电流互感器计量二次回路开路的分析

黄峤 尹春梅 许映春 詹桦 龙小琦 李淑婉

【摘  要】如果电流互感器发生二次开路，就会导致一次电流的迅速增加，使得铁芯严重饱和，烧坏电流互感器，严重威胁到人身及设备的安全。所以有必要分析电流互感器计量二次回路开路有关内容。

【关键词】电流互感器;计量;二次回路;开路

1分析电流互感器计量二次回路开路存在现象

1.1仪表指示异常现象

在電流互感器计量二次回路开路时，三相电流表的指示会不一致，功率表的指示变小，计量表计的转速减小，甚至会停止转动。电流互感器计量二次回路处于半开路状态时，即电流互感器接触不良时，计量表计的指示会时有时无。所以遇到上述情况时，要认真分析相关计量表的指示及电流互感器的运行状态。当变压器原边负荷与副边负荷的指示相差较大，且电流表的指示相差也较大时，可以根据电流偏低的一侧有无接触不良现象，判断是否发生开路故障。

1.2出现放电、打火现象

电流互感器计量二次回路开路，会在电流互感器的端子及元件线头等位置存在放电和打火的现象。电流互感器处于开路状态时，电流互感器二次回路会产生高电压，高电压会导致互感器的接线柱、接线端子以及二次回路元件接头出现打火现象，甚至会发生绝缘击穿的现象。

1.3电流互感器有异味

当电流互感器严重发热，同时产生异味、喷油以及冒烟的情况时，可以使用紫外线测温仪监测电流互感器的工作状态，但是该监测结果在电力负荷较小时不太明显。在电流互感器计量二次回路开路时，电流互感器会由于磁饱和严重，使铁心温度过高，导致电路互感器的外壳温度升高，导致电路互感器的内部绝缘由于受热产生异味，严重时电流互感器会冒烟烧坏。

2分析产生电流互感器计量二次回路开路的原因

2.1工作人员的误操作

在对电流互感器进行检修时的操作失误，也会导致电流互感器计量二次回路开路现象发生。当工作人员在检查电流互感器运行状态时，如果没及时发现继电器内部的接头没接好，或忘记恢复甩开的线头，都会留下安全隐患，导致电流互感器产生开路现象。除此之外，由于空气原因的影响，致使室外的端子箱与接线盒受潮、端子的垫片与螺丝锈蚀严重时，造成电流互感器计量二次回路开路。

2.2接线端子排的质量和结构的不合格

当电流互感器计量二次回路中的接线端子排的质量与结构达不到相应标准的时候，电流器在运行过程中就会出现旋转螺杆与底板螺孔接触不良的现象，导致电流互感器开路。电流互感器内部存在弹簧式的电流端子，当弹簧出现质量问题时，即使把旋转螺杆拧到底，也会导致电流端子接触不到底板，从而导致电流互感器接触不良除此外，旋钮式电流端子压板的胶木长度超出标准长度，也容易导致电流互感器开路，由于胶木长度过长，会使旋转端子的金属片压在胶木套上，不能接触到压板的金属片，发生接触不良现象，使电流互感器处于开路状态。

2.3一次电流过大

当用户的负荷突然增大时，会导致电流互感器的一次电流迅速增加，导致电流互感器的开路点位置，出现电流端子绝缘击穿现象，发热烧毁端子，进而导致电流互感器二次回路开路，烧毁电流器。

3分析电流互感器计量二次回路开路的方法

3.1工作人员要严格遵守规范

工作人员在短接二次回路时，要严格遵守安全工作监护制度，保证在作业时一人操作，一人监护。操作时必须穿绝缘鞋，戴绝缘手套，使用带绝缘柄的工具进行操作，禁止在电流互感器与开路点间进行任何的操作。

3.2明确发生开路现象的电流回路

在处理问题时，工作人员要先确定电流互感器中，哪组电流回路发生了开路，并明确开路的相别对电流互感器保护装置正常工作是否存在影响，退出可能误动的保护装置。当电流互感器中用于母差保护的装置出现打火现象时，应立即申请中调，退出电流互感器的母差保护装置，同时甩开刀闸的位置切换量，使该组电流互感器的回路退出母保，然后根据现场实际情况，采取相应的措施。

3.3短接二次电流的处理方法

短接二次电流端子时，为了降低作业的危险性，应减小一次负荷电流。在电流互感器损害严重时，要转移负荷，停电检查与处理电流互感器。电流互感器存在旁路时，使用旁路供电，保证供电的可靠性。短接二次电流的位置应选择开路打火处附近的二次端子，将电流互感器封好后，检查与处理开路点。在短接二次电流端子时，应使用短路线或专用短连片，禁止使用熔丝或一般导线缠绕二次电流端子。

3.4根据短接现象判断短接效果

如果在短接过程中出现火花，短接有效，故障点在短接点以下的回路中;如果在短接过程中没有产生火花，证明短接无效，故障点在短接点以上的回路中，可以根据此特点来缩小排查的范围。

4分析故障案例

某220kV变电站的主变为三圈变，各侧额定电压分别为220kV，110kV和35kV，保护配置为“双套电气量+单套非电气量”。为了配合主变保护装置35kV侧二次回路搭接工作，运行人员依调度命令将主变35kV侧断路器停电，220kV与110kV侧断路器带电运行;与此同时，将第一套电气量保护改停用状态，而第二套电气量保护和非电量保护投跳闸状态。当第一套电气量保护35kV侧断路器二次回路搭接完成后，专业人员在户外端子箱对电流回路进行单相通流试验时，发现在保护屏后利用钳形表测得电流为0A。在排除试验仪器故障的因素后，初步判断为电流二次回路存在异常。后经分析，确定主变保护装置的电流二次回路存在开路故障。

4.1原因分析

主变保护装置电流二次回路实际接线情况如图1所示。其中，保护屏后端子排4-7外侧用电流连片短接，端子排8内侧是根据供电公司反措要求的一点接地位置。当主变某侧断路器电流投入保护装置时，按照运行规程需将保护屏前与其对应的电流试验端子用短接件分别进行短接，即SDA1与SDA2，SDB1与SDB2，SDC1与SDC2，SDN1与SDN2分别短接，且SDA2与SDB2，SDB2与SDC2，SDC2与SDN2断开。此时，TA二次电流流通路径为：端子箱→保护屏后端子排→保护屏前电流试验端子→保护装置→保护屏后端子4→端子箱N相，电流二次回路处于闭环状态。其中，A相电流流通路径如图1中实线箭头所示。当主变某侧断路器电流不投入保护装置时，按照运行规程需将保护屏前与其对应的电流试验端子用短接件分别进行短接，即SDA2与SDB2，SDB2与SDC2，SDC2与SDN2分别短接，且SDA1与SDA2，SDB1与SDB2，SDC1与SDC2，SDN1与SDN2断开。此时，二次电流流通路径为：端子箱→保护屏后端子排→保护屏前电流试验端子→保护屏后端子8，电流无法流回端子箱N相，电流二次回路处于开路状态。其中，A相电流流通路径如图1中虚线箭头所示。

4.2电流二次回路开路的危害

主变的断路器若在停电状态下，其电流二次回路开路并不影响系统运行。而该故障案例中，由于220kV与110kV侧断路器带电，运行人员按照操作票将220kV和110kV侧电流退出第一套电气量保护装置后，导致220kV和110kV側二次电流绕组开路，会严重威胁人身、电网和设备的安全。具体分析如下：电流二次回路闭环状态下，TA二次绕组接近于短路状态，二次电流对一次电流产生去磁作用，励磁电流小，铁心中总磁通小;二次回路开路状态下，TA空载运行，一次电流作为励磁电流，使铁心内的磁通密度剧增。一方面，二次侧将感应出很高的电压，可能使绝缘击穿（如烧坏电流端子及接线头等），威胁作业人员的安全。根据电流二次回路开路电压计算公式估算可知，故障案例中主变保护装置电流回路开路故障时，开路电压最大可达103V数量级。另一方面，因铁心磁饱和以及磁通的非正弦性，使硅钢片振荡而且振荡不均匀，影响TA的性能，同时发出较大的噪声。当负荷较大时，铁耗增加，导致铁心过热，使内部绝缘层受热严重，出现发热、异味、冒烟等异常现象，严重时烧毁TA。所幸当时运行状态下主变负载较小，并未引起设备严重故障。

4.3故障处理

（1）方案1：更改保护屏后电缆接线。将端子箱至保护屏后端子排的电流N相电缆从端子4移至端子8，如图2所示。主变某侧断路器电流投入保护装置时，二次电流流通路径为：端子箱→保护屏后端子排→保护屏前电流试验端子→保护装置→保护屏后端子排→保护屏前电流端子SDN1→保护屏前电流端子SDN2→保护屏后端子8→端子箱N相;不投入保护装置时，二次电流流通路径为端子箱→保护屏后端子排→保护屏电流试验端子SDN2→保护屏后端子8→端子箱N相，二次电流回路始终处于闭环状态。

（2）方案2：更换电流短接连片。将保护屏后端子排上端子4—8短接，而保护屏端子排外接电缆接线方式保持不变，见图3。

主变某侧断路器电流投入保护装置，二次电流流通路径为：端子箱→保护屏后端子排→保护屏前电流试验端子→保护装置→保护屏后端子4→端子箱N相;不投入保护装置时，二次电流流通路径为端子箱→保护屏后端子排→保护屏前电流试验端子SDN2→保护屏后端子4→端子箱N相，二次电流回路始终处于闭环状态。

（3）方案3：更改运行操作票。修改运行操作票，无论主变某侧断路器电流是否投入保护装置，保持保护屏前电流试验端子SDN1与SDN2始终为短接状态。主变某侧断路器电流投入保护在装置时，二次电流流通路径为：端子箱→保护屏后端子排→保护屏前电流试验端子→保护装置→保护屏后端子4→端子箱N相;不投入保护装置时，二次电流流通路径为：端子箱→保护屏后端子排→保护屏前电流端子SDN2→保护屏前电流试验端子SDN1→保护屏后端子4→端子箱N相，二次电流回路始终处于闭环状态。

5结语

通过本文的分析，了解电流互感器在开路状态下的伴随现象与开路产生的原因，并掌握电流互感器计量二次回路开路的解决方法，缩小故障的排查范围，按照相应规范进行短接二次电流的工作，减小经济损失。因此工作人员要在处理电流互感器开路问题时，充分考虑上述解决问题的方法，提升电力系统的安全性与稳定性。

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（作者单位：广东电网有限责任公司潮州供电局）