電磁式電流互感器不穩(wěn)定因素帶電檢測技術

錢永亮，唐明淑，朱洪明，季興福

(云南電網有限責任公司文山供電局，云南 文山 663000)

0 前言

互感器是變電站重要的一次高壓設備，其中電流互感器的故障率目前占比較高，主要故障表現(xiàn)為內部高溫、放電導致爆炸，以及帶負載能力不穩(wěn)定導致保護系統(tǒng)誤動作等。

由于電流互感器在線性工作區(qū)域時，二次電流和負載保持相對一致的波動，輕微的故障不易通過二次電流表現(xiàn)出來。電流互感器或電流互感器二次回路的運行特性不良導致的保護誤動作的概率居高不下。尋找引起系統(tǒng)異常的原因和故障特征相對困難，主要表現(xiàn)為:溫升是一定故障累積爆發(fā)的過程，而局放測量受現(xiàn)場環(huán)境噪音影響較為明顯，紫外成像被認為是檢測表面放電的有效技術，但對于設備內部是否出現(xiàn)絕緣缺陷，很難得出直接關系。

帶電掃頻測量技術是一種將高頻信號注入到二次繞組回路的分析方法，將環(huán)路等效阻抗進行了量化，可通過等效網絡阻抗的分析研究運行電流互感器的健康狀態(tài)［1］。本文提出將掃頻阻抗測試技術運用到運行工頻環(huán)境的技術方案，研究寬頻域范圍的阻抗特征，并通過模擬故障獲得的阻抗頻譜跳變數(shù)據來印證阻抗頻譜檢測技術在帶電運行互感器不穩(wěn)定因素中的應用有效性。

1 帶電掃頻技術原理

1.1 電磁式電流互感器帶電測試

CT 帶電等效回路分為CT 一次，二次繞組，二次回路，電表等二次負載［1，4，5］，帶電掃頻測試分析(online frequency response analysis－OFRA)裝置通過串聯(lián)模式接入二次帶電回路，構成二次回路的一部分［13］。其帶電掃頻測試原理圖如圖1所示。由于OFRA 設備內部采用了低阻設計，因此對二次回路整體負荷的影響可以忽略［13］。

圖1 帶電掃頻測試原理圖

測試時，OFRA 內部通過產生高頻掃頻信號源注入到二次回路，內部采集裝置獲取環(huán)路信號的電流或電壓信息，最終繪制阻抗頻譜和相位頻譜曲線［13－14］。由于整個帶電操作全部通過二次回路實現(xiàn)，因此無需接觸一次高壓。

1.2 OFRA 裝置現(xiàn)狀

實際應用中，由于直接接入的回路阻抗不高，因此OFRA 裝置的輸出功率較小，非常適用現(xiàn)場測量，但由于現(xiàn)場環(huán)境噪音的作用，OFRA 必須具備工頻電流抑制功能。

帶電操作時，盡管無需接觸一次高壓，但由于要操作二次端子開關才能將OFRA 裝置串入帶電二次回路，操作失誤可能導致二次回路開路，因此存在安全顧慮;另外由于帶電環(huán)境的工頻電流影響，一般采用線性掃頻模式，測試時間較長，效率偏低，每只CT 的測試時間約為3～5 分鐘，加上恢復端子盒的時間，每只CT 的測量時間約6～8 分鐘，一個變電站通常有上百只CT，這些因素限制了OFRA 現(xiàn)場測試的推廣應用。

2 改進方法

2.1 帶電夾鉗式測量模式

圖2 改進型夾鉗測量式OFRA 原理

由圖2 所示，改進型夾鉗測量式OFRA 比直接接入式OFRA 增加了兩路夾鉗，一路為電壓耦合注入信號用，另一路為回路響應電流檢測用。通過檢測注入電壓和響應電流來計算回路阻抗或導納值，并繪制頻譜曲線作為分析CT 運行狀態(tài)的圖譜。

2.2 帶電可操作性研究

通過試驗比對發(fā)現(xiàn)，在低頻段，改進型方波和正弦波的測量值和高斯OFRA－90 設備的測量值差距較小，與參考值有差距的原因主要是參考值來源于停電檢測值。方波和正弦波都采用了夾鉗模式進行測量，且隨著頻率升高，與參考值的偏差越大，因此考慮對該數(shù)據進行修正，修正曲線如下:

圖3 導納校準曲線(方波和正弦波對比)

經校準后，模擬匝間短路故障，分別采用直接接入式OFRA，正弦波雙鉗式，方波雙鉗式OFRA 設備的導納頻譜曲線對應如下:

由圖4 可知，發(fā)生匝間絕緣的頻率點基本一致，且發(fā)現(xiàn)的導納圖譜的陡增方向基本一致，說明三種測量方法均具備檢測帶電電流互感器二次繞組匝間短路的能力，但由于夾鉗測量方式更方便現(xiàn)場應用，因此推薦在現(xiàn)場使用夾鉗測量方式。

圖4 匝間短路導納頻譜比對分析圖

通過分析，方波激勵所需的功率較低，且靈敏度較正弦信號略微偏高，并且由于方波本身具備統(tǒng)計特征，因此方波測量的意義可能高于正弦激勵模式。因此推薦現(xiàn)場采用方波激勵模式，但測量夾鉗的性能對測試結果的影響也是不可忽略的，因此本次試驗研究并不能全面描述和比較兩者的差異性和優(yōu)缺點。

3 結束語

論文提出了雙鉗法測量模式用于改進直接接入式OFRA 設備的應用，討論了其應用的特點，并進行了模擬故障的比對，證實了雙嵌法測量的有效性。

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