一種基于自耦原理檢查多抽頭電流互感器二次接線的方法

姚 慧， 吳文聯，吳 靖

（國網浙江省電力公司杭州供電公司，杭州 310009）

一種基于自耦原理檢查多抽頭電流互感器二次接線的方法

姚 慧， 吳文聯，吳 靖

（國網浙江省電力公司杭州供電公司，杭州 310009）

分析了電流法、電壓法檢查變壓器套管電流互感器變比的原理以及主要特點，提出了一種基于多抽頭電流互感器二次側自耦原理的簡便檢查方法。通過試驗驗證和現場的實際應用情況可知，該方法相比于電流法和電壓法，極大地簡化了檢查過程，有效降低工作量和規避作業風險，具有設備精簡便攜、試驗接線簡單、操作方便等優點，檢查正確率達到100%。

多抽頭電流互感器；變壓器套管；自耦；二次接線；變比

0 引言

TA（電流互感器）[1-2]二次回路是保護、測控和自動化裝置的重要組成部分。若二次接線錯誤，將導致設備異常或保護裝置無法正確動作，對電力系統造成嚴重危害。多抽頭TA[3]是指二次繞組采用同一鐵心多個抽頭的設計，使電流互感器具有多變比，如變壓器套管TA[4]。

TA投產前、更換繞組后、大修后的二次接線檢查試驗被列為重要試驗項目之一，主要驗證TA二次側是否接入了正確的變比，以及排除二次側抽頭多點短接或二次側開路的情況。文獻[5-6]介紹了常用的電流法、電壓法檢查變壓器套管TA變比正確性的方法。

基于多抽頭TA二次側自耦原理，提出了一種檢查變壓器套管TA二次接線正確性的簡便方法。該方法在檢查變比正確性的同時，還可以發現多抽頭TA幾個端子短接的情況，避免因二次側抽頭多點短接或二次側開路導致的異常情況。相比于電流法和電壓法，該方法極大地簡化了檢查過程，有效規避了作業風險。

1 常用檢查方法存在的難點

1.1 電流法檢查變壓器套管TA變比

采用電流法[5]檢查變壓器套管TA變比，試驗接線如圖1所示，等值電路如圖2所示。圖中：i為電流源（調壓器和升流器）；A1，A2為電流表；I1為一次電流為折算到一次側的二次電流；r1，x1為一次線圈電阻、漏抗為折算到一次側的二次線圈電阻、漏抗；rm，xm為勵磁電阻、電抗。

圖1 電流法檢查套管TA變比的試驗接線

圖2 電流法檢查套管TA變比的等值電路

從圖2可知，當TA正常運行時，二次側短路，鐵磁密度低，勵磁阻抗xm很大，則勵磁電流很小，忽略不計。因此，試驗時，在TA一次側通入大電流，用A1監測其一次電流I1，用A2測量二次電流I2，兩者的比值即為變比k=I1/I2。

采用電流法測量變壓器套管TA變比是模擬其實際運行工況（僅二次負荷有差別），是在變壓器大修時檢查其套管TA變比的常用方法。然而，該方法有以下缺點：

（1）隨著電力系統容量增加，TA的一次電流不斷增大，甚至達到數萬安培。試驗時，加數百安培的電流已非常困難，如果試驗電流降低太多，測量誤差將劇增。

（2）試驗時必須將變壓器套管TA拆除并從變壓器上吊裝下來方可進行。需使用大型起重設備，作業風險高且容易發生事故。

（3）試驗儀器升流器體積大，造價高昂。

1.2 電壓法檢查變壓器套管TA變比

電壓法[5]的試驗接線如圖3所示，等值電路如圖4所示。圖中：U為電壓源；mV為毫伏表；V為電壓表；U1為一次電壓為折算到一次側的二次電壓；r1，x1為一次線圈電阻、漏抗為折算到一次側的二次線圈電阻、漏抗；rm，xm為勵磁電阻、電抗。

圖3 電壓法檢查套管TA變比的試驗接線

圖4 電壓法檢查套管TA變比的等值電路

采用電壓法測量變壓器套管TA變比不用將其拆除，且設備小巧便攜、操作方便。然而，該方法有以下缺點：

（1）需一次班組配合，作業風險高。

（2）試驗時，一次線圈開路，鐵磁密度高，極易飽和。加入的電壓稍高，二次線圈中勵磁電流ie就會驟增，若過大，則會影響檢查準確性。

（3）選用電壓表的量程也會影響檢查準確性。

綜上所述，電壓法理論上可行，但實際應用局限性很大，所以工作現場檢查變壓器套管TA二次接線時常用的方法主要是電流法，此外還有二次電纜核對、以及二次通流等輔助手段。

2 基于自耦原理檢查套管TA二次接線

變壓器套管TA二次側線圈在同一個鐵心上，分別在其適當匝數（位置）上接出若干抽頭，滿足不同變比需要，同時各組抽頭間自耦，如圖5所示。

在進行套管TA二次接線檢查工作時可以采用基于此原理的檢查方法。試驗接線如圖6所示。圖中：i為繼電保護測試儀；A1，A2為兩個電流表。

試驗時，選取一組抽頭作為參照組，通入試驗電流I1。用電流表A1監視參照組的輸入電流I1，A2用于測量另一組抽頭的反饋電流I2。實際二次接線檢查過程中，為了避免繁瑣的拆接過程以及恢復接線時出錯，通常使用鉗形表來測量被測抽頭組的電流。

根據電工原理，I1與I2比值的倒數即為兩組抽頭的相對變比，且參照組的變比K1已知，綜上分析可得被測抽頭組的變比：K2=K1×（I1/I2），從而判斷其接入二次回路的變比是否正確。

綜上所述，使用基于多抽頭TA二次側自耦原理的方法檢查變壓器套管TA二次接線正確性時，與被測TA的一次側沒有任何電氣關系，大大降低了試驗風險。該方法適用于各種環境，不受變壓器套管TA安裝位置、接線方式等因素的影響。而且TA二次側的額定電流一般為5 A，試驗時可以使用普通的繼電保護測試儀加電流。因此，只需攜帶2個電流表或者鉗形表以及繼電保護測試儀即可完成檢查工作。相比于電流法、電壓法，具有設備小巧便攜、試驗接線簡單、易操作等優點。

圖5 多抽頭電流互感器原理

圖6 基于二次側自耦原理檢查套管TA二次接線的試驗接線

3 基于自耦原理的檢查方法驗證

為了驗證基于多抽頭TA二次側自耦原理的檢查方法的正確性，使用該方法對變比如圖7所示的變壓器套管TA進行了二次接線檢查。同時，將試驗結果與電流法的試驗結果進行了對比。

測試時，模擬變壓器套管TA實際接線情況，S1為二次側極性端，分別選取S1與S2，S1與S3，S1與S4作為參照組，通入試驗電流I1，假設二次回路中需接入的變比為800/5，即接入S1與S5，測量其感應電流I2。如果被測抽頭組S1與S5接線正確，不論以哪一組作為參照組，K2=K1×（I1/I2）= 800/5，如表1所示。綜上所述，被測抽頭組接線正確。

圖7 某變壓器套管TA變比

表1 某變壓器套管TA二次側接線檢查結果

假設需要的變比為800/5，即接入S1與S5。以S1與S2為參照組為例。假設接入二次回路時，錯將S2當成S1。此時，I1加入試驗電流3 A，測得I2=1 A，則K2=K1×（I1/I2）=600/5≠800/5。由此可以判定二次接線錯誤。若選取不同參照組，結果如表2所示。

表2 假設S2錯當成S1時套管TA二次側接線檢查結果

從表2可知，當接線錯誤時，不論以哪一組抽頭作為參照組，最終計算所得的被測抽頭組變比均不等于預計的變比800/5。因此，不論以哪一組抽頭作為參照組，均可得出結論，被測抽頭組接線錯誤。同樣，當參照組有接線錯誤時，被測組的二次電流也將不與計算值一致。

同時，使用電流法對該TA進行了二次接線檢查，將兩者的試驗結果進行對比，結果證明基于自耦原理的二次接線檢查方法正確有效。

4 基于自耦原理的檢查方法實踐

基于自耦原理的檢查方法在經過了多次試驗并和電流法反復對比后，確認該方法沒有條件限制，可以準確地判斷接入電力系統的變壓器套管TA二次接線是否正確。同時，該方法還可以發現多抽頭TA幾個端子短接的情況，避免因其二次側抽頭多點短接或二次側開路導致的異常情況。在某供電公司的變壓器套管TA二次接線檢查工作中的測試結果如表3所示。

表3 基于自耦原理的檢查方法的應用

從表3可知，在220 kV慶豐變電站（簡稱慶豐變，其余類推）2號主變壓器（簡稱主變）套管TA的檢查工作中成功查出了接線錯誤，耗時短，操作簡單。在某供電公司多個變電站的多個變壓器套管TA的接線檢查中應用這一檢查方法，已取得了很好的效果。

5 結語

基于多抽頭電流互感器二次側自耦原理，提出了一種檢查變壓器套管TA二次接線的簡便方法。通過將其試驗結果和電流法的檢查結果對比可得，該方法正確率為100%，可以準確地判斷變壓器套管TA二次接線是否正確。從實際應用情況可知，相比于電流法和電壓法，該方法極大地簡化了檢查過程，有效規避了作業風險，具有設備精簡、小巧便攜、試驗接線簡單、易操作等優點，值得推廣應用。

[1]張志竟，黃玉錚.電力系統繼電保護原理與運行分析（上冊）[M].北京：水利電力出版社，1995.

[2]費圣英，馮軍，黃衛國，等.電力系統繼電保護原理與實用技術[M].北京：中國電力出版社，2006.

[3]李宇牧，祝小紅.多抽頭式電流互感器二次誤接線對計量的影響[J].湖北電力，2008，32（S2）∶41-42.

[4]張智剛，李明節，陳國平，等.國家電網公司繼電保護培訓教材（上冊）[M].北京：中國電力出版社，2009.

[5]陳亦平，穆國平，徐偉明，等.電壓法測變壓器套管TA變比[J].電力系統保護與測控，2010，38（2）∶122-123.

[6]馬敏軍.電流互感器變比測試方法探討[J].云南電力技術，2010，39（2）∶107-110.

（本文編輯：楊 勇）

The Method Based on Self-coupling for Checking Secondary Connection of Multi-tap Current Transformer

YAO Hui，WU Wenlian，WU Jing
（State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310009，China）

The paper analyzes principles and main characteristics of current method and voltage method for checking transformation ratio between transformer and bushing current transformer and puts forward a simple check method based on self-coupling at secondary side of multi-tap current transformer.Through test validation and field application，it is proved that the new method，in contrast with current method and voltage method，can greatly simplify the check process，reduce the work load and avoid operation risks；it is also characterized by device portability，simple test connection，convenient operation，etc.The correct check rate can be up to 100%.

multi-tap current transformer；transformer bushing；self-coupling；secondary connection；transformer ratio

TM645.2

B

1007-1881（2015）11-0001-04

2015-09-17

姚 慧（1985），女，工程師，從事電力系統繼電保護工作。