电流互感器二次开路故障分析及处理方法

1、华 中 电 力2007年第 6期 第 20卷 各类分析查询 。作为网省公司的客户端 , 地市公司完成以下内容 。 年度建议综合计划上报省公司 ; 月 、 季度综合计划完成情况上报省公司 。 国家电网公司综合计划系统最终选择国网公司 数据交换平台 。 作为过渡阶段 , 系统选用了数据采集 转换传输集成工具 , 该工具完成网省公司同国网公司 的数据交换 。 主要功能是 : 网省公司的年度建议计划数据 、 月度季度完成 情况数据及分析报告上传到国网公司 ; 国网公司的年度综合计划数据及文件文档下 达到网省公司 ; 数据传输过程中进行了加密 。这样 , 系统就较好地完成了 “ 两级中心三层应 用 ”

2、, 将国网 、 网省 、 地市的综合计划管理构成了一个 整体 。电流互感器二次开路故障分析及处理方法 刘 强(广东电网惠州供电局 , 广东 惠州 516001摘要 :电流互感器与普通变压器不同 , 电流互感器一次绕组的匝数很少 , 通常只有一匝到几匝 , 它的一次串接到被测电 路中 , 流过被测电流 。 电流互感器倘若二次发生开路 , 一次电流将全部用于激磁 , 使铁芯严重饱和 。 交变的磁通在二次线 圈上将感应出很高的电压 , 其峰值可达几千伏甚至上万伏 , 这么高的电压作用于二次线圈及二次回路上 , 将严重威胁人 身安全和设备安全 , 甚至绕组绝缘因过热而烧坏 , 保护可能因无电流而不能反

3、映故障 , 对于差动保护和零序电流保护则 可能因开路时产生不平衡电流而误动作 。 通过对电流互感器二次侧开路的一些现象的分析 , 提出了具体的处理方法 。 关键词 :电流互感器 ; 开路 ; 危害 ; 处理中图分类号 :TM452文献标识码 :B 文章编号 :1006-6519(200706-0042-02Fault Analysis and Solution of SecondaryOpen Circuit for Current TransformerLIU Qiang0引 言电流互感器是根据磁势动平衡方程设计的 , 在磁 导率 为常量的前提下 , 即可认为是工作于磁化曲线 极其狭窄的线性

4、区的特殊变压器 。 它的作用是将一次 侧大电流变换成二次侧统一的标准小电流 , 有利于与 仪表配合进行电流 、 电能测量 , 与继电器配合进行系 统过流 、 过负荷及短路保护 。 最重要的是使仪表 、 继电 器保护装置与线路高压隔离 , 以保护人员和设备的安 全 , 但电流互感器二次开路运行也会给电力系统带来 诸多不安全因素 。1电流互感器工作原理电流互感器的结构和基本原理如图 1所示 。 它由 铁心 、 一次绕组 、 二次绕组 、 接线端子及绝缘支持物组 成 。 它的铁心是由硅钢片叠制而成的 。 电流互感器的 一次线圈与电力系统的线路相串联 , 能流过较大被测 电流 I1, 它在铁心内产生交

5、变磁通 , 使二次线圈感应出 相应的二次电流 。 若忽略励磁损耗 , 一次线圈与二次线圈有相等的安匝数 :I1N 1=I 2N 2。 电流互感器的电流比 k=I 1/I 2=N 2/N 1。 电流互感器的一次线圈直接与电力系 统的高压线路相连接 , 因此电流互感器的一次线圈对 地必须采用与线路的高压相应的绝缘配合 , 以保证二 次回路的设备和人身安全 。 二次线圈与仪表 、 继电保 护装置的电流线圈串接成二次回路 。图 1电流互感器结构原理图收稿日期 :2007-08-14作者简介 :刘 强 (1978- , 男 , 陕西渭南人 , 电气助理工程师 , 工学学士 , 从事变电运行工作 .&qu

6、ot;""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""第 20卷2007年第 6期2电流互感器开路运行的危害2.1开路运

7、行分析电流互感器原绕组的匝数很少 , 通常只有一匝到 几匝 , 它的一次串接到被测电路中 , 流过被测电流 , 这 个电流与普通双绕组变压器的一次侧电流不同 , 它与 电流互感器二次侧负载无关 , 只决定被测电路负载大 小 。 而副绕的匝数比较多 , 它与电流表或其它仪表串 联成闭合回路 , 二次侧是处于短路运行状态 , 也就是 一次侧电流 I 1, 不随二次侧电流 I 2的变化而变化 , I 1只取决于一次回路的电压和阻抗 。 正常工作时一次绕 组的磁势只有一小部分作为空载磁势 I 0N 1, 铁心串磁 通很小 , 二次绕组中的感应电压不大 。 如果一次侧负 荷不变 , 增大二次回路的阻抗

8、, 则二次回路电流 I 2和磁 势将减小 , 空载磁势 I 0N 1和磁通必然增大 。 如果电流互 感器二次开路 , 即 I 2=0, 则 I 2N 2=0。 由磁平衡方程式 :I 1N 1+I 2N 2=I 0N 1可得 I 1N 1=I 0N 1式中 I 电流 ;N 线圈匝数 。 这时 , 一次电流全部为激磁电流 , 即 I 1=I 0, 单位磁 路长度 (每 cm 的激磁安匝 I 0I 1很大 , 结果使铁心中磁 通密度 B 增加很大 , 铁心饱和 。 实际上在交流情况下 , 电流将由 “ 负 ” 过零到 “ 正 ” 再过零 , 不断变化 , 因此即 使铁心再饱和 , 电流过零附近磁势极

9、小 , 磁场强度也 极小 , 此瞬间铁心仍不饱和 , 因而在此瞬间铁心的动 态磁导率 仍很高 , 所以就要产生高电压 , 亦即电压 波形中出现尖波 。 二次开路电压 E m 是瞬间值 , 以幅值 计算经验公式为 :E m =KN 2S 01! 式中 K 铁心材料结构系数 , 一般为 1.21.5;N 2 二次绕组匝数 ; S 铁心截面积 由上式可知 , 二次绕组开路电压值由以上几个因 数确定 , 一般二次电压其峰值可达几千伏甚至上万伏 。2.2电流互感器二次开路伴随的现象及危害(1 电流互感器二次回路端子 、元件线头等有放 电 、 打火现象 。 开路时 , 由于电流互感器二次产生高电 压 ,

10、可能使互感器二次接线柱 、 二次回路元件接头 、 接 线端子等处放电打火 , 严重时使绝缘击穿 。(2 仪表指示异常降低或为零 。 如用于测量表计的电流回路开路 , 会使三相电流表指示不一致 , 功率 表指示减小 , 计量表计不转或转速变慢 。 如果表计指 示时有时无 , 有可能处于半开路状态 (接触不良 。 运行 人员遇到此现象时可将有关的表计相互对照比较认真分析 。 如变压器高 、 低压侧负荷指示相差较大 , 电流 表指示相差太大 (注意变化的不同 , 电压等级的不同 , 可怀疑低压的一侧有无开路故障 。(3 仪表 、电能表 、 继电器等冒烟烧坏 。 上述元件 烧坏都会使电流互感器二次开路

11、 , 有功功率表 、 无功 功率表以及电能表远动装置的变送器 、 保护装置的继 电器烧坏 , 不仅使电流互感器二次开路 , 同时也会使 电压互感器二次短路 。(4 电流互感器本体有噪声 、振动等不均匀的声 音 , 这种现象在负荷小时不太明显 。 当发生开路时 , 因 磁通密度的增加和磁通的非正弦性 , 硅钢片振动力加 大 , 将产生较大的噪声 。(5 利用红外线测温仪监测电流互感器本体有严重发热 , 并伴有异味 、冒烟 、 喷油等 , 此现象在负荷小 时不太明显 。 开路时 , 由于磁饱和严重 , 铁心过热 , 外 壳温度升高 , 内部绝缘受热有异味 , 严重时冒烟烧坏 。(6 保护可能因无电

12、流而不能反映故障 , 对于差动保护和零序电流保护则可能因开路时产生不平衡 电流而误动作 。3电流互感器二次开路产生的原因(1 由于交流电流回路中的接线端子排的结构和质量存在缺陷 , 在运行中发生旋转螺杆与底板螺孔接 触不良 , 造成开路 , 如内部弹簧式的电流端子 , 由于弹 簧损坏 , 旋转螺杆拧到底仍与底版接触不上 ; 对于旋 钮式的电流端子由于端子压板的胶木过长 , 旋转端子 金属片未压在压板的金属片上 , 而误压在胶木套上 , 致使开路等 。(2 在二次线端子接头压接不紧 , 回路中电流很大时 , 发热烧断或氧化过甚造成开路 。(3 检修人员工作中的失误 , 如继电器内部接头未接好 、

13、 甩开的线头忘记恢复并在传动检查时未被发现 。(4 室外端子箱 、 接线盒受潮 , 端子螺丝和垫片锈 蚀过重 , 造成开路 。4处理方法当发生电流互感器二次开路时 , 应在保证安全的 前提下及时处理 。 运行人员发现时不应慌张 , 记录故 障现象 , 汇报主管部门 , 等候处理 。 处理时应注意以下 几点 :(1 首先必须分清属哪一组电流回路发生开路 、开路的相别 、 对保护有无影响 , 退出可能误动的保护 。 特别是用于母差保护的电流互感器如发现打火 , 应立(下转第 47页 电流互感器二次开路故障分析及处理方法第 20卷 2007年第 6期(上接第 43页 即向调度申请将母差保护退出 ,

14、并且甩开刀闸的位置 切换量 , 使该组电流互感器退出母差保护 , 然后根据 实际情况采取相应的措施 。(2 在短接二次电流端子时应尽量减少一次负荷 电流 , 降低危险性 。 若电流互感器严重损伤 , 如电流互 感器内部有放电 、 冒烟 、 异响 、 异味等现象 , 应转移负 荷 , 停电进行检查处理 (如有旁路 , 可采用旁路供电 , 保证供电的可靠性 。(3 短接应在距开路打火处就近的二次端子上进 行 , 封好电流互感器后 , 再检查处理开路点 。 短接时应 使用短路线或专用短连片 , 短路应妥善可靠 , 禁止采 用熔丝或一般导线缠绕 。(4 根据短接时的现象判断短接是否有效 。 若短 接时

15、有火花 , 则说明短接有效 , 故障点就在短接点以 下的回路中 , 可进一步查找 ; 若短接时无火花 , 可能是 短接无效 故障点可能在短接点以前的回路中 可以 逐点向前变换短接点 , 缩小范围 。(5 确定故障范围后 , 应检查容易发生故障的端 子 、 二次线及元件 , 检查回路中是否有工作时触动过 的部位 。 对检查出的故障 , 能自行处理的可立即处理 , 然后投入所退出的保护 , 若开路点在互感器本体的接 线端子上 , 应停电处理 。(6 在短接二次回路时 , 工作人员要严格遵守安 全工作监护制度 , 一人操作 , 一人监护 。 与带电设备应 保持适当的安全距离 。 操作人员必须穿绝缘鞋

16、 , 戴绝 缘手套和使用有绝缘柄的工具 。 禁止在电流互感器与 短路点之间的回路上进行任何工作 。5结束语电流互感器二次开路会产生高电压 , 危害人员和 设备安全 , 在处理电流互感器开路故障时 , 一定要及 时 、 快速 , 确保人身和设备的安全 , 使故障控制在最小 范围 , 减少损失 , 保证电力系统的安全可靠运行 。力不够 , 严重影响 3号机组的正常运行 。 姚孟电厂脱 硫技改施工中为解决这一难题 , 通过在地面进行模拟 试验 , 采用钢管紧密平行排列的办法 , 封堵速度快 , 效 果好 。 根据现场实际情况 , 如果将钢管垂直排列 , 烟道 洞口高度大于 6m 时 , 钢管长度一般

17、需要焊接才能满 足要求 (厂家生产的钢管长度为 6m 较多 , 垂直穿过 的钢管更不宜固定住 。 若将钢管水平排列使用 , 由于 烟道洞口宽度小于 6m , 钢管不需要搭接即可以满足 施工要求 , 且容易固定 , 达到快速封堵的目的 (图 2 。 2.5实际应用及改进建议在施工中试着水平穿插两根钢管 , 作业过程很顺 利 , 可确定对烟道烟囱入口的封堵方法 :在原烟道与 烟囱相连约 200mm 处 , 沿着烟道垂直两侧壁板自下 而上均匀排列开孔 , 随即沿水平方向紧密穿插钢管 , 在烟道入口处形成了一道 “ 钢管墙 ” , 达到封堵效果 后 , 再进行原有烟道的切割拆除 。 通过现场施工 , 证明 了该方案是解决此问题的最好办法 , 既能够保证了安 装人员的安全施工又极大地提高了封堵速度 , 确保了 3号机组的正常运行 。图 3机组满负荷运行中经封堵完的烟道烟囱入口照片 建议以后进行类似工程施工时尚可改进的是 :应 预先垂直设置 35根导向管 , 则会使水平穿管的速度 有所提高 。3结束语综上所述 , 燃煤电厂