互感器在運行中的常見故障與處理方法

程斌 王海峰 于強

摘 要:本文介紹了互感器的結構以及其工作原理,并主要闡述了互感器在日常運行中的故障現象和處理方法。

關鍵詞:互感器一次側二次側開路事故處理

中圖分類號:TM93 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(c)-0072-01

互感器是按比例變換電壓或電流的設備。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標準低電壓(100V)或標準小電流(5A或1A,均指額定值),以便實現測量儀表、保護設備及自動控制設備的標準化、小型化。同時互感器還可用來隔開高電壓系統,以保證人身和設備的安全。

目前,電力系統中使用的電流互感器(CT)一般為電磁式,電流互感器原理與變壓器類似也是根據電磁感應原理工作,變壓器變換的是電壓而電流互感器變換的是電流罷了。接被測電流的繞組,稱為一次繞組(或原邊繞組、初級繞組);接測量儀表的繞組,稱為二次繞組(或副邊繞組、次級繞組)。電流互感器一次繞組電流與二次繞組的電流比,叫實際電流比。電流互感器在額定工作電流下工作時的電流比叫電流互感器額定電流比,用Kn表示。Kn=一次電流/二次電流 電流互感器的結構較為簡單,由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心以及構架、殼體、接線端子等組成。其工作原理與變壓器基本相同,一次繞組的匝數(N1)較少,直接串聯于電源線路中,一次負荷電流通過一次繞組時,產生的交變磁通感應產生按比例減小的二次電流;二次繞組的匝數(N2)較多,與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負荷(Z)串聯形成閉合回路,由于一次繞組與二次繞組有相等的安培匝數,電流互感器額定電流比電流互感器實際運行中負荷阻抗很小,二次繞組接近于短路狀態,相當于一個短路運行的變壓器。電流互感器在正常運行中,二次回路不得開路。

電磁感應式電壓互感器其工作原理與變壓器相同,基本結構也是鐵心和原、副繞組。特點是容量很小且比較恒定,正常運行時接近于空載狀態。電壓互感器本身的阻抗很小,一旦副邊發生短路,電流將急劇增長而燒毀線圈。為此,電壓互感器的原邊接有熔斷器,副邊可靠接地,以免原、副邊絕緣損毀時,副邊出現對地高電位而造成人身和設備事故。測量用電壓互感器一般都做成單相雙線圈結構,其原邊電壓為被測電壓(如電力系統的線電壓),可以單相使用,也可以用兩臺接成V-V形作三相使用。實驗室用的電壓互感器往往是原邊多抽頭的,以適應測量不同電壓的需要。供保護接地用電壓互感器還帶有一個第三線圈,稱三線圈電壓互感器。三相的第三線圈接成開口三角形,開口三角形的兩引出端與接地保護繼電器的電壓線圈聯接。正常運行時,電力系統的三相電壓對稱,第三線圈上的三相感應電動勢之和為零。一旦發生單相接地時,中性點出現位移,開口三角的端子間就會出現零序電壓使繼電器動作,從而對電力系統起保護作用。線圈出現零序電壓則相應的鐵心中就會出現零序磁通。為此,這種三相電壓互感器采用旁軛式鐵心(10kV及以下時)或采用三臺單相電壓互感器。對于這種互感器,第三線圈的準確度要求不高,但要求有一定的過勵磁特性(即當原邊電壓增加時,鐵心中的磁通密度也增加相應倍數而不會損壞)。電磁感應式電壓互感器的等值電路與變壓器的等值電路相同

在電力系統中,互感器在日常運行時,當發現互感器有以下幾種狀況時:(1)電壓互感器高壓側保險連續兩次熔斷。(2)互感器內有嚴重放電聲。(3)互感器與嚴重發熱、冒煙、發出焦味。(4)危及人身和設備安全。(5)引線與外殼有火花放電。(6)互感器外殼破例,要緊急停運互感器。對于互感器來說在日常運行的故障主要有兩方面,一是電壓互感器保險熔斷,另一種是電流互感器二次側開路。這兩種只要方法得當處理及時,不影響整個電力系統正常運行。

作為運行人員,當看聽到警鈴響,同時看到“PT斷線”或“電壓回路故障”信號發出;相應電壓表指示到零;有、無功指示降低或直接為零時,我們應該知道電壓互感器的保險熔斷,應立即停運可能誤動保護及自動裝置,判明故障電壓互感器,然后帶備用一次和二次的備用保險和工具檢查互感器。進入現場后,我們應該先檢查二次保險是否熔斷或跳閘,如果二次保險熔斷可以換上備用保險或合上開關試送一次,不成功不能再送,此時應通知檢修人員處理。如果二次保險正常、一次側保險熔斷,應將電壓互感器停電,若熔斷兩相或一相熔斷更換保險后再次熔斷應該檢測絕緣是否合格無問題后,更換保險方可重新投入運行。如果上述方法不能排除電壓互感器的故障,此時我們應當確定電壓互感器內部發生故障。電壓互感器內部放生故障常會引起火災或爆炸,當我們確認電壓互感器內部故障后,應使用電源斷路器將故障電壓互感器切斷,此時嚴禁用隔離開關斷開故障電壓互感器。因隔離開關沒有滅弧能力,若用隔離開關斷開故障,還可能引起母線短路,使設備損壞或造成人身傷亡事故。電壓互感器上都不裝開關,如果直接用電源短路器切除故障就會直接影響用戶供電,所有要根據現場實際情況來處理。若時間允許先進行必要的倒母線操作,使來開故障電壓互感器設備時不影響系統供電。若互感器著火、冒煙,來不及進行倒母線時,應立即來開該母線電源線短路器,然后來故障電壓互感器隔離開關隔離故障,再恢復母線運行。

電流互感器在正常運行中,二次回路接近于短路狀態,一般為無聲,電流互感器故障時常伴有聲音和其他現象發生。當電流互感器二次突然開路時,在二次線圈產生很高的感應電勢,其峰值可達幾千伏以上,危及在二次回路上工作人員生命和設備安全,而且高壓可能電弧起火花。其次,由于鐵芯的磁通急劇增加,達到高飽和狀態。鐵芯損耗發熱嚴重,可能損壞電流互感器的二次繞組。此時,因磁通密度增加引起非正弦,使硅鋼片震動極不均勻,從而發生較大的噪聲。我們運行人員在系統運行中,當我們聽到警鈴響,看到“CT斷線”或“電流回路故障”信號發出;相應電流表指示到零,有功、無功指示降低,電度表讀數減少;故障電流互感器聲響異常,嚴重時開路點與火花放電聲和焦臭味。這時我們應該停運可能誤動的保護;對CT二次回路進行檢查,尋找開路點;在查找過程中應穿絕緣靴,帶絕緣手套;設法降低電流,做好安全措施后將故障電流互感器二次側短路,如果短路后仍有異常響聲,說明電流互感器內部開路,應申請停電處理。

互感器是電力系統中不可或缺的基本器件,在日常運行中出現的故障只要處理及時、方法正確就可以避免對整個電力系統造成影響。以上是本人運行工作幾年總結出的關于互感器在日常運行中出現故障的處理經驗,希望對廣大電氣運行運行人員有所幫助。

參考文獻

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