一起500?kV?HGIS電流互感器誤差超差問題分析

錢星榕，丁 蘇

(福建省送變電工程公司，福建 福州 350013)

一起500?kV?HGIS電流互感器誤差超差問題分析

錢星榕，丁 蘇

(福建省送變電工程公司，福建 福州 350013)

在500 kV HGIS組合電器交接試驗過程中，發現電流互感器誤差測量結果異常。通過對誤差原因的判斷和測試分析，發現支撐HGIS殼體的金屬連接支架形成環繞鐵芯的回路，且回路經過HGIS構架接地，并通過接地線形成閉合環路，造成電流互感器誤差嚴重超差。對此類故障進行了詳細的分析總結，具有典型的指導意義。

HGIS；電流互感器；組合電器；超差

0 引言

電流互感器是一次系統和二次系統電流間的聯絡元件，它將一次回路的大電流轉換為小電流，供給測量儀表和保護裝置使用。電流是反映系統故障的重要電氣量，而保護裝置通過電流互感器間接反映一次電流，因此電流互感器的性能直接決定保護裝置能否正常運行。然而互感器本身和其運行使用條件決定其存在不可避免的誤差。下文對一起典型的電流互感器誤差超差進行分析，并結合實際工作闡述了誤差帶來的影響，以便在工作中加強重視，并做出正確的分析。

1 發生過程

廈門海滄500 kV變電所500 kV HGIS電器設備采用河南平高東芝高壓開關有限公司生產的HGIS組合電器，型號為GSR-500R2B。設備整合了斷路器、電流互感器、隔離刀閘、接地刀閘等一次設備。在進行交接試驗時，要求對電流互感器進行變比比差和角差試驗。由于其結構同常規的單體設備不同，造成了交接試驗HGIS中電流互感器變比試驗一次接線的不同。試驗時一次電流接線試驗回路如圖1所示，試驗大電流線從兩側的地刀處接入，合上開關及兩側的地刀構成回路。

測試時發現各相數據基本相似，比差最大達到-4.56 %，角差達到-153′。表1是對500 kV 5011 A相其中的一個測量繞組實測的一組數據表。

圖1 HGIS CT試驗回路

表1 處理前500 kV 5011 A相7 S繞組的檢定數據

從表1所得的數據分析可知，被測試電流互感器誤差大于0.2 S級誤差限級標準，且所有的數據呈現負誤差，不滿足設計要求，即電流互感器應具有的規定的準確度等級。

2 原因調查分析

一般為滿足設計要求，電流互感器應具有規定的準確度等級，出現誤差超差的值也應基本滿足誤差曲線規律。從二次繞組絕緣不良，繞組存在短路匝、磁路原因，其他外部原因等幾個方面對其進行分析。

2.1 二次繞組絕緣不良

電流互感器的繞組絕緣不好可能造成一次或二次繞組上有分流支路，因為電流互感器二次所接負載都是低阻的，其等值阻抗歐姆數量級很小。所以二次繞組的絕緣(包括匝間、層間和首末端間)要降低到歐姆數量級，才能極大地影響到電流互感器的測量結果。試驗前進行絕緣測試，一次對地絕緣大于10 000 MΩ，二次對其他繞組及地的絕緣大于10 000 MΩ，試驗連線后一次對地總的絕緣大于200 MΩ，一二次回路中不存在分流支路。

2.2 電流互感器的二次繞組存在匝間短路

電流互感器結構原理如圖2所示。

圖2 電流互感器結構原理

根據全電流定律，若不考慮漏磁，則有

∮H·dl=∑IW=I1W1+I2W2(1)

如果二次繞組存在匝間短路，則W2減小，電流I2增大，所得的結果應該是誤差呈現正誤差，顯然與測試所得的結果不符。隨后進行了伏安特性試驗，數據與出廠相符，未發現有匝間短路問題。

2.3 磁路原因

一次導體產生的磁通不能全部通過電流互感器鐵芯，存在較大漏磁通，會造成測量不準確。鐵芯存在剩磁現象會使鐵的磁導率下降，從而造成互感器的原始誤差增大，即比值差偏負，相位差偏正。一般的0.2級電流互感器經過充磁后產生的誤差曲線，偏移不會超過0.5 %。而實測的誤差大大超過0.5 %，在試驗中反復退磁后試驗結果差別不大。

由式(1)可知，如果一次繞組產生的磁通沒有完全經過鐵芯，即存在較大的漏磁通也會產生誤差，經現場判斷套管式電流互感器的一次布置采用非導磁材料，通常電流互感器鐵芯由高導磁材料組成閉合回路，發生漏磁的情況可以忽略。

500 kV HGIS采用外置式電流互感器，并在外側加有外罩，廠家一次設計時已經充分考慮到外罩對鐵芯可能形成一個短路環，專門設置絕緣區形成斷開點。經現場觀察發現雖然設置了絕緣區，但廠方的現場安裝人員在架設電流互感器二次回路電纜橋架時，為方便橋架的固定，利用絕緣區上的螺栓安裝一塊角鐵用以固定電纜鋁合金橋架，橋架與地相同形成閉合回路，如圖3所示。根據全電流定律，由圖3可得∮H·dl＝∑IW＝I1W1+I2W2+I3W3，因此可以判斷短路環對主磁通有分流作用，可使在二次繞組上感應的電流I2減小，從而產生負誤差。

圖3 HGIS電流互感器電流磁路

其相應的電流互感器等值電路如圖4所示。

圖4 電流互感器等值電路

圖4中，Ip，Ie為歸算到電流互感器二次側的一次電流和勵磁電流；Is，Id為電流互感器的二次電流及短路環中的電流；Zp，Ze為歸算到電流互感器二次側的一次阻抗和勵磁阻抗；Zct，Zr為電流互感器的二次繞組阻抗和負載阻抗。

根據比值差的定義，電流互感器由于實際變比與額定變比不相等，在測量電流時產生數值誤差是不可避免的，正常時誤差由勵磁電流Ie造成。由此可推算出電流互感器的比值誤差為：

廠家的外裝式電流互感器線圈的出廠試驗在安裝前單獨進行，表2是500 kV 5011 A相7S繞組的檢定數據。

表2 500 kV 5011 A相7S繞組的出廠檢定數據

由圖4可知，勵磁電流Ie由于存在短路環電流Id產生誤差。將出廠數據同處理前的數據相比較可以得出，超差主要是由短路環中流經的電流Id造成的，且比值差為負誤差。

原因確認后，拆除電纜橋架與絕緣區的連接角鐵，然后再對500 kV 5011 A相進行測試，結果如表3所示。

表3 處理后500 kV 5011 A相7S繞組的檢定數據

從表3中的數據可知，測試結果符合電流互感器的檢定限級標準要求，并與廠家出廠數據相符。

3 結束語

通過以上分析，HGIS電流互感器測量不準確除了要檢查內部原因外，還要檢查互感器外部是否有閉合回路。因此在安裝中為了使HGIS能夠長期正常運行，必須采取有效措施予以預防。由于電流互感器組件較重，制造廠在斷路器和電流互感器之間增加支撐架時，支撐架也要采取絕緣措施。電流互感器外罩和HGIS構架相碰也能形成短路，因而必須采取絕緣措施。由于斷路器合跳閘振動，絕緣環會出現串動而造成絕緣破壞，因此絕緣環和絕緣墊應加工成一體，并盡可能采用機械強度更高的絕緣材料。同時，建議制造廠嚴格生產工藝，嚴格產品質量把關，切實有效地防止類似事故的發生。

1 GB 50150-2006電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準[S].

2 姚 鈺.高橋220 kV變電站GIS配電裝置淺析[J].寧夏電力，2007(6).

3 楊仕友.變電站中的GIS電器設備[J].中國高新技術企業，2007(8).

4 鄭澤鴻.GIS變電站幾個應予注意的問題[J].廣東輸電與變電技術，2007(2).

5 羅學琛.SF6氣體絕緣全封閉組合電器[M].北京：中國電力出版社，1999.

6 李建基.高壓開關設備實用技術[M].北京：中國電力出版社，2005.

2013-09-13。

錢星榕(1961-)， 男，工程師，主要從事電氣試驗工作。

丁 蘇(1979-)，男，工程師，主要從事電氣高壓試驗工作。