電流互感器開路導(dǎo)致電量丟失原因分析

王平欣，王運(yùn)全，楊衛(wèi)華

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250002；2.山東送變電工程公司，山東濟(jì)南250022）

電流互感器開路導(dǎo)致電量丟失原因分析

王平欣1，王運(yùn)全1，楊衛(wèi)華2

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250002；2.山東送變電工程公司，山東濟(jì)南250022）

針對某大型發(fā)電廠GIS匯控柜內(nèi)C相CT備用測量二次繞組開路，致使出現(xiàn)二次端子燒毀、C相CT二次測量繞組短路及線路丟失較大電量問題，分析故障產(chǎn)生原因，提出相應(yīng)電量追補(bǔ)方法及預(yù)防此類問題發(fā)生的對策。

電能計(jì)量；CT開路；追補(bǔ)電量；母線電量平衡；更正系數(shù)

0 引言

電能計(jì)量裝置的公正性和準(zhǔn)確性關(guān)系到供電和用電雙方利益，一旦出現(xiàn)故障，將不能夠準(zhǔn)確進(jìn)行電能計(jì)量，關(guān)口電能表則會出現(xiàn)電量丟失現(xiàn)象［1］。隨著廠網(wǎng)分開及電力市場的日益發(fā)展，關(guān)口電能表數(shù)量日益增多，故障發(fā)生率也隨之增加，一旦發(fā)生故障，如何準(zhǔn)確公正的追補(bǔ)丟失電量成為日益突出的問題［2］。

1 現(xiàn)場調(diào)查分析

某總裝機(jī)206萬kW的大型發(fā)電廠因電流互感器（以下簡稱CT）二次開路致重大電量丟失，GIS匯控柜內(nèi)C相CT二次端子燒毀，如圖1所示。

圖1 GIS匯控柜內(nèi)C相CT二次端子燒毀

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，該CT二次端子的質(zhì)量出現(xiàn)瑕疵和接線工藝不符合安全技術(shù)要求，導(dǎo)致匯控柜內(nèi)電村I線備用CT二次側(cè)端子上接線接觸不良，CT二次側(cè)接線端子處電阻增大，近似開路，嚴(yán)重發(fā)熱，致使備用CT二次短接線及端子嚴(yán)重?zé)龘p，同時(shí)引發(fā)相鄰的計(jì)量C相端子燒毀并且短路，C相電流不能正確流入電能表，C相電量停止計(jì)量，最終導(dǎo)致電量丟失。

2 電量追補(bǔ)方法

2.1 母線電量平衡法

母線電量平衡法是基于母線電量平衡原理［3］，即通過該母線上的所有關(guān)口表計(jì)量的輸入輸出電量的平衡（必要時(shí)考慮母線線損）計(jì)算出某一故障關(guān)口表丟失的電量［4］。在使用母線電量平衡法時(shí)，要求在母線各進(jìn)出線處均裝設(shè)關(guān)口表，該電廠的母線各進(jìn)出線均裝設(shè)了關(guān)口表，符合此方案的要求，可以通過母線電量平衡法來追補(bǔ)電量。

圖2 關(guān)口計(jì)量點(diǎn)分布圖

正常運(yùn)行時(shí)的母線平衡公式

式中：W1為3號主變電量；W2為4號主變電量；W3為電村I線電量；W4為電村II線電量。

因該廠GIS母線損耗電量較小，故母線損耗電量忽略不計(jì)。

該電廠在電村I線C相CT燒毀開路，則電量丟失時(shí)的母線平衡公式將式（1）變?yōu)?/p>

由式（2）可知，追補(bǔ)電量的計(jì)算公式為

式中：ΔW為追補(bǔ)電量。

2.2 更正系數(shù)法

該電廠關(guān)口表采用0.2S級ZMQ202C型三相四線式電表，在C相CT開路的情況下，C相電能不被計(jì)量，但對A、B兩相計(jì)量無影響。

在三相平衡，無故障情況下正常計(jì)量有功功率為

在理論計(jì)算情況下可將三相四線電能表近似看成各相平衡。在三相四線的接線方式下三相之間互不影響，在C相CT開路的情況下，所以

對于C相CT開路時(shí)的更正系數(shù)［5-8］為

式中：W正常為正常時(shí)有功電量；W故障為故障時(shí)有功電量。

由此得出追補(bǔ)電量公式

式中：ΔW為追補(bǔ)電量；K為更正系數(shù)；W為實(shí)際故障期間電能表計(jì)量電量。

讀取故障期間電能表計(jì)量的電量通過式（7）即可計(jì)算出故障期間丟失的電量，從而追補(bǔ)丟失電量，但此方法僅適用于在三相完全平衡的條件，在三相不平衡時(shí)計(jì)算出的追補(bǔ)電量具有一定范圍的誤差。

2.3 計(jì)算結(jié)果

抄讀電村I線關(guān)口電能表內(nèi)存數(shù)據(jù)與該電廠電能表數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)抄讀數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，分析并確定故障起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間。讀取上網(wǎng)關(guān)口電能表內(nèi)存數(shù)據(jù)和電廠電能管理系統(tǒng)抄讀數(shù)據(jù)，相互驗(yàn)證故障起始和結(jié)束的準(zhǔn)確時(shí)間及故障期間電量的正確性。最終確定電村I線故障時(shí)間為2013年6月5日17時(shí)30分至2013年6月7日9時(shí)40分，選定追補(bǔ)電量區(qū)間應(yīng)將故障時(shí)間包括在內(nèi)，即選定起始時(shí)間為6月5日17點(diǎn)25分，結(jié)束時(shí)間為6月7日10點(diǎn)25分。根據(jù)抄讀數(shù)據(jù)的時(shí)間和電量，通過式（1）可得出丟失電量的數(shù)值，其計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 電村I線丟失電量計(jì)算

由表1可知，采用母線電量平衡法計(jì)算出的丟失電量為678.656萬kWh。

由式（7）用更正系數(shù)方案計(jì)算出的丟失電量為

式（8）追補(bǔ)電量的計(jì)算方法是基于三相完全對稱條件下，而電村I線的A、B、C三相電流值并不對稱，C相電流小于A、B相電流。故C相功率小于A、B兩相，用更正系數(shù)法計(jì)算出來的數(shù)據(jù)相對于實(shí)際值是偏大的，即存在一定的誤差。

由表1和式（8）的數(shù)據(jù)可以看出，用更正系數(shù)法計(jì)算的數(shù)據(jù)為721.82萬kWh，大于用母線電量平衡法計(jì)算的數(shù)據(jù)678.656萬kWh。實(shí)際結(jié)果同以上分析內(nèi)容相符合，該更正系數(shù)法得出的結(jié)果可以驗(yàn)證使用母線電量平衡法追補(bǔ)電量的可信度。

綜上所述，可以確認(rèn)采用母線電量平衡方法計(jì)算的追補(bǔ)電量678.656萬kWh的正確性。

表2 相關(guān)電量數(shù)據(jù)抄讀

由表2相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算母線的電量不平衡率，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 母線電量不平衡率計(jì)算驗(yàn)證

2.4 結(jié)果驗(yàn)證

此次故障為CT二次開路故障，為驗(yàn)證故障后電村I線CT二次計(jì)量繞組和關(guān)口電能表的準(zhǔn)確性，采用計(jì)算故障前后的母線電量不平衡率驗(yàn)證。

故障發(fā)生前和故障修復(fù)后的母線電量不平衡率如表3所示。故障前母線電量不平衡率為0.015%，故障后母線電量不平衡率為0.014%。結(jié)果驗(yàn)證了電村I線CT二次計(jì)量繞組和關(guān)口電能表計(jì)量準(zhǔn)確。

2.5 對策

為了防止CT二次開路故障，建議施工時(shí)采用質(zhì)量可靠的CT二次端子，接線工藝應(yīng)符合安全技術(shù)要求；設(shè)備運(yùn)行時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備巡檢，定期用紅外線成像儀對CT二次接線端子進(jìn)行全面檢查；在設(shè)備停電檢修時(shí)，對二次回路重點(diǎn)檢查，不符合要求的進(jìn)行整改；電村I線計(jì)劃停電時(shí)，對電流互感器進(jìn)行準(zhǔn)確度試驗(yàn)。

3 結(jié)語

通過對某大型發(fā)電廠電村I線GIS匯控柜內(nèi)C相備用及測量CT二次開路故障研究，調(diào)查分析其故障產(chǎn)生原因，針對故障類型和該廠電能表的接線方式提出使用母線平衡法和更正系數(shù)法兩種方案。讀取ZMQ202C關(guān)口電能表的內(nèi)存負(fù)荷曲線數(shù)據(jù)，同時(shí)調(diào)取電廠電能管理系統(tǒng)抄讀數(shù)據(jù)，選取了準(zhǔn)確的故障起始與結(jié)束時(shí)間和故障期間電量，探討了兩種追補(bǔ)電量方案的可行性和正確性，計(jì)算并驗(yàn)證相應(yīng)故障期間所丟失的電量，總結(jié)預(yù)防及避免此類問題發(fā)生的合理化建議。該電廠丟失678.656萬kWh電量，現(xiàn)已經(jīng)過上級有關(guān)部門批復(fù)準(zhǔn)予追補(bǔ)。

本文探討的母線電量平衡法和更正系數(shù)法在CT二次開路情況下的應(yīng)用，能較準(zhǔn)確地進(jìn)行追補(bǔ)丟失電量計(jì)算。

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Reasons of the Significant Power Loss Caused by Open Circuit of CT

Because of the open circuit of CT in C phase which was installed in the control cabinet of GIS，the secondary terminals were burned，the secondary measuring winding was a short circuit，and a lot of power was lossed.Contraposing the above problem in the large power plant，the causes of the fault are investigated and analyzed，the compensation measures of the loss of power are proposed in this article.The countermeasures are proposed for preventing and avoiding such problems.

electric energy metering；open circuit of CT；energy compensation；energy balance of bus；correction factor

TM933.4

：B

：1007－9904（2014）04－0035－03

2014-03-13

王平欣（1986—），男，碩士，從事電能計(jì)量工作；

王運(yùn)全（1966—），男，工程師，從事電能計(jì)量工作；

楊衛(wèi)華（1978—），男，從事變電二次安裝及試驗(yàn)工作。