探討電能計量互感器二次回路狀態識別系統

范浩

(山西互感器電測設備有限公司，山西 太原 030009)

0 引言

電流感應互感器從基本工作電路原理上來講也就是一個自動隔離電流變壓器,是按一定輸出電流量的比例將大和小電流轉換成小和大電流后并輸出感應信號的電流感應控制裝置,它的主要電路工作原理電路基本原理也就是將一次側電流線路器連接于一個進入電網中,對通過感應信號得到電流降低后的二次電流產生稱為的二次下降電流,將進入電網的一次和兩側大和小電流信號通過二次電流進入互感器后轉變為二次為5A、1A的小電流便于電網的計量或繼電保護的正常運轉。二次感應電流可以是供用作測量用的儀表、或保護裝置所用。由于一次電網電流與二次感應電流值是按照特定的倍率不斷變化的,所以我們可以通過直接測量二次連續電流的值大小,同時電網電壓是一定的。通過計算可以得出實際運行電網中的功率大小,從而達到計量和監測作用。

1 互感器計量設備

計量用電流、電壓互感器的準確度等級,一般是泛指能夠滿足系統旨在保證測量準確性和穩定性,電流互感器允許包含電流比值誤差和相位誤差的綜合誤差在檢定規程規定的界限值內。規程規定的電流計量精度要求的標準級別。

為實現電力系統中發電設備或用電用戶二次運行電流自動采集，電流、電壓互感器的應用重要性不言而喻[1]。從系統實際工作中的原理意義上來進行分析，電流、電壓等的互感器實質上就是一種屬于傳統交流電磁變壓器的一種：它是利用傳統電磁交流感應器的工作原理直接通過傳遞二次的的電流、電壓；并依據一、二次的電壓值的波動倍率變化關系，將正在運行中的電力系統中傳給用戶一次的二側大降壓電流，高次低電壓電流轉換而成為二次降壓電流，小電壓，轉換成為二次電力設備中所使用范圍內的電流，電壓信號。為了能確保電流、電壓互感器及系統運行的穩定、高效，行業內從設備的生產、運輸、裝配、運維等各個方面設有多項規章制度。

電流互感器的絕緣結構：在高壓電力系統中，一次電力設備內絕緣通常采用電容型絕緣結構。所謂電容型絕緣結構是指:利用絕緣材料(油浸電纜紙)與電容屏(鋁箔)將設備主絕緣包裹,通過調整電容屏間的徑向厚度,以達到內絕緣場強均勻分布的目的。其中,內圓柱代表內側電容屏,外圓柱代表外側電容屏,內外電容屏間由絕緣材料填充;內屏半徑OA1==R1,外屏半徑OA2==R2;而高壓電力設備(110kV及以上),絕緣的厚度較大,其內外場強相差較大,嚴重時會超過絕緣材料本身的擊穿場強;因此,為解決場強差的問題,并提高絕緣材料的利用效率,會在較厚的絕緣層中設置多個電容屏,通過調整電容屏間的徑向距離和電容屏的個數,令徑向場強均勻分布,達到耐壓絕緣強度。

通常情況下,與一次高壓繞組連接的電容屏稱為零屏(高壓電屏),靠近二次繞組的電容屏稱為末屏(地電屏)。末屏可靠接地后,就相當于在高壓繞組與大地之間形成串聯電容器組。若電容屏無限多,那么各屏表面場強可近乎于相等；但在實際情況下,電容屏數量有限,但各屏表面的場強差有著嚴格的限制[2]。

由此可見,若電流互感器的末屏接地不良,末屏會產生懸浮電位；并在一定條件下向周邊設備放電,損壞絕緣,嚴重時會引發互感器爆炸或接地故障等事故。

2 二次開路的原因分析及對設備的影響

造成試驗電流計量互感器二次側電流開路的根本原因主要有：

(1)由于二次回路電流接線器在端子的整體結構與器件質量上均存在較大缺陷,導致端子連接件接觸不良從而形成二次開路。

(2)由于電子試驗機的端子和沖壓板使用膠木時間過長,導致的端子金屬板兩部分之間的接觸不良,致使二次開路。

(3)運維檢修工作中人為的操作失誤,如忘記將已經拆下的電源端子沒有恢復安裝,導致的二次開路。

(4)端子接觸不牢,在額定電流、電壓作用下長時間運行也就會直接產生電路氧化與放電斷線,導致的二次開路。

(5)二次回路端子箱內因受潮、損壞,使二次端子回路元件產生嚴重銹蝕,導致的二次開路。

對供電設備一次回路的直接影響。二次開路產生的高感應電壓將可能會對工作設備本身與所有工作人員的生命產生極大威脅。

對二次回路的直接影響[4]。首先這就是電流計量上的巨大損失,由于輸電開路將可能會產生失去負荷電流的計量數據,在開路故障的發生過程中將導致無法對輸電線路的實際輸出負荷電流進行準確計量。其次,二次零序開路同樣可能會對差動繼電保護器的裝置性能產生一定影響,繼電保護將同樣會因電路失去額定電流源而失效,差動繼電保護與二次零序差動保護則同樣會因為電路產生了不平衡時的電流而產生誤動作。

3 檢測運行中的電流互感器二次側開路的方法

仔細注意觀察室內測溫器的儀表功能是否自動指示室內溫度數值，是否逐漸開始降低或為零。如果一次與二次的直流短路電源負荷負載電流信號指示輸出信號的值相差過大,則很有可能認為是負荷電流指示偏低一側從而存在二次短路來電時的開路負荷故障。

仔細觀察電流電壓互感器輸出是否有異聲。電流電壓互感器產品本體可能有嚴重灼燒發熱,并同時伴有輕微異味、變色、冒煙霧等現象,

仔細檢查二次側的儀表板及繼電保護等部件是否出現異常。二次監測儀表、繼電器電路燒壞很有可能直接導致二次側開路。

定期檢查自動繼保系統是否可能發生多次誤動或出現拒動。電流電壓互感器二次側開路的特殊情況下容易導致發生跳閘繼保誤動作或者跳閘拒動,這種特殊情況我們可在發生誤動作跳閘或發生越級自動跳閘時及早發現并加以處理[5]。

儀表、電流電壓測量表、繼電保護等一旦發生冒煙容易起火燒壞。

由于正負序、零序等大電流不斷啟動的一次繼電保護和出口自動裝置頻繁切換動作,但是并不一定防止出口自動跳閘(可能還有其他特定條件閉鎖),有些一次繼電保護裝置可能自動斷線閉鎖(有些具有二次繼電回路自動斷線閉鎖保護功能)。

4 電流互感器二次側開路的處理措施

在質量檢查和事件處理的整個過程中,首先我們要盡量多地穩定一次的回路負荷驅動電流,使一次回路的負荷穩定在額定電流附近。在施工操作的整個過程中,要嚴格做好墻體絕緣層和防火層的防護,操作過程中也要嚴格按照國家安規技術要求程序進行。

(1)對于當有源電流電壓互感器二次繞流回路無法開路時,首先我們要注意防止二次回路繞流機組無法開路而嚴重危及相關設備與職員人身安全。一旦發現二次故障開路,要及時了解線路故障原因相別、對線路保護的直接影響等,匯報應急調度。

(2)盡可能減小一次過載電流。若負荷CT損壞嚴重,應及時轉移其他負荷,并停止運行、停電檢查。

(3)二次電流回路互感器二次電流回路停電開路后,應及時查明二次開路停電位置并及時設法將二次開路停電處理后進行停電短路；如果不設法進行二次短路停電處理時,可向供電調度中心申請進行停電短路處理。在設備進行二次短接處理操作過程中,必須特別注意安全;同時應特別注意短接開路的二次短接回路是否有異常的高溫和電壓,應當佩戴短接絕緣保護手套,使用質量合格的短接絕緣保護工具,在嚴格安全監護下有序進行。

(4)如果問題是同時出現在二次接線端子中有外露的一部分而未能夠即時停止處理的安全問題,則即時停止處理。如果開路路出現在端子連接線內部的話會斷路。則停電并及時匯報通知上級,要求立即停電及時處理。

電流電壓互感器所帶儀表作為一種測量電流儀表、繼電保護和電流自動裝置等是取得一次電流設備的正常運行狀態參數的主要檢測設備,但電流電壓互感器二次回路的電壓開路和電流開路發生問題的嚴重故障還經常會有發生,這就必然要求相關工作人員在日常回路維護的工作中高度重視一次電流電壓互感器二次電流電壓回路的安全檢查和日常維護工作,盡量避免這樣的安全事故發生[6]。

5 結語

綜上所述,保障二次回路互感器及其二次回路的穩定性對運行至關重要。電流電壓互感器二次控制回路電流開路在發生電流電壓互感器控制設備開路故障中的它屬于一種常見的開路故障。這種特殊情況的產生也將會直接嚴重影響我國電網的安全正常運行,所以要有效探討電能計量互感器二次回路狀態識別系統。