一起電流互感器故障引發(fā)的思考

萬 欣，李彥吉

（北京鐵路局 石家莊供電段，河北邯鄲056002）

在牽引變電所的高壓配電裝置中，電流互感器作為計（測）量、保護測控裝置模擬量的提供裝置，其運行正常與否，直接關系到保護裝置動作的可靠性，從而影響到電力機車乃至地方供電系統(tǒng)的安全運行。在今年測控裝置檢修試驗中就發(fā)現(xiàn)了一起電流互感器運行異常的現(xiàn)象，險些對行車安全構成威脅，值得思考分析。

1 故障概況

2011－04－06石家莊供電段檢修車間在進行磁縣變電所213饋線保護綜合自動化改造和春檢作業(yè)中，因已對測控裝置本體的精度、可靠性以及整定值進行了測試，試驗人員在213CT本體傳動時，沒有斷開2次線圈與測控裝置試驗端子，發(fā)現(xiàn)施加1A電流時、測控裝置本體顯示0.6A，2次線圈分流較大為總電流的40%；甩掉CT 2次引出線，測試正常。隨即檢查了2次電纜、插頭等多個位置并對CT進行了絕緣電阻試驗未發(fā)現(xiàn)異常，測量2次回路直流電阻與其他設備也無明顯差別。

213DL帶負荷運行后，測量了保護回路、計（測）量回路實際電流，發(fā)現(xiàn)保護回路電流較測量回路小40%，也就是說在饋線出現(xiàn)接地短路時213保護將因為檢測到的電流偏小而拒動，將導致主變壓器低壓側斷路器越級跳閘，影響磁縣—柏莊間上下行25km接觸網供電，隨即對CT進行了更換。

2 現(xiàn)場調查分析

2.1 電流互感器工作特性［1］

電流互感器的原繞組串聯(lián)于1次電路內，并且其匝數(shù)W1很少，通常只有一匝或幾匝，因此，原繞組中的電流完全取決于1次電路內的負荷電流，而與電流互感器副繞組內的電流無關。電流互感器副繞組的匝數(shù)則較多，為原繞組的若干倍，因此，2次電路內的電流I2遠小于一次電路內的電流I1。

電流互感器副繞組所接負載全是儀表和繼電器的電流線圈，其阻抗值很小，與副繞組本身阻抗相比，可忽略不計，因此，電流互感器正常工作時，其副邊工作在近似短路狀態(tài)，相當于變壓器副邊的短路運行。

2.2 現(xiàn)場試驗

為了進一步了解CT 2次線圈的分流情況，于2011－05－26和2011－06－17在黃粱夢變電所的主變壓器高壓側和饋線側的CT本體上分別進行了試驗，試驗接線圖如圖1所示。

在A處分別加1A、3A、5A、7A的電流，分別在CT側串入A1、測控裝置側串入A2兩個電流表，來測量CT本體和保護的分流情況。

在變壓器CT采用LCWB－110／W2、300／5時，測試結果如表1。

表1 主變壓器CT分流測試表

在饋線CT采用LZZB－27.5、1 000／5時，測試結果如表2。

表2 饋線CT分流測試表

從表1，表2可以看出，在不甩掉CT 2次引線的情況下：

（1）施加小于1A電流的情況時，CT 2次測基本不分流或者說測量不到。

（2）施加2A以上電流時，CT 2次側出現(xiàn)分流現(xiàn)象，但所占比例較小，約為總數(shù)值的0.1%左右，按現(xiàn)有保護測控裝置3%誤差考慮，不會影響到測試的精度。

（3）如果測試中存在分流較大，類似上例故障中出現(xiàn)的分流達到40%時，可以確定CT本體出現(xiàn)故障。

3 CT測試方法探討

對CT的試驗分為極性試驗、勵磁特性試驗和比差、角差的測定試驗，這些是衡量判定其性能好壞的標準。

3.1 極性試驗

CT的極性試驗是在交接和大修時進行的，當運行中CT 2次回路的設備出現(xiàn)故障時也常進行此項試驗。CT的極性非常重要，如不正確，將會使接入該回路的具有方向性的儀表如功率表、電能表等指示錯誤，使方向性繼電保護失去作用甚至誤動作，故在檢驗CT性能時首先驗證其極性是否滿足運行的要求，我們對磁縣變電所的故障CT用直流法進行了試驗，結果正確、未發(fā)現(xiàn)異常。

3.2 勵磁特性試驗［2］

對電流互感器進行勵磁特性試驗時，其1次線圈開路，并以額定頻率的正弦波形的電壓加于互感器的2次線圈上，由小到大逐點增大電流，并記錄相應的電壓，然后根據(jù)電流、電壓值繪成U2＝f（I0）關系曲線。試驗接線及勵磁特性曲線如圖2和圖3。

圖2 CT勵磁特性試驗原理接線圖

測得的勵磁特性曲線應與出廠試驗或同類型互感器測得的結果比較無顯著差別。例如，由圖3可以看出，曲線1的電流互感器比曲線2的容量大，而磁縣變電所故障CT試驗曲線3表明其2次線圈存在匝間短路，并可明顯看出有短路匝的CT曲線與正常電流互感器的曲線相比，在曲線飽和以前電壓值已顯著降低。遇到這種情況，可進一步用電流互感器的比差、角差試驗結果進行綜合分析。

圖3 CT勵磁特性曲線

3.3 討論

通過對電流互感器的勵磁特性和比差、角差的分析，可以判斷電流互感器的好壞，但這些項目的測試只在交接、大修或繼電保護有特殊要求時進行，現(xiàn)場的檢修班組并不配備相應的儀器。

我們將磁縣變電所故障CT委托供電局試驗所進行了試驗，結論是本體損壞、已不能使用，保護回路2次線圈存在匝間短路或線間絕緣降低現(xiàn)象。

4 結束語

近幾年間京廣線石家莊—安陽段牽引變電所出現(xiàn)了3起CT本體故障引起的斷路器越級跳閘問題，考慮到設備已運行十幾年，存在老化的現(xiàn)狀，可增加CT 2次回路直流電阻測量與歷年值比較不應有較大的變化；在對CT有懷疑時應增加電流互感器勵磁特性試驗。雖然試驗規(guī)程對這兩項試驗沒有嚴格要求必須進行，但出現(xiàn)像磁縣變電所這樣的問題時現(xiàn)場采取將設備先投運、負荷后再進行檢查的方案，一則危及設備安全運行，如出現(xiàn)CT爆炸等；二則若差值較?。ㄈ?0%），可能判斷為其他原因（如誤差）所致，此時如果勉強投運，很可能加重故障發(fā)展程度，擴大故障范圍。

以往我們認為，在進行2次保護傳動時，為了防止CT分流影響測試精度，基本上采取了試驗中甩掉CT 2次線圈的方法，從試驗情況來看、沒有太大的實用意義。而采取CT 2次并聯(lián)的方式，可以用交流電流檢查出CT 2次線圈有無匝間短路等問題，且其1次線圈只有一或幾匝，不存在產生高電壓危及檢修試驗人員人身安全的問題，具有較好的推廣性。

［1］周澤存，等.高電壓技術［M］.北京：中國電力出版社，2005.

［2］何其光.電力及牽引變電所試驗［M］.北京：中國鐵道出版社，1994.