电流互感器不仅用于
差动保护采样，也用于逆功率保护的互感器电流采样，
逆功率保护要确保发电机正常运行时，电压与电流在向
量关系上应为正向，在产生逆功率时，电流应反向电压
方向，因发电机逆功率保护和差动保护采样的第5组电流
互感器，必须保证电流采样进保护装置的二次电流与一
次电流同方向，故当一次电流由电流互感器一次侧绕组
L1端流向L2端，对应的二次电流应由与L1端同名端的K1
端流入保护装置的首端，保护装置的尾端接互感器二次
端子K2。第12组电流互感器，应使采样进保护装置的二
次电流与一次电流反方向，一次电流由电流互感器的L2
端流向L1端，二次电流应由与L2端非同名端的K1端流入
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电力工程技术
保护装置的首端，确保了进装置的二次电流方向与一次
电流方向。保证了作为差动保护使用的第12组、第5组电
流互感器在一次电流方向相同时，二次电流在输送进保
护装置时电流方向是相反的，在保护装置内合成差动电
流为零。某化工厂厂用配电设备中升压变压器1B与电流
量有关的保护类型如下：差动保护、复合电压闭锁电流
保护。
升压变压器1B的差动保护电流互感器配置有第6组、
第1组和第9组，分别位于变压器的电源输入10kV侧、负
荷输出35kV侧和10kV侧，按差动保护配置，在变压器一
次电流为流向负荷侧为正向时，二次电流在保护装置中
的差流为零。所以变压器电源输入10kV侧（1F发电机出
口处电流互感器），用于差动保护的电流互感器一次正
向为L1到L2，则应保证电流采样进保护装置的二次电流
与一次电流同方向，二次电流应由与第6组电流互感器
L1同名端的K1端引入保护装置，变压器负荷输出35kV
侧，保证电流采样进保护装置的二次电流与一次电流反
方向，其一次电流正向为L2到L1，则二次电流应由与第
1组电流互感器L2非同名端的K1端引入保护装置，同理
变压器负荷输出10kV侧，保证电流采样进保护装置的二
次电流与一次电流反方向，二次电流应由与第9组电流互
感器L1非同名端的K2端引入保护装置。用于测量和备用
的第2组、第4组电流互感器接线应保持二次电流与一次
电流同方向，保护装置的二次端接线是由电流互感器L2
同名端的K2端引出并接入。
化工厂高压厂变压器2B保护配置的极性关系。高压
厂用变压器2B与电流量有关的保护类型有：差动保护、
复合电压闭锁电流保护。
变压器2B的差动保护电流互感器配置为第15组、第
19组和第21组，分别位于变压器的电源输入10kV侧、负
荷输出厂用6kV侧Ⅰ段和厂用6kV侧Ⅱ段。所以变压器
电源输入10kV侧，一次侧正向为L1到L2，二次侧接线应
从电流互感器L1同名端的K1端引出线，变压器负荷输出
6kV侧Ι段，19组互感器的一次侧电流由L2流向L1时，
其二次电流应由与电流互感器L2非同名端的K1端引入保
护装置，变压器负荷输出6kV侧Ⅱ段，21组互感器的一
次侧电流由L2流向L1时，故保护用二次电流应由与电流
互感器L2非同名端的K1端引入保护装置。其他测量及备
用回路应确保一二次同向。
化工厂原厂1#主变3B三卷变压器保护配置的极性关
系：在此改造升级项目中，原厂1#主变3B增加了中压侧
与新增35kV变电所之间的联络母线，原1#主变3B的差动
保护就增加了中压侧的母线分支，新增的第25组电流互
感器作为3B变压器差动保护一侧的采样用互感器，此互
感器的接线方式必须与原配置的3B变压器高低压侧差动
保护用电流互感器接线方式配合一致，从系统一次电源
流向看，35kV侧作为变压器电源输入点，引入保护装置
的二次电流与一次电流在方向上应该相同，即应由25组
互感器L1同名端的K1端引入保护装置。由于主变110kV
侧互感器为封闭的六氟化硫开关柜，不便于检查。可检
查主变6kV低压侧对应差动保护用电流互感器一次安装
方式，明确互感器一次和二次接线的具体的方式，原则
上此6kV低压侧电流互感器二次电流的接线应与变压器
35kV侧在二次电流接线在方向上相反，据此可进一步判
断35kV侧电流互感器二次接线的正确性。关于联络柜其
他电流互感器接线方式以与一次电流方向相同为准。
五、在电力系统中模拟一次通电来检验配套电流互
感器接线的正确性
在此改造项目中，由于电流互感器较多，二次线路
接线较多，特别是差动保护中，相关的几组互感器接线
又有一定的关系，难免出现线路接线错误的情况，并且
部分电流互感器为穿芯型安装，与供电母线安装较近，
一旦母线供电，很难再次停电，若由于电流互感器接线
错误要求停电处理，将影响原定计划和施工进度，所以
在送电前验证接线的正确性尤其重要。
在项目施工中，在电气配电主设备安装结束，所有
二次施工也完成后，项目已具备机械交工阶段。在最终
整体送电前，可以通过在电气一次主回路模拟通电，检
查在微机保护中采样进保护装置的电压、电流等电气
量，判断在保护装置显示屏中看到相应的数值及角度，
进而验证电流互感器极性接线、保护正确性。
六、结语
电流互感器作为基本采样元件，是继电保护功能正
确实现的基础，其二次接线的正确性对电气设备保护的
可靠操作至关重要。在厂用配电设备中，通过事前对电
流互感器的安装方式检查试验，分析其接线方式，并通
过送电前的一次模拟通电试验，直观可靠地判断电流互
感器二次接线的正确性，确保项目送电按期一次通过。
参考文献：
[1]刘学军.继电保护原理（第二版）[M].中国电力出版
社，2007.
[2]肖耀荣，高祖绵.互感器原理与设计基础[M].辽宁科学
技术出版社，2003.

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