電流互感器計量二次回路開路的分析

黃嶠 尹春梅 許映春 詹樺 龍小琦 李淑婉

【摘 ?要】如果電流互感器發(fā)生二次開路，就會導致一次電流的迅速增加，使得鐵芯嚴重飽和，燒壞電流互感器，嚴重威脅到人身及設備的安全。所以有必要分析電流互感器計量二次回路開路有關內容。

【關鍵詞】電流互感器;計量;二次回路;開路

1分析電流互感器計量二次回路開路存在現(xiàn)象

1.1儀表指示異常現(xiàn)象

在電流互感器計量二次回路開路時，三相電流表的指示會不一致，功率表的指示變小，計量表計的轉速減小，甚至會停止轉動。電流互感器計量二次回路處于半開路狀態(tài)時，即電流互感器接觸不良時，計量表計的指示會時有時無。所以遇到上述情況時，要認真分析相關計量表的指示及電流互感器的運行狀態(tài)。當變壓器原邊負荷與副邊負荷的指示相差較大，且電流表的指示相差也較大時，可以根據(jù)電流偏低的一側有無接觸不良現(xiàn)象，判斷是否發(fā)生開路故障。

1.2出現(xiàn)放電、打火現(xiàn)象

電流互感器計量二次回路開路，會在電流互感器的端子及元件線頭等位置存在放電和打火的現(xiàn)象。電流互感器處于開路狀態(tài)時，電流互感器二次回路會產(chǎn)生高電壓，高電壓會導致互感器的接線柱、接線端子以及二次回路元件接頭出現(xiàn)打火現(xiàn)象，甚至會發(fā)生絕緣擊穿的現(xiàn)象。

1.3電流互感器有異味

當電流互感器嚴重發(fā)熱，同時產(chǎn)生異味、噴油以及冒煙的情況時，可以使用紫外線測溫儀監(jiān)測電流互感器的工作狀態(tài)，但是該監(jiān)測結果在電力負荷較小時不太明顯。在電流互感器計量二次回路開路時，電流互感器會由于磁飽和嚴重，使鐵心溫度過高，導致電路互感器的外殼溫度升高，導致電路互感器的內部絕緣由于受熱產(chǎn)生異味，嚴重時電流互感器會冒煙燒壞。

2分析產(chǎn)生電流互感器計量二次回路開路的原因

2.1工作人員的誤操作

在對電流互感器進行檢修時的操作失誤，也會導致電流互感器計量二次回路開路現(xiàn)象發(fā)生。當工作人員在檢查電流互感器運行狀態(tài)時，如果沒及時發(fā)現(xiàn)繼電器內部的接頭沒接好，或忘記恢復甩開的線頭，都會留下安全隱患，導致電流互感器產(chǎn)生開路現(xiàn)象。除此之外，由于空氣原因的影響，致使室外的端子箱與接線盒受潮、端子的墊片與螺絲銹蝕嚴重時，造成電流互感器計量二次回路開路。

2.2接線端子排的質量和結構的不合格

當電流互感器計量二次回路中的接線端子排的質量與結構達不到相應標準的時候，電流器在運行過程中就會出現(xiàn)旋轉螺桿與底板螺孔接觸不良的現(xiàn)象，導致電流互感器開路。電流互感器內部存在彈簧式的電流端子，當彈簧出現(xiàn)質量問題時，即使把旋轉螺桿擰到底，也會導致電流端子接觸不到底板，從而導致電流互感器接觸不良除此外，旋鈕式電流端子壓板的膠木長度超出標準長度，也容易導致電流互感器開路，由于膠木長度過長，會使旋轉端子的金屬片壓在膠木套上，不能接觸到壓板的金屬片，發(fā)生接觸不良現(xiàn)象，使電流互感器處于開路狀態(tài)。

2.3一次電流過大

當用戶的負荷突然增大時，會導致電流互感器的一次電流迅速增加，導致電流互感器的開路點位置，出現(xiàn)電流端子絕緣擊穿現(xiàn)象，發(fā)熱燒毀端子，進而導致電流互感器二次回路開路，燒毀電流器。

3分析電流互感器計量二次回路開路的方法

3.1工作人員要嚴格遵守規(guī)范

工作人員在短接二次回路時，要嚴格遵守安全工作監(jiān)護制度，保證在作業(yè)時一人操作，一人監(jiān)護。操作時必須穿絕緣鞋，戴絕緣手套，使用帶絕緣柄的工具進行操作，禁止在電流互感器與開路點間進行任何的操作。

3.2明確發(fā)生開路現(xiàn)象的電流回路

在處理問題時，工作人員要先確定電流互感器中，哪組電流回路發(fā)生了開路，并明確開路的相別對電流互感器保護裝置正常工作是否存在影響，退出可能誤動的保護裝置。當電流互感器中用于母差保護的裝置出現(xiàn)打火現(xiàn)象時，應立即申請中調，退出電流互感器的母差保護裝置，同時甩開刀閘的位置切換量，使該組電流互感器的回路退出母保，然后根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采取相應的措施。

3.3短接二次電流的處理方法

短接二次電流端子時，為了降低作業(yè)的危險性，應減小一次負荷電流。在電流互感器損害嚴重時，要轉移負荷，停電檢查與處理電流互感器。電流互感器存在旁路時，使用旁路供電，保證供電的可靠性。短接二次電流的位置應選擇開路打火處附近的二次端子，將電流互感器封好后，檢查與處理開路點。在短接二次電流端子時，應使用短路線或專用短連片，禁止使用熔絲或一般導線纏繞二次電流端子。

3.4根據(jù)短接現(xiàn)象判斷短接效果

如果在短接過程中出現(xiàn)火花，短接有效，故障點在短接點以下的回路中;如果在短接過程中沒有產(chǎn)生火花，證明短接無效，故障點在短接點以上的回路中，可以根據(jù)此特點來縮小排查的范圍。

4分析故障案例

某220kV變電站的主變?yōu)槿ψ?，各側額定電壓分別為220kV，110kV和35kV，保護配置為“雙套電氣量+單套非電氣量”。為了配合主變保護裝置35kV側二次回路搭接工作，運行人員依調度命令將主變35kV側斷路器停電，220kV與110kV側斷路器帶電運行;與此同時，將第一套電氣量保護改停用狀態(tài)，而第二套電氣量保護和非電量保護投跳閘狀態(tài)。當?shù)谝惶纂姎饬勘Ｗo35kV側斷路器二次回路搭接完成后，專業(yè)人員在戶外端子箱對電流回路進行單相通流試驗時，發(fā)現(xiàn)在保護屏后利用鉗形表測得電流為0A。在排除試驗儀器故障的因素后，初步判斷為電流二次回路存在異常。后經(jīng)分析，確定主變保護裝置的電流二次回路存在開路故障。

4.1原因分析

主變保護裝置電流二次回路實際接線情況如圖1所示。其中，保護屏后端子排4-7外側用電流連片短接，端子排8內側是根據(jù)供電公司反措要求的一點接地位置。當主變某側斷路器電流投入保護裝置時，按照運行規(guī)程需將保護屏前與其對應的電流試驗端子用短接件分別進行短接，即SDA1與SDA2，SDB1與SDB2，SDC1與SDC2，SDN1與SDN2分別短接，且SDA2與SDB2，SDB2與SDC2，SDC2與SDN2斷開。此時，TA二次電流流通路徑為：端子箱→保護屏后端子排→保護屏前電流試驗端子→保護裝置→保護屏后端子4→端子箱N相，電流二次回路處于閉環(huán)狀態(tài)。其中，A相電流流通路徑如圖1中實線箭頭所示。當主變某側斷路器電流不投入保護裝置時，按照運行規(guī)程需將保護屏前與其對應的電流試驗端子用短接件分別進行短接，即SDA2與SDB2，SDB2與SDC2，SDC2與SDN2分別短接，且SDA1與SDA2，SDB1與SDB2，SDC1與SDC2，SDN1與SDN2斷開。此時，二次電流流通路徑為：端子箱→保護屏后端子排→保護屏前電流試驗端子→保護屏后端子8，電流無法流回端子箱N相，電流二次回路處于開路狀態(tài)。其中，A相電流流通路徑如圖1中虛線箭頭所示。

4.2電流二次回路開路的危害

主變的斷路器若在停電狀態(tài)下，其電流二次回路開路并不影響系統(tǒng)運行。而該故障案例中，由于220kV與110kV側斷路器帶電，運行人員按照操作票將220kV和110kV側電流退出第一套電氣量保護裝置后，導致220kV和110kV側二次電流繞組開路，會嚴重威脅人身、電網(wǎng)和設備的安全。具體分析如下：電流二次回路閉環(huán)狀態(tài)下，TA二次繞組接近于短路狀態(tài)，二次電流對一次電流產(chǎn)生去磁作用，勵磁電流小，鐵心中總磁通小;二次回路開路狀態(tài)下，TA空載運行，一次電流作為勵磁電流，使鐵心內的磁通密度劇增。一方面，二次側將感應出很高的電壓，可能使絕緣擊穿（如燒壞電流端子及接線頭等），威脅作業(yè)人員的安全。根據(jù)電流二次回路開路電壓計算公式估算可知，故障案例中主變保護裝置電流回路開路故障時，開路電壓最大可達103V數(shù)量級。另一方面，因鐵心磁飽和以及磁通的非正弦性，使硅鋼片振蕩而且振蕩不均勻，影響TA的性能，同時發(fā)出較大的噪聲。當負荷較大時，鐵耗增加，導致鐵心過熱，使內部絕緣層受熱嚴重，出現(xiàn)發(fā)熱、異味、冒煙等異?，F(xiàn)象，嚴重時燒毀TA。所幸當時運行狀態(tài)下主變負載較小，并未引起設備嚴重故障。

4.3故障處理

（1）方案1：更改保護屏后電纜接線。將端子箱至保護屏后端子排的電流N相電纜從端子4移至端子8，如圖2所示。主變某側斷路器電流投入保護裝置時，二次電流流通路徑為：端子箱→保護屏后端子排→保護屏前電流試驗端子→保護裝置→保護屏后端子排→保護屏前電流端子SDN1→保護屏前電流端子SDN2→保護屏后端子8→端子箱N相;不投入保護裝置時，二次電流流通路徑為端子箱→保護屏后端子排→保護屏電流試驗端子SDN2→保護屏后端子8→端子箱N相，二次電流回路始終處于閉環(huán)狀態(tài)。

（2）方案2：更換電流短接連片。將保護屏后端子排上端子4—8短接，而保護屏端子排外接電纜接線方式保持不變，見圖3。

主變某側斷路器電流投入保護裝置，二次電流流通路徑為：端子箱→保護屏后端子排→保護屏前電流試驗端子→保護裝置→保護屏后端子4→端子箱N相;不投入保護裝置時，二次電流流通路徑為端子箱→保護屏后端子排→保護屏前電流試驗端子SDN2→保護屏后端子4→端子箱N相，二次電流回路始終處于閉環(huán)狀態(tài)。

（3）方案3：更改運行操作票。修改運行操作票，無論主變某側斷路器電流是否投入保護裝置，保持保護屏前電流試驗端子SDN1與SDN2始終為短接狀態(tài)。主變某側斷路器電流投入保護在裝置時，二次電流流通路徑為：端子箱→保護屏后端子排→保護屏前電流試驗端子→保護裝置→保護屏后端子4→端子箱N相;不投入保護裝置時，二次電流流通路徑為：端子箱→保護屏后端子排→保護屏前電流端子SDN2→保護屏前電流試驗端子SDN1→保護屏后端子4→端子箱N相，二次電流回路始終處于閉環(huán)狀態(tài)。

5結語

通過本文的分析，了解電流互感器在開路狀態(tài)下的伴隨現(xiàn)象與開路產(chǎn)生的原因，并掌握電流互感器計量二次回路開路的解決方法，縮小故障的排查范圍，按照相應規(guī)范進行短接二次電流的工作，減小經(jīng)濟損失。因此工作人員要在處理電流互感器開路問題時，充分考慮上述解決問題的方法，提升電力系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]裘愉濤，凌光，王一，等.浙江電網(wǎng)220kV及以上交流保護十年運行狀況綜述[J].浙江電力，2017，（9）.

[2]肖勇，周尚禮.電流互感器二次回路故障智能檢測方法研究與設計實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2010，（12）：115-120.

[3]姚慧，吳文聯(lián)，吳靖.一種基于自耦原理檢查多抽頭電流互感器二次接線的方法[J].浙江電力，2015，（11）：1-4.

[4]馬偉，吳靖，章瑋明，等.基于多源信息的輸電線路故障定位新方案[J].浙江電力，2017，（8）：24-28.

[5]錢碧甫，林高翔，徐惜瓊，等.一種CT二次回路開路測試裝置的研究[J].電力科學與工程，2014，（7）.

[6]王松，兀鵬越，孫鋼虎，等.電流互感器二次回路端子松動故障分析[J].華電技術，2015，（4）.

[7]談強.電流互感器二次側開路的危害及對策[J].廣東電力，2009，（7）：54-57.

[8]郭自剛，稅少洪，徐婷婷，等.電流互感器二次回路短路導致差動保護動作機理分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2013，（2）.

[9]刁敏，劉五林，兀鵬越，等.電流互感器二次開路過電壓事故分析及探討[J].電工技術，2015，（3）.

（作者單位：廣東電網(wǎng)有限責任公司潮州供電局）