电流互感器等电位点检查

广东电网有限责任公司惠州供电局 刘建彰

按照《南方电网电力系统继电保护反事故措施汇编（2014年）》要求，独立式电流互感器应按照电流互感器故障时跳闸范围最小的原则合理选择等电位点。电流互感器故障时会引起跳闸事故，保护动作的范围与电流互感器一次绕组的等电位连接点设置及一次绕组的串、并联结构有关，如等电位连接点选择不当，对于一些类型的内部故障会扩大事故跳闸范围。本条反措要求：合理选择独立式电流互感器的等电位连接点，保证电流互感器故障时保护跳闸范围最小，即电流互感器安装时P1端对着开关侧且与金属外壳绝缘（隔离），P2端对着线路侧刀闸且与金属外壳等电位（接通）；一次侧采用并联接线的电流互感器，将等电位点放在P2端，以保证电流互感器发生故障时保护跳闸范围最小；一次侧采用串联接线的电流互感器，将接线方式更换为并联方式，并将等电位点放在P2端，若无法更换接线方式的电流互感器，建议更换。

按照《南方电网电力系统继电保护反事故措施汇编（2014年）》要求，变电检修班和继保自动化班对所管辖范围内变电站电流互感器安装方向和等电位点设置情况进行逐一检查，对于六氟化硫电流互感器和干式电流互感器，其等电位点可在设备不停电情况下目视检查，对于油浸式电流互感器，则需结合停电对等电位点进行检查判断。

1 电流互感器等电位点设置的与原理分析

1.1 电流互感器朝向错误导致保护死区

当电流互感器的P1端朝向线路侧、P2端朝向开关侧，等电位点在P2侧，这种安装使得电流互感器存在保护死区。保护装置通常在电流互感器出厂时已按P1在母线侧布置了二次绕组。因此当电流互感器掉转一次方向及二次极性时，会导致保护死区的出现，极限情况下，导致主保护拒动（图1）。

图1 P1端与P2端端方向调转存在保护死区

电流互感器线路侧接线夹与P2（即外壳）相联，当发生互感器外壳对地短路或内部故障时，相当于线路出口短路，线路保护能瞬时动作，而母差保护不会动作，既缩小了停电范围，又快速切除了故障（图2）。由于各装置对电流采样值的特性要求不同，电流互感器应正确选择准确级，如保护用P级、测量计量用0.5或0.2级等。当电流互感器P1、P2反向安装时，若要满足上述消除死区的要求，将会导致二次绕组的准确级不能满足装置的采样要求，容易造成保护装置误动。

图2 P1端与P2端端方向正确保护范围正确

1.2 一次绕组并联接线方式电流互感器

电流互感器并联时一次绕组电流方向：一次接线夹P1端→一次导电杆P1端及一次导电杆C1端→一次导电杆C2端及一次导电杆P2端→一次接线夹P2端。在并联时外壳不作为导体，通过C2侧的直角换接排做等电位连接，由于P2和C2在同侧，所以P2为等电位连接点。

电流互感器的等电位点设置在P1端，在发生互感器外壳对地短路或内部故障时，此时对于差动保护来说，由于在两侧感受到的是同一穿越性电流，判为区外故障而不动作，本侧线路的其它瞬动保护由于感受到是反方向故障均不会动作，而母差保护判为区内故障将会动作，扩大停电范围，但故障并不能因此而瞬时切除，要靠对侧线路的后备保护延时切除，增加了故障时间。对于母线配置单套化母差保护又因故短时退出运行时，互感器头部对地短路会造成保护死区，要靠后备保护切除故障，对系统的安全稳定是一个严重威胁（图3）。

图3 等电位点在P1、P2端侧线路保护动作

结论：电流互感器一次侧采用并联的接线方式时，等电位点必须在非断路器侧才能保证电流互感器故障时保护跳闸范围最小。

1.3 一次绕组串联接线方式电流互感器

电流互感器串联时一次绕组电流方向为一次接线夹P1端→一次导电杆P1端→一次导电杆C2端→外壳→一次导电杆C1端→一次导电杆P2端→一次接线夹P2端。一次绕组串联连接时，若开关电流互感器外绝缘闪络或主绝缘故障而电流互感器二次绕组绝缘未受到损伤时，一次电流实际只交链二次绕组一次，相当于一次绕组只有一匝，对于电流互感器两侧的保护装置来说，电流互感器实际等效变比会改变（增大一倍），感应到的电流为实际电流的1/2，会造成线路及母线同时跳闸，扩大跳闸范围。可见当一次绕组接线方式可选时，应尽量选择一次绕组为并联方式。

1.4 电流互感器在3/2接线方式的等电位点设置

1.4.1 边开关电流互感器故障

如图4所示，当边开关电流互感器等电位连接点在线路侧（P2端）时，边开关电流互感器电流由母线流向线路1，中开关电流对线路1而言也是流向线路，属于区内故障，故线路纵联保护及带正方向的保护均能正确动作。而对母差保护而言，边开关等电位连接点选在线路侧时，若线路1边开关电流互感器发生接地故障，电流互感器电流为流出母线，其余线路故障电流为流入母线1，不考虑不平衡电流时电流和为0，母差保护可靠不动作。可见当边开关等电位连接点在线路侧时，电流互感器发生接地故障而二次绕组未受到损伤时保护能够正确动作。

图4 边开关电流互感器故障

当边开关电流互感器等电位连接点在开关侧（P1端），边开关电流互感器电流由线路1流向母线，对线路1保护而言为反方向故障，故线路纵联保护及带正方向的保护均不动作；对母线1而言，所有电流互感器电流均流入母线，有差流，故母差保护动作。母差保护动作跳开边开关后，因故障点在边开关电流互感器处，并未切除，需要依靠边开关失灵保护动作切除故障，从而扩大了事故范围，延长了故障切除时间。

1.4.2 中开关电流互感器故障

如图5所示，当中开关电流互感器等电位连接点在线路侧（P2端）时，中开关电流互感器电流从指向，流向指向线路1，边开关1的电流互感器电流也指向线路1，线路电流均为正方向，故线路1保护认为是正方向故障，保护动作将故障点切除。对线路2而言，中开关电流互感器的电流流出线路2，为反方向故障，故线路2纵联保护及带正方向的保护均不动作。可见完整串中开关电流互感器等电位连接点选在电流互感器靠线路侧时，该电流互感器故障保护能正确动作。

图5 中开关电流互感器故障

当中开关电流互感器等电位连接点在开关侧（P1端）时，电流互感器内部电流为从流向，对线路1而言为区外故障，对线路2而言为区内故障。故线路2保护动作跳闸，但由于故障点在中开关电流互感器处，线路2跳闸后故障并未切除，需要依靠开关保护中的失灵保护动作切除故障，从而扩大了事故范围，延长了故障切除时间。

2 等电位点检查

2.1 六氟化硫电流互感器等电位点检查

变电运维人员巡视发现，220kV某站110kV某线路的六氟化硫电流互感器P1端朝向线路侧、P2端朝向开关侧，等电位点在P2侧，不符合反措要求，故申请停电处理。220kV某站110kV某线路电流互感器为上海MWB互感器有限公司厂SAS123型电流互感器，是六氟化硫电流互感器，制造日期是2005年1月，该电流互感器采用一次绕组并联接线方式。作业前，六氟化硫电流互感器的等电位点可从外观可以辨别出等电位点设置情况，连接片的最上端，单一的接线柱直接与电流互感器的外壳相连，接入连接片接入最上端的一侧为等电位侧（图6）。

图6 六氟化硫电流互感器等电位点

110kV某线路按计划停电。变电检修班对某线路电流互感器进行转向处理，并结合停电对电流互感器进行维护及导线更换工作。作业完成后，110kV某线路电流互感器P1端朝向母线侧，P2端朝向线路侧，等电位点位于P2端，而且检查电流互感器二次绕组接线无误。110kV某线路电流互感器符合反措要求，满足设备运行要求。

2.2 干式电流互感器等电位点检查

随着绝缘材料发展，凭借无油化、免维护的特点，干式电流互感器越来越多的进入电网系统。干式电流互感器原理上与六氟化硫电流互感器相似，但结构上相异。干式电流互感器基本结构，干式电流互感器基本结构为U型，一次绕组为铜质或铝质，外绝缘为复合材料，二次绕组根据需求配置，并装配在外壳内部，连接板是实现干式电流互感器变比的改变和干式电流互感器串并联关系，不同厂家干式电流互感器连接板形式不同。

现以北京四维公司LGBJ型干式电流互感器为例，检查干式电流互感器等电位点。如图7，当P1端与C1端不连接、P2端与C2端不连接、C1端与C2端相连，则电流互感器在串联状态，此时电流方向：开关侧线夹→一次绕组P1端→一次绕组C2端→连接板→一次绕组C1端→一次绕组P2端；当P1端与C1端相连、P2端与C2端相连、C1端与C2端不连接，电流互感器在并联状态，此时电流方向：开关侧线夹→一次绕组P1端及一次绕组C1端→一次绕组C2端及一次绕组P2端→线路侧线夹，由于P1端、P2端与外壳相连，需在P1端装设绝缘胶套，即可使P2端作为等电位点。

图7 干式电流互感器接线端与等电位点判断

干式电流互感器可在设备外壳上检查绝缘胶套的位置，从而判断电流互感器的等电位点是否在P2端，因此可在不停电情况下检查等电位点。

2.3 油浸式电流互感器等电位点检查

区别于六氟化硫电流互感器，油浸式电流互感器在设备不停电情况下无法判断等电位点，故需要结合停电对其检查判断。结合停电计划，专业班组人员对220kV某站油浸式电流互感器进行等电位点检查工作。220kV某站1号主变变高电流互感器是油浸式电流互感器，生产厂家为牡丹江互感器厂；型号LCWB7-220W；出厂日期2002年2月1日；投运日期2002年8月29日，至今运行19年。

通过现场目视检查，按照铭牌指示，该电流互感器是处在并联连接方式，并且P1端朝向开关侧，P2端朝向线路侧，P1和P2端所对的位置正确，但无法判断其等电位点的位置。因此采取进一步的检查，判断等电位点位于电流互感器内部。如图8所示。拆开电流互感器顶盖对内部进行观察，则十分费时费力，所以我们采用了更为简便的方法。因为该电流互感器为并联连接方式，故只需将其的变比连接片螺丝拆开，使P1端与C1端分离，P2端与C2端分离。

图8 油浸式电流互感器各端与等电位点判断

因为该电流互感器为并联连接方式，P1、C2端属于同一绕组的首末端，P2、C1端属于同一绕组的首末端，用万用表电阻档分别验证P1、P2端与金属外壳绝缘导通情况即可。故只需将电流互感器的变比板螺丝拆开，使P1端与C1端分离、P2端与C2端分离（图9）。通过现场进行万用表电阻档的测量，P1端与C2端导通，P1端与金属外壳绝缘；P2端与C1端导通，P2端与金属外壳导通，满足反措要求。

图9 油浸式电流互感器内部接线示意图

综上，建议日后电流互感器投产验收中，确保P1端朝向开关侧、P2端朝向线路，等电位点在P2端，而且严禁P1端、P2端反接，避免设备投运后停电处理，减少用户停电时间，避免不必要的人力资源浪费；电流互感器在一次绕组并联联接，P1端在开关侧、P2端在线路侧，电流互感器一次等电位点应设置在P2端；对于无法从外观上确认P1端、P2端与金属外壳等电位点连接情况的其他型号电流互感器，可采用万用表电阻档测量的检查方法进行验证，而避免拆开顶盖的复杂方法，减少工作强度及避免出现因密封不良导致电流互感器产生其他缺陷。