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广西大学工程硕士学位论文 g i s 综合自动化变电站继电保护施工指导与研究 以电力系统基本知识的普及教育。 关键词；g i s 综合自动化变电站继电保护施工典型问题错误案例 普遍性实践性 广西大学工程硕士学位论文g i s 综合自动化变电站继电保护施工指导与研究 t h ed i r e c t i o na n di n v e s t i g a t i o no fg i s s y n t h e s i sa u t o m a t i z a t i o nt r a n s f o r m e r s u bs t a t l 0 nr e l a yp r o t e c t l 0 nc o n s t r u c t i o n a bs t r a c t t h i st h e s i sl i n k sw i t ht h eb a s i ck n o w l e d g eo fe l e c t r i cp o w e rs y s t e m ， e m p h a s i z i n gt oi n t r o d u c eas e r i e so fp r o b l e m sa n ds o l u t i o n si nt h eg i s s y n t h e s i s a u t o m a t i z a t i o nt r a n s f o r m e rs u b s t a t i o n r e l a yp r o t e c t i o n c o n s t r u c t i o n t h et h e s i sa l s om e n t i o na b o u tt h ed i f f e r e n c e sb e t w e e ng i s t r a n s f o r m e rs u b s t a t i o na n dg e n e r a lt r a n s f o r m e rs u b s t a t i o nv i aa n a l y z i n g a n ds u m m i n gu pt h ei m p o r t a n te q u i p m e n t sr e l a yp r o t e c t i o nc o n s t r u c t i o n , w h i c ha r ec u r r e n tt r a n s f o r m e r , v o l t a g et r a n s f o r m e r , b r e a k e r , a c c o r d i n gt o t h es t a t i s t i c sf r o mt h ee x p e r i m e n tr e s u l t m e a n w h i l e ，t h et h e s i sr e s e a r c h a n dd i s c u s st h et y p i c a lp r o b l e m sa n dt h ee r r o re x a m p l e s ，w h i c hi so n l y h a p p e n i n g i nc o n s t r u c t i o nf o rg i st r a n s f o r m e rs u b s t a t i o n c u r r e n t t r a n s f o r m e rm a i n l yp r o b ei n t ot h ea p p r o a c ho fl i n k i n gw i r ea n dav a r i e t y o fe x p e r i m e n t s ，v o l t a g et r a n s f o r m e re m b o d i e st h ed i f f e r e n c e sb e t w e e n g i se q u i p m e n ta n dg e n e r a le q u i p m e n tt h r o u g has e r i o u se r r o r , t h e r ei sa p r o b l e mw es h o u l dp a ya t t e n t i o nt o ，b r e a k e r , s w i t c h i s a n a l y z e d i t s 户西大学工程硕士学位论文g i s 综合自动化变电站继电保护施工指导与研究 c o n t r o l l i n gc i r c u i ta n dl o c k e dc i r c u i t t h et h e s i sh a sb e e nc o m i n gi nb e i n g t h ew o r k i n gr e f e r e n c ef o rg i st r a n s f o r m e rs u b s t a t i o nr e l a yp r o t e c t i o n c o n s t r u c t i o nb ys u m m i n gu pt h e p r a c t i c ew o r k i n ge x p e r i e n c e t h e r e f e r e n c ea r i s e sf r o ms u m m a r y , r e p r e s e n t i n gt h ec o r r e c tc o n s t r u c t i o nf l o w , a v o i d i n gt h er e c o n s t r u c t i o no w n i n gt ot h em i s t a k eo ro m i s s i o n s t a t i s t i c s a sad e t a i lr e f e r e n c e ，o nt h eo t h e rh a n d ，i tp r o v i d e st h ei n f o r m a t i o nf o rt h e c o r r e c tc o n s t r u c t i o n t h eo b j e c t i v eo ft h et h e s i sf o c u so nc a t h o l i c i t ya n d p r a c t i c e ，i ti s r a t h e rm e a n i n g f u lf o rg i st r a n s f o r m e rs u b s t a t i o nr e l a y p r o t e c t i o nc o n s t r u c t i o n a sw e l la s ，i tc a nb eu s e df o re l e c t r i cp o w e rs y s t e m a n dr e l a t i v eb a s i ck n o w l e d g ee d u c a t i o n k e yw o r d s ：g i ss y n t h e s i s ；a u t o m a t i z a t i o nt r a n s f o r m e rs u b s t a t i o n ；r e l a y p r o t e c t i o nc o n s t r u c t i o n ；t y p i c a lp r o b l e m ；f a l s ec a s e ；c a t h o l i c i t yp r a c t i c e 广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用授权说明 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成 果和相关知识产权属广西大学所有。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经 发表过的研究成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研 究工作提供过重要帮助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名： 学位论文使用授权说明 川尹，土月，e t 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容； 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本： 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务： 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 目面时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 论文作者签名：靴 导师签名： 爰e 毒 秒啦月，6 i t 1 1立论依据 1绪论 1 1 1 项目研究的意义 近年来，我国电力工业保持快速发展势头，发电装机容量以每年8 的速度 增长，统计资料表明，我国今后两三年将追加装机3 0 0 0 万千瓦电源建设，年增装 机上升到2 5 0 0 万千瓦，即年增装机可增加3 0 - 4 0 。国外经验表明，由于新技 术快速发展，原先1 5 - 2 0 年更新的在网设备周期，现在几乎每5 年就要更换5 0 o 6 - 6 0 0 6 的在网设备。目前世界上一些发达国家变电站综合自动化技术发展的态 势比较火热，而我国电网基本结构离电网综合自动化还有不小距离，需进行较长 期的技术改造，才能逐步实施综自化，达到较高水平。而在目前的变电站技术改 造中，g i s 成套设备将逐渐成为首选产品。g i s 设备有体积小、成套性强、占地面 积小、易于安装建设、可靠性高、维护量小等优点。g i s 设备由于是在室内安装， 抗湿热、腐蚀性气候、高海拔、高寒等严酷环境条件的能力明显强于常规站；在 城市繁华地带利用较小的空间建站，保障供电可靠性，g i s 设备的优势非常明显的 体现出来。但是，在我国尤其是在广西的变电站中，g i s 综和自动化变电站为数还 不多，很多电力施工单位对于g i s 变电站的施工经验还不是很丰富。g i s 设备的 高集成度和相对于常规设备较为复杂的二次接线，图纸设计方面与常规站不相同， 以及直观性不强等特点，可能会使施工人员在施工中感到困惑，一时无从下手。 因此，深入了解g i s 设备的现状和发展趋势，了解g i s 设备的结构原理和二次接 线，了解g i s 变电站的施工方法和注意事项就是十分必要和迫切的。 1 1 2 国内外研究现状 g i s 设备主要是指除了主变压器以外的一次设备，绝大多数是包括了电流互 感器、电压互感器、断路器、隔离开关、接地刀闸、母线等设备，这些设备被安 放在严格密封的钢结构套管内，并灌注六氟化硫气体作为绝缘。例如一个典型双 第1 页 回路进线、单母线分段的1 1 0 k vg i s 综合自动化变电站，一套g i s 成套设备，就 已经包括了除主变外的全部1 1 0 k v 一次设备。g i s 设备越来越向着体积尽量小， 结构尽量紧凑，绝缘性能尽量好，造型尽量美观，掌控尽量简单方便的方向发展。 国外的g i s 设备的制造工艺明显优于国内厂家，性能也更好，可靠性也更高。但 是，越是朝着这样的方向发展，g i s 设备从外部看上去，就越是不美观，尤其在 二次安装发面，比常规设备有着更高要求，而且一旦出错，整套g i s 设备有可能 一起损坏，使施工方承受很大的损失。 任何工程的施工进度，如果有详细的作业指导书作为依据，往往可以得到事 半功倍的效果。对于建设g i s 综合自动化变电站，目前还比较缺乏系统的作业指 导书，大半还是依靠工程师的经验进行施工。一般来说，工程师有丰富的常规变 电站施工的经验和相应的作业指导书，但是套用到g i s 综合自动化变电站的施工 中就未必合适，甚至有可能发生错误，导致设备的损坏或送电的失败。 国内外关于g i s 综合自动化变电站施工的方式研究的资料比较匮乏，本文将 结合电力系统理论和实际工作经验，对g i s 综合自动化变电站继电保护施工方式、 过程、技术特点、注意事项等进行探讨。 1 1 3 本课题研究的意义 本文的最终目的，是为了给g i s 综合自动化变电站施工提供帮助，形成类似于 g i s 综合自动化变电站二次施工的作业指导书，揭开g i s 设备看似神秘的面纱， 消除施工单位、施工人员对于g i s 综合自动化变电站施工，特别是继电保护施工 的陌生感和恐惧感。有了详细的指导，面对今后越来越多新建或技改的g i s 综合 自动化变电站，施工人员就不会手足无措，就可以尽可能避免设备损坏的事故发 生。 第2 页 1 2 研究方案 1 2 1 研究目标 本文针对g i s 综合自动化变电站施工的理论与实践，力求突破常规理论模式， 通过具体的实例分析，具体的设备安装调试过程，尽可能通俗易懂的阐述g i s 站 的继电保护施工方法、建站过程、技术特点、注意事项等，将理论融合到实践当 中，最终形成g i s 综合自动化变电站建站继电保护施工的作业指导书。 1 2 2 研究内容 结合南宁市最新建设的g i s 综合自动化变电站建1 1 0 k v 城东变的实际工作经 验，内容设计继电保护施工的各个方面。具体内容如下： l 、电流互感器的相关内容，包括电流互感器的原理、接线方式、电流回路试 验方法、错误案例分析等，说明在看不到具体的设备时如何确认电流互感器能正 确可靠工作。 2 、电压互感器的相关内容，包括电压互感器的原理、接线方式、电压回路、 试验方法、错误案例分析等，说明在看不到具体的设备时如何确认电压互感器能 正确可靠工作。 3 、断路器、隔离开关、接地刀闸的相关内容，包括这些设备的原理、接线情 况、控制回路，闭锁回路、试验方法、错误案例分析等，说明在看不到具体的设 备时如何确认这些设备能正确可靠工作。 1 2 3 技术路线( 应用研究) 或研究方法( 理论研究) 由于本文主要是结合理论，面向实际的工作，所以主要是走应用研究的技术 路线。在介绍如何进行g i s 综合自动化变电站继电保护施工的同时，也穿插介绍 了一些电力系统的基本知识和原理，对于提高施工人员的技术能力有很大的帮助。 通过大量的实例，错误的理解和纠正错误的过程，深刻的反映出应用研究的痕迹。 1 2 4 实验方案 第3 页 本文是结合实际工作编写的，所有实验均是在实际工作中完成的。一个g i s 变电站的电气设备，在正式投产前，要经过大量的实验，如针对电流互感器的伏 安特性实验、变比实验、极性实验等；针断路器的开关特性实验、整组传动实验； 针对隔离开关、接地刀闸的传动实验、闭锁实验等等。文章中将具体展示实验报 告的内容和相关信息，具体介绍各类实验的方式方法。 第4 页 2 1 简介 2 电流互感器 电流互感器( c u r r e n tt r a n s f o r m e r ) ，简称t a ，在电力系统中仍普遍沿用原简 称c t 。电流互感器的作用是将电力系统一次侧的大电流，转变成二次侧的小电流， 供给继电保护装置、测控装置及计量电度表使用。电力系统中广泛采用的是电磁 式电流互感器，它的工作原理和变压器相似，原边绕组与副边绕组之间只有磁的 联系，没有电的联系，匝数少、线径粗的绕组是作为原边绕组与被测量的电路串 联连接，而匝数多、线径细的绕组接二次负载，实际上就是一台工作在短路状态 下的升压变压器，因为原边绕组匝数少、副边绕组匝数多。然而之所以实际电流 互感器的副边绕组电压没有升压，是因为它的副边所带的负载阻抗很小，基本上 是工作在短路状态。电流互感器在工作状态时副边绕组绝对不能开路，否则会感 应出很高的电压，击穿绝缘，危及设备或人身安全。因为在工作状态的电流互感 器，副边电流产生的磁通和原边电流产生的磁通互相去磁，使铁芯中的磁通密度 就能维持在较低的水平，此时电流互感器的副边电压就很低；而当副边开路的时 候，原边的电流保持不变，副边电流为零，副边电流所产生的去磁磁通也就消失 了，这样，原边电流全部变成了励磁电流，使电流互感器的铁芯严重饱和，就会 在副边产生很高的电压。而且由于铁芯的骤然饱和使铁芯损耗急剧增加，导致电 流互感器本体严重发热，绝缘有可能被烧毁，甚至发生爆炸2 3 。 电流互感器是电力系统中极其重要的一次设备。电流是电力系统运行状态监 视、故障判断最重要的依据，二次电流通过电流互感器的变比，归算到一次侧， 真实准确地反映出一次侧运行设备的电流情况，是一、二次设备间模拟量联系的 纽带。正因为电流互感器的重要性和接线不正确所产生的危险性，在变电施工和 验收时都格外重视，针对性的试验也比较多，最重要的是伏安特性试验，变比试 验和极性试验t 1 3 1 。 电流互感器的变比就是一、二次额定电流之比，也就是电流归算的系数，二 第5 页 次侧测量的电流值，乘以电流互感器的变比，就是一次侧的实际电流值，一般情 况下，二次侧的额定电流为1 安或5 安 1 ，在广西电网中规定为5 安。例如，一 次侧额定电流为6 0 0 安，那么电流互感器的变比就是6 0 0 5 ，选用这个变比的电流 互感器，当一次侧流过的电流为6 0 0 安时，二次侧感应出的电流就为5 安；反过 来也是一样，当测量n - 次电流回路中有5 安电流流过，就说明了一次侧电流达 到了6 0 0 安。理论上说，电力系统中设备电压等级越高，流过的电流就越小，所 用电流互感器的变比也应该越小，但电压等级越高的设备，所带的负荷就越重， 流过的电流也就越大，而且相同的电压等级，相对母线还有进线与出线的区别， 所以选用多大变比的电流互感器，通常是由调度结合该设备所带的负荷电流实际 情况来决定。另外，电流互感器还可以通过一、二次的接线方式来选择不同的变 比。一次侧通过电流互感器联片的串联、并联方式改变选择变比，二次侧通过二 次线圈接线柱的改变来选择变比，这里主要介绍二次侧的变比选择功能。如图所 示： 图2 - 1 通过改变二次接线方式选择c t 交比示意图 f i g 2 - 1b yc h a n g i n gt h ew a ys e c o n d a r yw i r i n gd i a g r a mt h a nt h ev a r i a b l es e l e c t i o nc t 示意图中，p l 、p 2 端为一次接线端，s l 、s 2 、s 3 端为二次接线端。假定通过 一次绕组的电流为6 0 0 安，对于二次绕组而言，如果选择s l 、s 2 接线端接线形成 闭合回路，流出电流为5 安，那么这样接线时电流互感器变比即为6 0 0 5 ；如果选 择s 1 、s 3 接线端接线形成闭合回路，因为绕组匝数增加，流出的电流必定大于5 第6 页 多广l 艮t。 ， = ) 陀 安，假定为1 0 安，那么此时电流互感器的变比就变为6 0 0 1 0 ，即3 0 0 1 5 。通过分 析知道，当二次接线端串入的绕组匝数越多，电流互感器的变比就越小。 电流互感器二次绕组还有不同的准确级区别，一般来说，共分为0 2 级、0 5 级、l o p 级等几个大类t 1 5 1 。在这些准确级里，o 2 级是精度较高的等级，误差范围 不大于圭o 2 ，主要提供给计量电度表使用；0 5 级要求误差范围不大于士o 5 ， 主要提供给测量、系统运行监视使用；l o p 级供给保护使用，精度也较低，例如 最常见的保护使用等级1 0 p 1 0 级，前面的1 0 指的是该准确级在额定准确限值一次 电流下的最大允许复合误差的百分数标称，p ( p r o t e c t i o n ) 表示保护，后面的l o 是准确限值系数，i o p i o 的意思就是当一次电流是额定一次电流的l o 倍时，该绕 组的复合误差不大于士1 0 。例如变比为6 0 0 5 的电流互感器，保护级i o p i o 级就 表示当一次电流为6 0 0 0 安时，该绕组的复合误差不大于士1 0 。 电流互感器的二次绕组必须工作在短路状态，对于接入相应二次设备的电流 回路，通常都已经在设备内部直接短接或通过内部配线在端子排短接起来；对于 备用的二次绕组，则必须直接用铜导线将抽头短接，称之为将电流回路封起来。 如果一个绕组有多个抽头，也就是有多个接线柱可以选择变比的时候，当某个变 比对应的电流回路已经闭合，其他的抽头就不能再短接了。电流互感器的二次绕 组必须有且仅有一点接地，原因有二，其一是为了保证安全，其二是为了避免故 障分流。 在1 1 0 k v g i s 变电站中，1 1 0 k v 侧电流互感器整体封装在s f 6 气缸内，与所 有其他1 1 0 k v 一次设备是一个统一的整体，无法独立分隔开来，不如常规变电站 那么直观方便，这就给完成电流互感器的接线和试验工作带来了相当大的困难， 增加了工作量，也增加了发生错误的可能。下面就结合实际工作遇到的种种问题， 积累些教训，总结些经验。 第7 页 2 2 电流回路接线 常规变电站的电流互感器通常是独立配置的，通过导线和其他一次设备形成 物理连接。二次绕组的接线柱在电流互感器底座附近，电缆敷设到位，就可以将 二次电流接回端子箱。这整个过程都由我们自己把握，如电流互感器要看过铭牌， 否则不能保证变比的正确性，准确级的正确性和极性的正确性；电缆都要对过电 缆芯，确认无误后才接线，才能保证电流回路的闭合等。而g i s 设备就很不一样， g i s 设备有一个总的控制柜，称之为汇控柜，1l o k v 侧有两个进线间隔，一个母联 间隔，每个间隔有一个汇控柜，不仅间隔内所有断路器、隔离开关、接地刀闸控 制回路里的电缆、继电器、空气开关、接触器都在汇控柜内，二次电压电流也已 经通过厂家电缆配线，从互感器的二次接线柱接回到汇控柜，少了对这一段电缆 的把握，也就少了对电流互感本体的把握，我们的工作经验还不够丰富，出现了 相当多的问题。 城东变l l o k v 进线间隔电流互感器副边共四组绕组，对应不同的准确级别， 分别给主变差动保护、主变高后备保护、l l o k v 进线间隔电流测量和l l o k v 进线 间隔电能测量使用；每组绕组共四个抽头，分别对应不同的变比。我们一开始对 设备和原理都不是很熟悉，按照常规变电站的施工模式，敷设好了从汇控柜到其 他屏柜的电缆后，根据设计图纸，针对电流回路完成了接线。如图所示： ( + e 0 3 a f 0 1 ) + e 0 1 a f 0 1 一x c la 、，土 对应的原理图号内接设备端子号外接回路编号 0 4 t d g z l 7 也0 4 3 - 2a g l o t l o ：1 s 1l 0 4 t d 6 2 1 7 c e 0 4 3 2a g l o - t i o a ：l s 22 4 1 l 0 4 t 0 6 2 1 7 - c e 0 4 3 - 2 a g l 0 一t i o a ：l s 33 0 4 t d g z l 7 - c e 0 4 3 2 g 1 0 - 1 1 0 4 i l s 44n 4 l l 0 4 t d 6 2 1 7 一c e 0 4 3 - 3 g l o - t i o b ：1 s 15 # 0 4 t d g z l 7 - c e 0 4 3 3 a g i o - t i o b ：l s 26b 4 l l 0 4 t b 6 2 1 7 c e 0 4 3 3 g 1 0 一t 1 0 b ：1 s 3 7 0 4 t d g z l 7 屯0 4 3 3a g l 0 - t l o b ：1 s 48n 4 1 1 0 4 t ) g z l 7 - c e 0 4 3 - 3 g l o - t l o c ：1 s 19 0 4 t d g z l 7 _ c e 0 - 4 3 - 3a g l o - t l o c ：1 s 21 0c 4 l l 可丽0 6 2 1 7 一c e 0 4 3 - 3a c i o - t i o c ：l s 3l l 0 4 t d g z l 7 - c e 0 4 3 3a g l 0 一t l o c ：1 s 41 2n 4 l l 0 4 t d g z l 7 屯0 4 3 4a 6 1 0 - t i o a ：2 s l 1 3 图2 - 2 电流回路设计接线图( 局部) f i g 2 2c u r r e n tc i r c u i td e s i g nw i r i n gd i a g r a m ( 1 0 c a l ) 第8 页 我们先来了解一下图纸。e 0 1 是汇控柜的编号，实际就是1 1 0 k v # 1 主变进 线1 0 3 间隔汇控柜。括号内有e 0 3 标识，意思是编号e 0 3 的汇控柜，实际就是1 1 0 k v # 2 主变进线1 0 4 间隔汇控柜也按照此图纸接线，1 1 0 k v 母联1 0 0 间隔是e 0 2 汇控 柜，其电流接线有另外的图纸。图中可以看到，a 、b 、c 三相电流互感器副边l s 绕组共四个抽头，分别为1 s 1 、1 s 2 、1 s 3 、1 s 4 ，根据前面的介绍，l s 绕组可以选 择三个变比。很显然，设计接线是接到了1 s 2 、1 s 4 两个抽头，1 s 2 抽头为电流流 出端，1 s 4 抽头为电流流入端，三相的1 s 4 端短接，将电流回路闭合，由1 根n 4 1 1 引去装置。如果三相1 s 4 不短接，实际电流回路是开路的，这一点非常重要。在 此处没有出现电流回路接地线，说明这一组电流用于主变的差动保护模拟量输入， 主变差动保护为了避免各侧电流在不同地方接地产生分流，一般统一在保护屏内 接地。如该绕组电流回路原理图所示： 图2 - 3电流回路原理图( 差动保护一侧) f i g 2 - 3 c u r r e n tc i r c u i ts c h e m a t i c s ( d i f f e r e n t i a lp r o t e c t i o ns i d e ) 结合原理图就很清楚的知道，三相1 s 4 抽头的短接线，即原理图最左侧这根 闭合电流回路的连线，这根线如果没有，电流回路必然开路。接地端在右侧，说 明接地点在电流回路装置侧，如果在左端接地，则说明接地点在电流回路源头侧。 接线图给出的是1 0 3 间隔电流回路的局部，实际如前所述，电流互感器副边有四 组绕组，也就是还有2 s 、3 s 、4 s 绕组，每个绕组都有四个抽头。设计图纸将所有 电流流出端接在s 2 抽头，流入端接在s 4 抽头，除差动保护、后备保护组电流外， 测量和计量组电流的n 在汇控柜内短接并接地1 1 9 1 0 由于设计和我们的经验都不够丰富，而且从原理上看，图纸本身并没有任何 问题，于是我们就按设计图完成了接线。结果后来临近验收，进行自检的时候才 第9 页 发现，这样的接线方式其实存在着很多很大的错误。 首先是准确级，按照设计的本意，电流互感器副边绕组1 s 一4 s 组应该是对应 l o p 2 0 、l o p 2 0 、0 5 、0 2 级，分别用于差动保护、后备保护、测量和计量，可是实 际的电流互感器完全不是这样，它的副边绕组1 s 一4 s 组对应的是o 2 、0 5 、l o p 2 0 、 l o p 2 0 级，这就是由于我们不用敷设从电流互感器副边抽头至汇控柜的电缆，导致 遗忘了要查看互感器的铭牌，对互感器本身并不了解造成的。这个错误使我们必 须更改电流接线，1 s 、4 s 组对换，2 s 、3 s 组对换。接过线的人都知道，端子排从 上到下，接线的位置不一样，电缆芯留的长度也不一样，从端子排上部换到下部 好换，因为电缆芯够长，而从下部换到上部就很难了。所以我们实在无可奈何， 只好重新敷设了电缆，加大了工作量，浪费了材料，更重要的是因为翻工，使工 作人员的心情很坏，大大影响了正常的工作进度。在自检的时候才想起要去查看 电流互感器的铭牌，是工作上的一个重大失误，尽管有设计图纸，我们做为施工 方，仍应该有这样的觉悟和义务，提醒自己和设计设备材料要与图纸相对应，图 纸一定要能真实反映设备的情况。当我们按照互感器的准确级重新完成了接线， 也重新配好了短接线和接地线，本以为问题已经解决，谁也没有想到，互感器接 线错误的问题才刚刚露出了冰山一角。 随后我们进行了电流互感器极性试验。电流互感器的同极性端子的标注采用 减极性标注，其含义是当同时从一、二次绕组的同极性端子通入相同方向的电流 时，它们在铁芯中产生的磁通方向相同，这样原边的电流和副边的电流就能有相 同的相位，因此副边电流接入必须符合减极性接法。所谓减极性接法，即一次电 流流入端，与二次电流流出端为同名端，如果在一次侧加入带方向性的电流，在 二次侧用指针型万用表按正方向测量，指针正向偏转，说明二次侧是按减极性接 法接入；指针反响偏转，说明二次侧是按加极性接法接入，即一次电流流入端与 二次电流流入端为同名端，这样是错误的，必须更正。具体的试验意义、试验方 法将会在第三节中有详细的解释，这里只是强调通过试验发现的问题。我们进行 极性试验，发现有些绕组极性是正偏，有些绕组极性是反偏，有些绕组指针表根 本没有任何反应。一次测通过的电流是一样的，二次侧的绕组竟然会有这么大的 差别，说明要不就是电流互感器本身有问题，要不就是我们的接线有问题。我们 做为施工方，当然是先排除我们自身出错的可能，才能去怀疑设备本身有故障。 于是我们决定进行变比试验。 第1 0 页 电流互感器变比试验，我们习惯称为“通一次”，这里的“一次”是一次侧的意 思。简单的说，变比试验就是在电流互感器一次侧加不带方向的电流，在二次侧 进行测量，应能测量到按照接入的互感器变比感应出的符合变比大小的二次电流。 例如，当电流互感器接入变比为6 0 0 5 时，通常在一次侧加大小为6 0 安的电流， 二次侧电流应为0 5 安。与极性试验一样，在这一节我们注重发现的问题，下一节 再具体说明试验方法。准备进行变比试验的时候，我们才想起来一个一直没有注 意的问题：按照设计给出的接线方法，目前互感器接入的变比究竟是多少? 前文已经说过，电流流出端接在s 2 抽头，流入端接在s 4 抽头，而当我们查 阅了厂家提供的电流互感器相关资料后发现，根本没有这样的变比接入方法。资 料上说明：4 s 1 、4 s 2 组变比为4 0 0 5 ，4 s 1 、4 s 3 组变比为6 0 0 5 ，4 s 1 、4 s 4 组变 比为8 0 0 5 ；3 s 1 、3 s 2 组变比为4 0 0 5 ，3 s 1 、3 s 3 组变比为6 0 0 5 ，3 s 1 、3 s 4 组变 比为8 0 0 5 ：2 s 1 、2 s 2 组变比为4 0 0 5 ，2 s 1 、2 s 3 组变比为6 0 0 5 ，2 s 1 、2 s 4 组变 比为8 0 0 5 ；1 s 1 、1 s 2 组变比为3 0 0 5 ，1 s 1 、1 s 3 组变比为4 0 0 5 ，1 s 1 、1 s 4 组变 比为6 0 0 5 。观察这组数据就知道，按照设计给出接在s 2 、s 4 抽头，所得出的变 比即便是满足6 0 0 5 ，也是没有任何说服力的，而且计量绕组l s 和其他绕组变比 又不一样。一般一个电流互感器不会对不同的二次绕组接入不同的变比，要统二 互感器变比，计量组就必须改线。 下一个问题紧接着出现了，我们究竟该接入一个怎样大小的电流互感器变 比? 电流互感器变比决定了保护装置的定值，我们施工方和设计均无权决定，唯 一的有决定权的是供电局调度保护科计算保护定值的工程师。我们通过电话，向 他说明了现场的情况，并将可能接入的电流互感器变比告知给他，但他的答复是 暂时还不能确定，需要等待。他可能是要根据负荷情况做一个综合的判断，这的 确需要时间，可是我们不能因为要等这个变比而把工作停下来，不去解决已经发 生的问题，因此我们一定要接入一个变比，工作才能继续。显而易见，可能形成 变比都统一的只能是4 0 0 5 和6 0 0 5 两种接法，根据这个变电站l o k v 的出线很多， 负荷会比较重的特点，我们决定接入6 0 0 5 的互感器变比。最后的事实证明了，我 们当时的这个决定是正确的。绕组4 s 、3 s 、2 s 接入的抽头应该是s 1 、s 3 ，绕组 l s 接入的抽头应该是s 1 、s 4 。这是两个进线间隔，还有母联间隔。母联间隔的电 流互感器的变比也是这样，除计量组接入抽头是s 1 、s 4 外，其他组均接入s l 、 s 3 ，所不同的是母联间隔一共有两个电流互感器，分别在母联1 0 0 断路器两侧， 第1 1 页 靠近1 0 3 进线间隔一侧的电流互感器有两个二次绕组；靠近1 0 4 进线间隔- t l i 的 电流互感器有三个二次绕组，计量绕组正是在这一侧。这里会提到母联间隔，是 因为母联间隔电流互感器的接线比进线间隔更为复杂。 知道该接在哪个抽头还不行，还得知道哪根电缆芯应该接在哪个抽头。简而 言之，参考图2 、图3 ，差动保护电流4 l l 组，应接在1 s 1 、1 s 3 两个抽头，a 、b 、 c 三相是相对应的。但是编号为a 4 1 l 、b 4 1 1 、c 4 1 1 的电缆到底是应该接在1 s 1 还是1 s 3 昵? 我们是应该把三相1 s 3 短接起来接n 4 1 1 ，还是应该把三相1 s 1 短接 起来接n 4 1 1 昵? 这就又涉及电流互感器的极性问题，为了避免重复，在此就不多 解释了，只是给出最后的结果，a 4 1 1 、b 4 1 1 、c 4 1 1 应该接在三相的1 s 3 抽头，把 三相1 s l 短接起来接n 4 1 1 ，进线间隔的其他绕组也是类似。当然计量组则是4 s 4 抽头为流出端，4 s 1 抽头为流入端。母联间隔给1 号主变保护用的电流组和计量接 法与上面所述的一样，但是给2 号主变保护用的电流组就不一样了，应该电流流 出端接在s l 抽头，s 3 抽头短接，接电流流入端。 经过了长时间的查阅资料和分析，经过多次改动，我们终于完成了电流回路 的接线，由于各种情况考虑得很全面了，我们相信这次的接线应该是正确的了。 于是我们开始进行变比试验，验证电流回路和互感器变比的正确性。意外的事情 再次发生了，我们在给b 相电流互感器一次侧加6 0 安电流时，有的绕组电流数值 是正确，而有的绕组却根本测量不出电流。这是为什么呢? 其实仔细想想就能知道，既然有些绕组是正确的了，说明变比就应该是这样 接法。没有电流，只能是二次的电流回路没有闭合所致。那电流回路为什么不闭 合? 无非就是以下几个原因：第一，电流端子排上的联片是否断开了；第二，接 线时是否虚接，导线和端子排没有良好接触，有夹到导线胶皮的现象；第三，我 们的外部回路原理是否正确；第四，外部回路的接线是否正确，电缆芯是否一一 对应，是否发生弄错电缆芯的情况；第五，是否在端子排上有应封接而未封接的 短接线或短联片；第六，厂家的配线是否正确；第七，电流互感器该组绕组是否 损坏。这些原因都可以逐一进行排查，按照我们的经验，一般情况下遵循这个排 查次序：先检查自己的回路，后检查厂家的回路；先检查端子排上的回路，后检 查电缆回路；先检查回路，后检查设备。 根据这个原则，第一、第二、第五点假设，通过检查端子排就可以排除，第 三点只能是再次考虑和论证，如果提不出具有说服力的反对意见，也只能先排除。 第1 2 页 第四点需要查看电缆和对线，如果还查不出问题，我们还可以采用甩开外部回路， 直接短接绕组的办法，确定是哪一段的电缆出错。如果所有的回路都正确，而且 已经直接短接都绕组出线的抽头上，仍未能测量出电流，才能确定是绕组损坏。 当我们在汇控柜故障绕组处甩开我们的二次电缆，直接在端子排上短接时， 重新通一次，仍然不能测量到电流：而在电流互感器二次绕组接线柱上，甩开所 有二次回路直接短接时，通一次测量电流大小正确。这说明是从电流互感器接线 柱到汇控柜这一段厂家电缆对线不正确，于是又要进行对线和改线。这段电缆到 汇控柜中间还有航空插头，对线改线颇为繁琐，又花费了很多时间和精力。正如 本节开头所说，就是这一段电缆不由我们敷设，就忽略了很多东西，给施工过程 增加了很多麻烦，这是进行g i s 变电站二次施工必须注意的问题，不能因为不直 观就忽略对设备本体的了解，相反的，正因为看不到，才要对其了解更深入，才 能对其有更充分的把握。对于电流互感器来说，它的可接入变比、接入的极性、 绕组的等级是非常重要的参数，是进行施工前就应该完全弄清楚的。 第1 3 页 2 3 电流互感器试验 我们针对电流互感器，通常必须要完成三个试验：伏安特性试验、极性试验 和变比试验，实际上，这三个试验的确是应该按照上面的顺序依次进行的。伏安 特性试验要求电流互感器原边开路，甩开副边负载，在副边绕组通入电流，测量 副边绕组上的电压降，或者在副边绕组加电压，测量副边绕组上的电流。保护装 置允许的电流互感器数值误差不能超过1 0 ，合格的电流互感器经过伏安特性试 验，作出的特性曲线，在铁心磁通饱和之前，应满足误差在数值l o 以内。如果 被试验电流互感器的伏安特性不合格，就只能要求厂家进行更换，后面的其他试 验也就没有再进行的必要了。 电流互感器原边和副边绕组的绕向用极性符号表示，常用的电流互感器极性 都按减极性原则标志，即当电流同时通入原边和副边绕组同极性端子时，铁心中 由此产生的磁通同方向，因此，当系统原边电流从同极性端流入时，电流互感器 副边电流从副边绕组的同极性端流出。继电保护装置对采样到的电流是进行方向 判断的，如果电流的方向不正确，就会导致保护拒动或误动，造成事故。所以只 有先检验了极性，保证接入保护装置的电流互感器副边绕组极性正确，才能去检 验变比和二次电流回路的正确性。否则，如果先校验了变比和二次电流回路，才 发现极性不正确，那么进行改接线后，还要再次校验二次电流回路的正确性。 变比试验最主要的作用就是检验变比和二次电流回路的正确性。事实上，当 试验中电流互感器副边绕组开路时，原边的电流是加不上去的；如果电流回路有 分流，那么在副边测量的电流值是不能满足变比的。通过了这个试验，说明电流 互感器变比和二次电流回路就已经满足了运行的要求。当然，如果有足够的条件， 可以在原边通入足够大的一次电流，变比试验还可以配合伏安特性试验来共同校 验互感器的1 0 误差曲线。根据实际的经验，一个变比为3 0 0 5 的电流互感器， 一次电流要加到8 0 0 安左右的时候才出现饱和，所以对于变比为6 0 0 5 ，或者更大 的电流互感器，通入如此大的电流，没有特定的设备是很难实现的。 对于g i s 成套设备，其电流互感器二次绕组的接线柱其实是可以直接看到的， 它通常出现在电流互感器所在气室顶部的一个接线盒内，用盖子封好，做伏安特 性试验和常规独立电流互感器没有什么区别。本文主要针对极性和变比试验，介 绍一下我们的试验方法，回答上一节遗留下来的一些问题。 ， 第1 4 页 电流互感器的极性试验我们称之为“打极性”，在一次侧通入带方向性的电流， 在二次侧测量二次电流的方向。一些价格比较昂贵的电流互感器专用试验仪是可 以按照电流输出端子的正负极，直接输出有特定方向的一次电流，然后将二次电 流也按正负方向接回试验仪，就可以直接显示出极性是正极性还是负极性。在当 时施工阶段，我们没有这样的仪器，所以还是使用老办法，用电池通电流。变比 试验也是在电流互感器一次侧通入大电流，但可以不再需要考虑方向。在常规变 电站中，导线在电流互感器两端一夹，很容易就可以实现在一次侧通电流。可是， g i s 设备中的电流互感器根本不能独立出来，导线不可能直接夹在电流互感器两 端，那怎么办昵? 要回答这个问题，我们还是先来观察一下这个变电站1 1 0 k v 侧 的主接线图，当时我们也是根据主接线图，结合一次设备想出办法的。 图2 4 就是变电站1 1 0 k v 侧的主接线图，1 1 0 k v 进线1 0 3 间隔电流互感器的 位置位于1 0 3 3 隔离开关和1 0 3 断路器之间，类似的，1 0 4 间隔电流互感器的位置 位于1 0 4 3 隔离开关和1 0 4 断路器之间。而母联1 0 0 间隔在1 0 0 断路器两侧都有电 流互感器。 图2 - 4 ；1 1 0 k v 侧主接线图 f i g a - 41 1 0 k vs i d eo ft h ew i r i n gd i a g r a m 就1 0 3 间隔来说，既然在电流互感器两端无法直接接导线，合上1 0 3 3 隔离开 关和1 0 3 断路器，如果能够让电流流过这两个设备，那么电流必然能够流过电流 互感器。然而，1 0 3 3 隔离开关和1 0 3 断路器也是密封在六氟化硫( s f 6 ) 气室里面 的，也没有能够外接导线的地方。有了这个思路，是不是我们可以把目光放得更 第l s 页 长远一点，在离电流互感器更远的地方找到突破口呢? 通过反复观察这套g i s 设 备，我们发现在设备末端，也就是1 0 3 5 7 接地刀闸的位置，有三块铝片，一头通 过螺帽固定在设备内部伸出的螺杆上，另一头也用固定在设备外壳上，而且还有 相色牌。我们很快反映过来，是不是这个接地刀闸通过铝片，连接已经接地的设 备外壳，实现接地? 万用表的测量证实了我们的猜想。其它接地刀闸的接地位置 都是在设备内部，惟有这个接地刀闸接地是在外部，这当然不是偶然，这种接地 叫“快接地”，不仅有单独的气室，甚至还有一定的灭弧功能，目的就是保证快速可 靠的接地。有了这个发现，实际上所有问题都迎刃而解。解开1 0 3 5 7 接地刀闸外 部的三块接地铝片，将一侧导线夹在伸出的螺杆上，另一侧导线直接接地。此时 如果要给1 0 3 间隔电流互感器通一次电流，只要合上1 0 3 5 7 接地刀闸、1 0 3 5 刀闸、 1 0 3 3 刀闸、1 0 3 开关、1 0 3 1 8 接地刀闸，电流就能流过电流互感器，实现“打极性” 和“通一次”的目的。1 0 4 间隔与此类似，就不再解释。至于1 0 0 间隔，其实也很简 单，无非就是多合几个隔离刀闸和断路器而已，通过主接线图很容易就能看出来。 问题似乎已经得到解决，看似很简单，其实其中仍然有矛盾。因为g i s 设备 的隔离开关、接地刀闸都是电动操作，这里面存在着相互闭锁的关系，不仅有电 气闭锁，还有机械闭锁1 1