一起電流互感器故障引發(fā)的思考

萬 欣，李彥吉

（北京鐵路局 石家莊供電段，河北邯鄲056002）

在牽引變電所的高壓配電裝置中，電流互感器作為計（測）量、保護測控裝置模擬量的提供裝置，其運行正常與否，直接關(guān)系到保護裝置動作的可靠性，從而影響到電力機車乃至地方供電系統(tǒng)的安全運行。在今年測控裝置檢修試驗中就發(fā)現(xiàn)了一起電流互感器運行異常的現(xiàn)象，險些對行車安全構(gòu)成威脅，值得思考分析。

1 故障概況

2011－04－06石家莊供電段檢修車間在進行磁縣變電所213饋線保護綜合自動化改造和春檢作業(yè)中，因已對測控裝置本體的精度、可靠性以及整定值進行了測試，試驗人員在213CT本體傳動時，沒有斷開2次線圈與測控裝置試驗端子，發(fā)現(xiàn)施加1A電流時、測控裝置本體顯示0.6A，2次線圈分流較大為總電流的40%；甩掉CT 2次引出線，測試正常。隨即檢查了2次電纜、插頭等多個位置并對CT進行了絕緣電阻試驗未發(fā)現(xiàn)異常，測量2次回路直流電阻與其他設備也無明顯差別。

213DL帶負荷運行后，測量了保護回路、計（測）量回路實際電流，發(fā)現(xiàn)保護回路電流較測量回路小40%，也就是說在饋線出現(xiàn)接地短路時213保護將因為檢測到的電流偏小而拒動，將導致主變壓器低壓側(cè)斷路器越級跳閘，影響磁縣—柏莊間上下行25km接觸網(wǎng)供電，隨即對CT進行了更換。

2 現(xiàn)場調(diào)查分析

2.1 電流互感器工作特性［1］

電流互感器的原繞組串聯(lián)于1次電路內(nèi)，并且其匝數(shù)W1很少，通常只有一匝或幾匝，因此，原繞組中的電流完全取決于1次電路內(nèi)的負荷電流，而與電流互感器副繞組內(nèi)的電流無關(guān)。電流互感器副繞組的匝數(shù)則較多，為原繞組的若干倍，因此，2次電路內(nèi)的電流I2遠小于一次電路內(nèi)的電流I1。

電流互感器副繞組所接負載全是儀表和繼電器的電流線圈，其阻抗值很小，與副繞組本身阻抗相比，可忽略不計，因此，電流互感器正常工作時，其副邊工作在近似短路狀態(tài)，相當于變壓器副邊的短路運行。

2.2 現(xiàn)場試驗

為了進一步了解CT 2次線圈的分流情況，于2011－05－26和2011－06－17在黃粱夢變電所的主變壓器高壓側(cè)和饋線側(cè)的CT本體上分別進行了試驗，試驗接線圖如圖1所示。

在A處分別加1A、3A、5A、7A的電流，分別在CT側(cè)串入A1、測控裝置側(cè)串入A2兩個電流表，來測量CT本體和保護的分流情況。

在變壓器CT采用LCWB－110／W2、300／5時，測試結(jié)果如表1。

表1 主變壓器CT分流測試表

在饋線CT采用LZZB－27.5、1 000／5時，測試結(jié)果如表2。

表2 饋線CT分流測試表

從表1，表2可以看出，在不甩掉CT 2次引線的情況下：

（1）施加小于1A電流的情況時，CT 2次測基本不分流或者說測量不到。

（2）施加2A以上電流時，CT 2次側(cè)出現(xiàn)分流現(xiàn)象，但所占比例較小，約為總數(shù)值的0.1%左右，按現(xiàn)有保護測控裝置3%誤差考慮，不會影響到測試的精度。

（3）如果測試中存在分流較大，類似上例故障中出現(xiàn)的分流達到40%時，可以確定CT本體出現(xiàn)故障。

3 CT測試方法探討

對CT的試驗分為極性試驗、勵磁特性試驗和比差、角差的測定試驗，這些是衡量判定其性能好壞的標準。

3.1 極性試驗

CT的極性試驗是在交接和大修時進行的，當運行中CT 2次回路的設備出現(xiàn)故障時也常進行此項試驗。CT的極性非常重要，如不正確，將會使接入該回路的具有方向性的儀表如功率表、電能表等指示錯誤，使方向性繼電保護失去作用甚至誤動作，故在檢驗CT性能時首先驗證其極性是否滿足運行的要求，我們對磁縣變電所的故障CT用直流法進行了試驗，結(jié)果正確、未發(fā)現(xiàn)異常。

3.2 勵磁特性試驗［2］

對電流互感器進行勵磁特性試驗時，其1次線圈開路，并以額定頻率的正弦波形的電壓加于互感器的2次線圈上，由小到大逐點增大電流，并記錄相應的電壓，然后根據(jù)電流、電壓值繪成U2＝f（I0）關(guān)系曲線。試驗接線及勵磁特性曲線如圖2和圖3。

圖2 CT勵磁特性試驗原理接線圖

測得的勵磁特性曲線應與出廠試驗或同類型互感器測得的結(jié)果比較無顯著差別。例如，由圖3可以看出，曲線1的電流互感器比曲線2的容量大，而磁縣變電所故障CT試驗曲線3表明其2次線圈存在匝間短路，并可明顯看出有短路匝的CT曲線與正常電流互感器的曲線相比，在曲線飽和以前電壓值已顯著降低。遇到這種情況，可進一步用電流互感器的比差、角差試驗結(jié)果進行綜合分析。

圖3 CT勵磁特性曲線

3.3 討論

通過對電流互感器的勵磁特性和比差、角差的分析，可以判斷電流互感器的好壞，但這些項目的測試只在交接、大修或繼電保護有特殊要求時進行，現(xiàn)場的檢修班組并不配備相應的儀器。

我們將磁縣變電所故障CT委托供電局試驗所進行了試驗，結(jié)論是本體損壞、已不能使用，保護回路2次線圈存在匝間短路或線間絕緣降低現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

近幾年間京廣線石家莊—安陽段牽引變電所出現(xiàn)了3起CT本體故障引起的斷路器越級跳閘問題，考慮到設備已運行十幾年，存在老化的現(xiàn)狀，可增加CT 2次回路直流電阻測量與歷年值比較不應有較大的變化；在對CT有懷疑時應增加電流互感器勵磁特性試驗。雖然試驗規(guī)程對這兩項試驗沒有嚴格要求必須進行，但出現(xiàn)像磁縣變電所這樣的問題時現(xiàn)場采取將設備先投運、負荷后再進行檢查的方案，一則危及設備安全運行，如出現(xiàn)CT爆炸等；二則若差值較小（如10%），可能判斷為其他原因（如誤差）所致，此時如果勉強投運，很可能加重故障發(fā)展程度，擴大故障范圍。

以往我們認為，在進行2次保護傳動時，為了防止CT分流影響測試精度，基本上采取了試驗中甩掉CT 2次線圈的方法，從試驗情況來看、沒有太大的實用意義。而采取CT 2次并聯(lián)的方式，可以用交流電流檢查出CT 2次線圈有無匝間短路等問題，且其1次線圈只有一或幾匝，不存在產(chǎn)生高電壓危及檢修試驗人員人身安全的問題，具有較好的推廣性。

［1］周澤存，等.高電壓技術(shù)［M］.北京：中國電力出版社，2005.

［2］何其光.電力及牽引變電所試驗［M］.北京：中國鐵道出版社，1994.