电流互感器变比调整及二次绕组极性验证方法
2014-03-27
（石家庄供电公司，河北 石家庄 050051）
电流互感器变比调整及二次绕组极性验证方法
王敬引 武 剑 方永毅 刘国平 黄朝晖 山春凤
（石家庄供电公司，河北 石家庄 050051）
本文针对已投运的电流互感器变比调整工作，提出了一种全新的试验方法——“一次升流比对测试法”，并推出典型作业流程。通过该方法，可以在投运前进行二次绕组调整变比的极性验证，确认继电保护向量的正确性，简化投运工作，大幅降低安全风险。此方法也适用于单相或两相CT更换工作。
电流互感器；变比调整；极性验证
引言
随着特高压电网的全面落地和电网规模的逐步扩大，变电站的母线短路容量不断增大，为避免电流互感器（以下简称CT）严重饱和、电流传变特性变差，需对存在饱和风险的CT开展变比调整工作，以满足继电保护装置可靠运行需要。以往，调整CT变比后，特别是CT二次改抽头方式调整变比的情况，因CT极性的正确性在投运前难以验证，需要在投运过程中组织负荷电流验证调整后的CT极性，给电网一次运行方式带来较大变化，如双母线接线一般需要采用母联串带单支路运行方式、3/2接线一般采用破串运行方式等，相应需要大量一、二次设备操作，且电网处于非正常运行方式，不利于电网安全。
为了保障CT调整变比现场作业和试验的有序性、科学性，优化一次设备送电方案，我们对调整CT变比作业内容进行了深入研究，提出了一种全新的作业和试验方法。下面就调整变比的方式、测试方法及成效具体介绍。
1 调整变比的方式
根据CT一、二次绕组型式，CT变比调整可分为一次调变比和二次调变比两种方式。一次调变比是通过改变一次绕组串、并联关系实现变比调整；二次调变比是通过改变二次绕组抽头实现变比调整。
2 CT测试方法
在调整已投运CT变比时，若采用一次调变比方式，因CT本体与一次导线和二次回路的接线均未改动，原一、二次电流的相位关系不会发生变化，所以只需验证调整后的CT变比即可，无需重新验证CT极性的正确性；若采用二次调变比方式，由于CT本体与二次回路的接线发生变化，除进行CT变比测试外，还需再次验证CT极性的正确性。
2.1 CT变比测试方法
目前，普遍采用的CT变比测试方法有两种，即一次升流测试法和互感器综合测试仪检测法。
（1）一次升流测试法
在CT一次侧通入稳定的试验电流，利用钳形电流计测量CT二次电流值，将一次通入电流值与二次测量电流值相比，计算得出CT变比。试验接线如图1所示。
（2）互感器综合测试仪检测法
互感器综合测试仪中一般带有CT变比测试功能，利用综合测试仪可以方便的测得CT变比。试验结果如图2所示。
2.2 CT极性测试方法
目前，普遍采用的CT极性测试方法有点极性测试法和互感器综合测试仪检测法，但是仅通过这两种试验方法还不能保证CT极性完全正确。在此依据参照比对原理，提出一种新的极性测试方法，即一次升流比对测试法，将这种新方法与传统测试方法相结合，能够可靠验证二次调变比后CT极性的正确性，无需再组织负荷电流检查极性，仅在送电后
进行必要的复核即可。
图2 变比试验检查结果
图3 CT点极性测试原理图
（1）点极性测试法
点极性测试法试验原理如图3所示，用1块干电池和1个指针式检流计测试CT极性。当开关SA闭合瞬间，互感器一次侧线圈中的电流由P1流向P2，二次侧线圈中电流由S2流向S1；对于二次回路，电流由S1流入，经检流计流向S2，此时检流计指针向正极偏转（刻度盘右方）。当开关SA断开瞬间，根据电磁感应原理，二次侧线圈感应电流方向发生反转，在二次回路中，电流由S2流入，经检流计流向S1，此时检流计指针向负极偏转（刻度盘左方）。
（2）互感器综合测试仪检测法
互感器综合测试仪中一般带有CT极性测试功能，利用综合测试仪可以进行CT极性测试。试验方法与利用互感器综合测试仪检测变比相同。
（3）同名相CT一次升流比对测试法
在已运行CT进行二次调变比工作前，选取同一CT内处于使用状态且不需调变比的一个二次绕组作为基准，利用钳形电流计测量预调整变比的CT二次绕组与基准二次绕组间的电流相位差，并记录作为参考。待CT停电二次调变比后，将CT二次侧短接，在CT一次侧通入稳定试验电流，利用钳形电流计测量调整变比后的CT二次绕组与基准二次绕组间的电流相位差，并与之前记录的参考值进行比较，如果相位差一致则确定极性正确，反之则确定极性错误，需纠正二次绕组接线。
示例调整A411绕组变比。首先，选取同一支CT内的A451绕组为基准，测得调整前A411绕组和A451绕组极性一致，ΦA411/ΦA451=0°；然后，将A411绕组由原1S1-1S2抽头（变比300/1）调整为1S1-1S3抽头（变比600/1）；接着，在CT一次侧通入稳定的试验电流，如果二次接线正确，则调整后钳形电流计测量结果为ΦA411/ ΦA451=0°，极性一致，如图4所示；如果二次回路接反，则调整后钳形电流计测量结果为ΦA411/ΦA451=180°，极性相反，如图5所示。
（4）异名相CT一次升流比对测试法（适用于单相或两相CT更换）
在一次设备停电后，选取不需更换的CT为基准，将基准CT和需更换的CT一次侧按同极性顺序串接，通入稳定的试验电流，利用钳形电流计测量预更换的CT二次绕组与基准CT二次绕组间的电流相位差，并记录作为参考。待CT更换后，再次将基准CT和需更换的CT一次侧按同极性顺序串接，CT二次侧各自短接，通入稳定的试验电流，利用钳形电流计测量调整更换后CT的二次绕组与基准CT二次绕组间的电流相位差，并与之前记录的参考值进行比较，如果相位差一致则确定极性正确，反之则确定极性错误，需纠正二次绕组接线。
图4 一次升流比对测试法原理示意图（极性相同）
图5 一次升流比对测试法原理示意图（极性相反）
示例更换A相CT。首先，选取B相CT为基准，测得更换前B411绕组和A411绕组极性 一 致，ΦB411/ ΦA411=0°；然后，更换A相CT；接着，在CT一次侧通入稳定的试验电流，如果二次接线正确，则调整后钳形电流计测量结果为ΦB411/ΦA411=0°，极性一致，如图6所示;如果二次回路接反，则调整后钳形电流计测量结果为ΦB411/ ΦA411=180°，极性相反，如图7所示。
3 调整变比作业典型工作流程
以下列出已投运CT调整变比作业和试验的典型工作步骤，现场实际工作过程中，宜结合具体情况优化应用。
3.1 一次调变比工作
a.一次设备停电后，在相应端子箱处做好相关技术措施，特别要防止误向母线保护、3/2接线同串内相邻间隔保护等运行设备通入试验电流。
b.调整CT一次串、并联接线。
c.采用一次升流法或互感器综合试验仪进行CT变比测试。
d.验证CT变比正确后，恢复端子箱所做技术措施。
e.以上工作完毕后，向相应调度机构报：“CT变比调整工作结束，变比试验检查正确，可以投运”。
f.一次设备送电后，利用工作电压和负荷电流做好向量的复核工作。注意
检查相关二次设备电流、差流、相位显示正常，使用钳形电流计检查中性线电流值正常。
3.2 二次调变比工作
同一CT的部分二次绕组和全部二次绕组需调整变比的情况略有不同，需全部调整时参照部分调整执行（先暂时保留一组二次绕组变比不变做临时基准，分两组进行即可）。下面以同一CT部分二次绕组调变比工作为例说明，例如仅继电保护用二次绕组需调整变比，计量和测量用二次绕组不需要调整变比。
a.一次设备停电前，选取同一CT内处于使用状态且不需调整变比的一个二次绕组作为基准（可选择计量或测量绕组），使用钳形电流计测量需调整变比的CT二次绕组与基准二次绕组的电流幅值和相位差，并记录有关数据作为参考。
b.一次设备停电后，在相应端子箱处做好有关技术措施，特别要防止误向母线保护、3/2接线同串内相邻间隔保护等运行设备通入试验电流。
c.调整需改变比的CT二次绕组抽头接线，改变CT变比。
d.调整CT变比后，进行相应回路绝缘测试（带二次电缆）和直阻测试。
e.使用点极性法或互感器综合测试仪，对调整接线的CT绕组进行极性测试。
f.使用互感器综合测试仪进行CT变比、伏安特性测试。
g.在CT一次侧通入稳定的试验电流，使用钳形电流计测量调整后的CT二次绕组与基准二次绕组的电流幅值和相位差，将测量数据与未调整CT变比前测试的数据进行比对，若电流相位差一致、幅值变化正确，则可确定CT极性和变比正确。
h.试验完毕后，恢复端子箱所做技术措施。
i.以上工作完毕后，向相应调度机构报：“CT变比调整工作结束，极性、变比试验检查正确，可以投运”。
j.一次设备送电后，利用工作电压和负荷电流做好向量的复核工作。注意检查相关二次设备电流、差流、相位显示正常，使用钳形电流计检查中性线电流值正常。
4 实施效果评估
4.1 创新“一次升流比对测试法”，打破了传统的调整CT变比工作模式，通过将传统试验方法进行优化，结合现有试验设施，将运行状态和停电状态数据相结合进行对比，试验方法简单易行。
4.2 建立CT调整变比典型试验方法，作业流程统一规范，为今后标准化作业奠定了基础，保证了现场安全。
图6 一次升流比对测试法原理示意图（极性相同）
图7 一次升流比对测试法原理示意图（极性相反）
4.3 实现投运工作的最大效益化。通过该方法大大降低了因为传统试验方法下继电保护装置向量不确定，不得不通过电网方式和继电保护定值调整来验证向量正确而带来的电网风险，简化了投运方案，减少了倒闸操作，提高了投运工作效率，缩短了电网非正常方式时间，安全意义重大。
4.4 此方法适用于对10kV至220kV各个电压等级的CT一二次变比调整及单相或多相CT更换工作，已在河北南部电网广泛应用，取得了良好效果，更是实际验证了测试方案的可行性、科学性和合理性，具备推广应用价值。
结语
“一次升流比对测试法”是一项成功的创新经验，在电网短路电流水平日益提高，CT变比调整工作显著增加的形势下，此典型作业方式的实施必将发挥出更大的优势。
[1]张鹏．浅谈电流互感器二次绕组极性[J]．云南电力技术, 2013（03）．
[2]邓良．变电站桥型接线方式下二次电流极性的选择方法[J]．科技致富向导,2013（33）：7-177．
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