電流互感器二次開路故障分析及處理方法

1、華 中 電 力2007年第 6期 第 20卷 各類分析查詢 。作為網(wǎng)省公司的客戶端 , 地市公司完成以下內(nèi)容 。 年度建議綜合計(jì)劃上報(bào)省公司 ; 月 、 季度綜合計(jì)劃完成情況上報(bào)省公司 。 國家電網(wǎng)公司綜合計(jì)劃系統(tǒng)最終選擇國網(wǎng)公司 數(shù)據(jù)交換平臺 。 作為過渡階段 , 系統(tǒng)選用了數(shù)據(jù)采集 轉(zhuǎn)換傳輸集成工具 , 該工具完成網(wǎng)省公司同國網(wǎng)公司 的數(shù)據(jù)交換 。 主要功能是 : 網(wǎng)省公司的年度建議計(jì)劃數(shù)據(jù) 、 月度季度完成 情況數(shù)據(jù)及分析報(bào)告上傳到國網(wǎng)公司 ; 國網(wǎng)公司的年度綜合計(jì)劃數(shù)據(jù)及文件文檔下 達(dá)到網(wǎng)省公司 ; 數(shù)據(jù)傳輸過程中進(jìn)行了加密 。這樣 , 系統(tǒng)就較好地完成了 “ 兩級中心三層應(yīng) 用 ”

2、, 將國網(wǎng) 、 網(wǎng)省 、 地市的綜合計(jì)劃管理構(gòu)成了一個 整體 。電流互感器二次開路故障分析及處理方法 劉 強(qiáng)(廣東電網(wǎng)惠州供電局 , 廣東 惠州 516001摘要 :電流互感器與普通變壓器不同 , 電流互感器一次繞組的匝數(shù)很少 , 通常只有一匝到幾匝 , 它的一次串接到被測電 路中 , 流過被測電流 。 電流互感器倘若二次發(fā)生開路 , 一次電流將全部用于激磁 , 使鐵芯嚴(yán)重飽和 。 交變的磁通在二次線 圈上將感應(yīng)出很高的電壓 , 其峰值可達(dá)幾千伏甚至上萬伏 , 這么高的電壓作用于二次線圈及二次回路上 , 將嚴(yán)重威脅人 身安全和設(shè)備安全 , 甚至繞組絕緣因過熱而燒壞 , 保護(hù)可能因無電流而不能反

3、映故障 , 對于差動保護(hù)和零序電流保護(hù)則 可能因開路時(shí)產(chǎn)生不平衡電流而誤動作 。 通過對電流互感器二次側(cè)開路的一些現(xiàn)象的分析 , 提出了具體的處理方法 。 關(guān)鍵詞 :電流互感器 ; 開路 ; 危害 ; 處理中圖分類號 :TM452文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :B 文章編號 :1006-6519(200706-0042-02Fault Analysis and Solution of SecondaryOpen Circuit for Current TransformerLIU Qiang0引 言電流互感器是根據(jù)磁勢動平衡方程設(shè)計(jì)的 , 在磁 導(dǎo)率 為常量的前提下 , 即可認(rèn)為是工作于磁化曲線 極其狹窄的線性

4、區(qū)的特殊變壓器 。 它的作用是將一次 側(cè)大電流變換成二次側(cè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)小電流 , 有利于與 儀表配合進(jìn)行電流 、 電能測量 , 與繼電器配合進(jìn)行系 統(tǒng)過流 、 過負(fù)荷及短路保護(hù) 。 最重要的是使儀表 、 繼電 器保護(hù)裝置與線路高壓隔離 , 以保護(hù)人員和設(shè)備的安 全 , 但電流互感器二次開路運(yùn)行也會給電力系統(tǒng)帶來 諸多不安全因素 。1電流互感器工作原理電流互感器的結(jié)構(gòu)和基本原理如圖 1所示 。 它由 鐵心 、 一次繞組 、 二次繞組 、 接線端子及絕緣支持物組 成 。 它的鐵心是由硅鋼片疊制而成的 。 電流互感器的 一次線圈與電力系統(tǒng)的線路相串聯(lián) , 能流過較大被測 電流 I1, 它在鐵心內(nèi)產(chǎn)生交

5、變磁通 , 使二次線圈感應(yīng)出 相應(yīng)的二次電流 。 若忽略勵磁損耗 , 一次線圈與二次線圈有相等的安匝數(shù) :I1N 1=I 2N 2。 電流互感器的電流比 k=I 1/I 2=N 2/N 1。 電流互感器的一次線圈直接與電力系 統(tǒng)的高壓線路相連接 , 因此電流互感器的一次線圈對 地必須采用與線路的高壓相應(yīng)的絕緣配合 , 以保證二 次回路的設(shè)備和人身安全 。 二次線圈與儀表 、 繼電保 護(hù)裝置的電流線圈串接成二次回路 。圖 1電流互感器結(jié)構(gòu)原理圖收稿日期 :2007-08-14作者簡介 :劉 強(qiáng) (1978- , 男 , 陜西渭南人 , 電氣助理工程師 , 工學(xué)學(xué)士 , 從事變電運(yùn)行工作 .&qu

6、ot;""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""第 20卷2007年第 6期2電流互感器開路運(yùn)行的危害2.1開路運(yùn)

7、行分析電流互感器原繞組的匝數(shù)很少 , 通常只有一匝到 幾匝 , 它的一次串接到被測電路中 , 流過被測電流 , 這 個電流與普通雙繞組變壓器的一次側(cè)電流不同 , 它與 電流互感器二次側(cè)負(fù)載無關(guān) , 只決定被測電路負(fù)載大 小 。 而副繞的匝數(shù)比較多 , 它與電流表或其它儀表串 聯(lián)成閉合回路 , 二次側(cè)是處于短路運(yùn)行狀態(tài) , 也就是 一次側(cè)電流 I 1, 不隨二次側(cè)電流 I 2的變化而變化 , I 1只取決于一次回路的電壓和阻抗 。 正常工作時(shí)一次繞 組的磁勢只有一小部分作為空載磁勢 I 0N 1, 鐵心串磁 通很小 , 二次繞組中的感應(yīng)電壓不大 。 如果一次側(cè)負(fù) 荷不變 , 增大二次回路的阻抗

8、, 則二次回路電流 I 2和磁 勢將減小 , 空載磁勢 I 0N 1和磁通必然增大 。 如果電流互 感器二次開路 , 即 I 2=0, 則 I 2N 2=0。 由磁平衡方程式 :I 1N 1+I 2N 2=I 0N 1可得 I 1N 1=I 0N 1式中 I 電流 ;N 線圈匝數(shù) 。 這時(shí) , 一次電流全部為激磁電流 , 即 I 1=I 0, 單位磁 路長度 (每 cm 的激磁安匝 I 0I 1很大 , 結(jié)果使鐵心中磁 通密度 B 增加很大 , 鐵心飽和 。 實(shí)際上在交流情況下 , 電流將由 “ 負(fù) ” 過零到 “ 正 ” 再過零 , 不斷變化 , 因此即 使鐵心再飽和 , 電流過零附近磁勢極

9、小 , 磁場強(qiáng)度也 極小 , 此瞬間鐵心仍不飽和 , 因而在此瞬間鐵心的動 態(tài)磁導(dǎo)率 仍很高 , 所以就要產(chǎn)生高電壓 , 亦即電壓 波形中出現(xiàn)尖波 。 二次開路電壓 E m 是瞬間值 , 以幅值 計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式為 :E m =KN 2S 01! 式中 K 鐵心材料結(jié)構(gòu)系數(shù) , 一般為 1.21.5;N 2 二次繞組匝數(shù) ; S 鐵心截面積 由上式可知 , 二次繞組開路電壓值由以上幾個因 數(shù)確定 , 一般二次電壓其峰值可達(dá)幾千伏甚至上萬伏 。2.2電流互感器二次開路伴隨的現(xiàn)象及危害(1 電流互感器二次回路端子 、元件線頭等有放 電 、 打火現(xiàn)象 。 開路時(shí) , 由于電流互感器二次產(chǎn)生高電 壓 ,

10、可能使互感器二次接線柱 、 二次回路元件接頭 、 接 線端子等處放電打火 , 嚴(yán)重時(shí)使絕緣擊穿 。(2 儀表指示異常降低或?yàn)榱?。 如用于測量表計(jì)的電流回路開路 , 會使三相電流表指示不一致 , 功率 表指示減小 , 計(jì)量表計(jì)不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速變慢 。 如果表計(jì)指 示時(shí)有時(shí)無 , 有可能處于半開路狀態(tài) (接觸不良 。 運(yùn)行 人員遇到此現(xiàn)象時(shí)可將有關(guān)的表計(jì)相互對照比較認(rèn)真分析 。 如變壓器高 、 低壓側(cè)負(fù)荷指示相差較大 , 電流 表指示相差太大 (注意變化的不同 , 電壓等級的不同 , 可懷疑低壓的一側(cè)有無開路故障 。(3 儀表 、電能表 、 繼電器等冒煙燒壞 。 上述元件 燒壞都會使電流互感器二次開路

11、 , 有功功率表 、 無功 功率表以及電能表遠(yuǎn)動裝置的變送器 、 保護(hù)裝置的繼 電器燒壞 , 不僅使電流互感器二次開路 , 同時(shí)也會使 電壓互感器二次短路 。(4 電流互感器本體有噪聲 、振動等不均勻的聲 音 , 這種現(xiàn)象在負(fù)荷小時(shí)不太明顯 。 當(dāng)發(fā)生開路時(shí) , 因 磁通密度的增加和磁通的非正弦性 , 硅鋼片振動力加 大 , 將產(chǎn)生較大的噪聲 。(5 利用紅外線測溫儀監(jiān)測電流互感器本體有嚴(yán)重發(fā)熱 , 并伴有異味 、冒煙 、 噴油等 , 此現(xiàn)象在負(fù)荷小 時(shí)不太明顯 。 開路時(shí) , 由于磁飽和嚴(yán)重 , 鐵心過熱 , 外 殼溫度升高 , 內(nèi)部絕緣受熱有異味 , 嚴(yán)重時(shí)冒煙燒壞 。(6 保護(hù)可能因無電

12、流而不能反映故障 , 對于差動保護(hù)和零序電流保護(hù)則可能因開路時(shí)產(chǎn)生不平衡 電流而誤動作 。3電流互感器二次開路產(chǎn)生的原因(1 由于交流電流回路中的接線端子排的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量存在缺陷 , 在運(yùn)行中發(fā)生旋轉(zhuǎn)螺桿與底板螺孔接 觸不良 , 造成開路 , 如內(nèi)部彈簧式的電流端子 , 由于彈 簧損壞 , 旋轉(zhuǎn)螺桿擰到底仍與底版接觸不上 ; 對于旋 鈕式的電流端子由于端子壓板的膠木過長 , 旋轉(zhuǎn)端子 金屬片未壓在壓板的金屬片上 , 而誤壓在膠木套上 , 致使開路等 。(2 在二次線端子接頭壓接不緊 , 回路中電流很大時(shí) , 發(fā)熱燒斷或氧化過甚造成開路 。(3 檢修人員工作中的失誤 , 如繼電器內(nèi)部接頭未接好 、

13、 甩開的線頭忘記恢復(fù)并在傳動檢查時(shí)未被發(fā)現(xiàn) 。(4 室外端子箱 、 接線盒受潮 , 端子螺絲和墊片銹 蝕過重 , 造成開路 。4處理方法當(dāng)發(fā)生電流互感器二次開路時(shí) , 應(yīng)在保證安全的 前提下及時(shí)處理 。 運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)時(shí)不應(yīng)慌張 , 記錄故 障現(xiàn)象 , 匯報(bào)主管部門 , 等候處理 。 處理時(shí)應(yīng)注意以下 幾點(diǎn) :(1 首先必須分清屬哪一組電流回路發(fā)生開路 、開路的相別 、 對保護(hù)有無影響 , 退出可能誤動的保護(hù) 。 特別是用于母差保護(hù)的電流互感器如發(fā)現(xiàn)打火 , 應(yīng)立(下轉(zhuǎn)第 47頁 電流互感器二次開路故障分析及處理方法第 20卷 2007年第 6期(上接第 43頁 即向調(diào)度申請將母差保護(hù)退出 ,

14、并且甩開刀閘的位置 切換量 , 使該組電流互感器退出母差保護(hù) , 然后根據(jù) 實(shí)際情況采取相應(yīng)的措施 。(2 在短接二次電流端子時(shí)應(yīng)盡量減少一次負(fù)荷 電流 , 降低危險(xiǎn)性 。 若電流互感器嚴(yán)重?fù)p傷 , 如電流互 感器內(nèi)部有放電 、 冒煙 、 異響 、 異味等現(xiàn)象 , 應(yīng)轉(zhuǎn)移負(fù) 荷 , 停電進(jìn)行檢查處理 (如有旁路 , 可采用旁路供電 , 保證供電的可靠性 。(3 短接應(yīng)在距開路打火處就近的二次端子上進(jìn) 行 , 封好電流互感器后 , 再檢查處理開路點(diǎn) 。 短接時(shí)應(yīng) 使用短路線或?qū)Ｓ枚踢B片 , 短路應(yīng)妥善可靠 , 禁止采 用熔絲或一般導(dǎo)線纏繞 。(4 根據(jù)短接時(shí)的現(xiàn)象判斷短接是否有效 。 若短 接時(shí)

15、有火花 , 則說明短接有效 , 故障點(diǎn)就在短接點(diǎn)以 下的回路中 , 可進(jìn)一步查找 ; 若短接時(shí)無火花 , 可能是 短接無效 故障點(diǎn)可能在短接點(diǎn)以前的回路中 可以 逐點(diǎn)向前變換短接點(diǎn) , 縮小范圍 。(5 確定故障范圍后 , 應(yīng)檢查容易發(fā)生故障的端 子 、 二次線及元件 , 檢查回路中是否有工作時(shí)觸動過 的部位 。 對檢查出的故障 , 能自行處理的可立即處理 , 然后投入所退出的保護(hù) , 若開路點(diǎn)在互感器本體的接 線端子上 , 應(yīng)停電處理 。(6 在短接二次回路時(shí) , 工作人員要嚴(yán)格遵守安 全工作監(jiān)護(hù)制度 , 一人操作 , 一人監(jiān)護(hù) 。 與帶電設(shè)備應(yīng) 保持適當(dāng)?shù)陌踩嚯x 。 操作人員必須穿絕緣鞋

16、 , 戴絕 緣手套和使用有絕緣柄的工具 。 禁止在電流互感器與 短路點(diǎn)之間的回路上進(jìn)行任何工作 。5結(jié)束語電流互感器二次開路會產(chǎn)生高電壓 , 危害人員和 設(shè)備安全 , 在處理電流互感器開路故障時(shí) , 一定要及 時(shí) 、 快速 , 確保人身和設(shè)備的安全 , 使故障控制在最小 范圍 , 減少損失 , 保證電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行 。力不夠 , 嚴(yán)重影響 3號機(jī)組的正常運(yùn)行 。 姚孟電廠脫 硫技改施工中為解決這一難題 , 通過在地面進(jìn)行模擬 試驗(yàn) , 采用鋼管緊密平行排列的辦法 , 封堵速度快 , 效 果好 。 根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況 , 如果將鋼管垂直排列 , 煙道 洞口高度大于 6m 時(shí) , 鋼管長度一般

17、需要焊接才能滿 足要求 (廠家生產(chǎn)的鋼管長度為 6m 較多 , 垂直穿過 的鋼管更不宜固定住 。 若將鋼管水平排列使用 , 由于 煙道洞口寬度小于 6m , 鋼管不需要搭接即可以滿足 施工要求 , 且容易固定 , 達(dá)到快速封堵的目的 (圖 2 。 2.5實(shí)際應(yīng)用及改進(jìn)建議在施工中試著水平穿插兩根鋼管 , 作業(yè)過程很順 利 , 可確定對煙道煙囪入口的封堵方法 :在原煙道與 煙囪相連約 200mm 處 , 沿著煙道垂直兩側(cè)壁板自下 而上均勻排列開孔 , 隨即沿水平方向緊密穿插鋼管 , 在煙道入口處形成了一道 “ 鋼管墻 ” , 達(dá)到封堵效果 后 , 再進(jìn)行原有煙道的切割拆除 。 通過現(xiàn)場施工 , 證明 了該方案是解決此問題的最好辦法 , 既能夠保證了安 裝人員的安全施工又極大地提高了封堵速度 , 確保了 3號機(jī)組的正常運(yùn)行 。圖 3機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行中經(jīng)封堵完的煙道煙囪入口照片 建議以后進(jìn)行類似工程施工時(shí)尚可改進(jìn)的是 :應(yīng) 預(yù)先垂直設(shè)置 35根導(dǎo)向管 , 則會使水平穿管的速度 有所提高 。3結(jié)束語綜上所述 , 燃煤電廠