電力互感器二次開路故障處理及工具制作

段進(jìn)寬 楊百萬

華能（天津）煤氣化發(fā)電有限公司 天津 300000

根據(jù)電流互感器的原理，其一次線圈匝數(shù)少。而在實(shí)際應(yīng)用中，絕大多數(shù)的電流互感器的一次繞組是利用一次設(shè)備的導(dǎo)體，如母線、電纜等，一次線圈串聯(lián)在被測線路里，二次線圈匝數(shù)多，與電氣二次設(shè)備的電流線圈串聯(lián)使用，電氣二次設(shè)備的電流線圈的負(fù)載阻抗很小，所以正常運(yùn)行時(shí)電流互感器是接近短路狀態(tài)的。電流互感器二次側(cè)電流的大小由一次側(cè)電流決定，二次電流產(chǎn)生的磁勢，是平衡一次電流的磁勢的。若二次開路，電流等于零，阻抗變?yōu)闊o窮大，磁通等于零，二次電流的去磁作用消失，一次電流全部變?yōu)閯畲烹娏鳎硅F芯處于高度飽和狀態(tài)[1]。二次繞組兩端產(chǎn)生很高的電壓，峰值可以達(dá)到上千伏或者上萬伏，危及工作人員的安全和電氣二次設(shè)備的絕緣水平[2]。

在電氣設(shè)備的正常運(yùn)行中，一次負(fù)荷電流較小時(shí)，電流互感器的二次電流也較小，此時(shí)發(fā)生開路，可能達(dá)不到電氣二次設(shè)備電流互感器二次開路判斷條件，故障很難被發(fā)現(xiàn)的。

1 電流互感器工作狀態(tài)介紹

電流互感器二次負(fù)荷一般包括繼電保護(hù)設(shè)備、測量儀表設(shè)備等，這些設(shè)備的阻抗都很小，電流互感器的一次電流和二次電流所產(chǎn)生的磁通相互抵消[3]，鐵芯中的磁通密度維持在較低水平，通常在零點(diǎn)幾特斯拉（磁通密度的單位T），由于二次阻抗很小，所以二次電壓也很低[4]。

當(dāng)電流互感器二次繞組開路時(shí)，一次電流全部變?yōu)閯畲烹娏鳎F心飽和，這個(gè)變化是突然的，叫突變，它的磁通密度高達(dá)幾個(gè)特斯拉以上[5]。磁通密度突變，二次電壓很高。電流互感器的二次開路并沒有廣泛有效預(yù)防的措施，多數(shù)用戶選擇開路時(shí)閉鎖差動等保護(hù)動作，被迫選擇停設(shè)備處理。

電流互感器的二次開路出現(xiàn)后，在實(shí)際工作中會產(chǎn)生以下的后果：

1. 二次產(chǎn)生數(shù)千伏電壓（這個(gè)沒有驗(yàn)證過，是照抄的規(guī)程），高電壓可能擊穿電流互感器的絕緣，使整個(gè)配電設(shè)備外殼帶電，也可能讓工作人員觸電，威脅人身安全。

2. 鐵芯磁通突變會震動、發(fā)熱，破壞電流互感器絕緣及本體[6]。

3. 加劇電流互感器比差和角差加大，影響二次設(shè)備測量或計(jì)量的準(zhǔn)確性，造成繼電保護(hù)誤動或拒動，影響自動化設(shè)備對發(fā)電機(jī)等一次設(shè)備的監(jiān)控、保護(hù)和調(diào)節(jié)，造成損失。

2 電流互感器開路故障檢查判斷及處理

2.1 電流互感器開路故障檢查判斷

開路發(fā)生后，首先從檢查監(jiān)控、測量、計(jì)量、自動化調(diào)節(jié)、故障錄波器、監(jiān)控系統(tǒng)等二次設(shè)備，對故障范圍進(jìn)行初步判斷和評估。對于測量用電流互感器，二次電流異常降低甚至降為零，從電流表、功率表、故障錄波器或者其它監(jiān)控系統(tǒng)上查看電流變化，判斷是哪一組電流互感器、哪一項(xiàng)電流互感器故障，若三相電流偏差超過正常水平則可能是接觸不良[7]。

其次，確定電流互感器開路相別和組別后，應(yīng)檢查容易發(fā)生開路的端子排和二次設(shè)備。故障檢查應(yīng)按照回路圖紙，重點(diǎn)檢查回路中每個(gè)接線端子，結(jié)合先戶外后室內(nèi)原則，可以根據(jù)設(shè)備近一段時(shí)間設(shè)備運(yùn)行和檢修情況，有重點(diǎn)的檢查檢修工作中繼熱措施位置接線是否存在異常。主要檢查有無放電異響、異味等。

重點(diǎn)檢查電流互感器二次回路端子排及接線位置有放電、打火現(xiàn)象[8]。本體是否有噪音、振動異常，紅外測量溫度是否嚴(yán)重發(fā)熱、冒煙等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象在負(fù)荷小時(shí)表現(xiàn)并不明顯[9]。

若故障為接線端子等外部接線松動、接觸不良，應(yīng)退出保護(hù)、自動化調(diào)節(jié)設(shè)備等，采取措施隔離或者緊固松動位置后，再投入繼電保護(hù)、自動化調(diào)節(jié)設(shè)備等。

若故障點(diǎn)在電流互感器本體的接線端子上，沒有實(shí)施短接處理的物理?xiàng)l件，必須停電處理。

最后，根據(jù)檢查判斷的情況，及時(shí)分析對保護(hù)和自動化調(diào)節(jié)設(shè)備的影響，匯報(bào)相關(guān)部門和單位，制定處理措施和方案。

以上是檢查電流互感器二次開路的一些基本方法，實(shí)際在電氣備正常運(yùn)行中，在一次電流不大，二次設(shè)備未進(jìn)入工作，且不是測量用電流回路開路時(shí)，電流互感器的二次開路故障是很難被發(fā)現(xiàn)的[1]。

2.2 電流互感器二次開路故障處理

處理電流互感器二次回路開路故障時(shí)，要盡量減小一次設(shè)備負(fù)載電流，二次回路電流也會減小，相應(yīng)二次回路的電壓隨之降低。操作時(shí)注意安全，準(zhǔn)備好絕緣墊、絕緣手套等絕緣良好的工具，按照電力作業(yè)安全規(guī)程的基本要求執(zhí)行。做到如下幾個(gè)方面：

1. 制定處理方案，退出保護(hù)和自動化調(diào)節(jié)設(shè)備，避免處理中造成保護(hù)誤動、自動化設(shè)備調(diào)節(jié)異常。

2. 檢查處理開路工作中，要根據(jù)工作環(huán)境，準(zhǔn)備好滅火器材，做好分工，隨時(shí)應(yīng)對處理過程中可能發(fā)生的著火情況。

3. 選擇好回路中準(zhǔn)備短接的位置，設(shè)法在試驗(yàn)端子上用良好的試驗(yàn)短接線按圖紙將電流互感器二次回路短路，再檢查處理開路點(diǎn)[10]。特別注意，短接位置選擇，盡可能在目標(biāo)端子排附近接線少且無重要回路（分、合閘，跳閘）的位置，以防短接時(shí)有火花，導(dǎo)致設(shè)備跳閘或著火等，使故障擴(kuò)大。

4. 做好隔離，處理開路故障點(diǎn)，緊固接線，測量相應(yīng)二次設(shè)備及回路絕緣和回路直阻，更換有損壞的接線、端子排或者二次設(shè)備。

5. 投入保護(hù)和自動化調(diào)節(jié)設(shè)備。

若電流互感器本體損傷嚴(yán)重，應(yīng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷，停電停設(shè)備，檢查處理，并做好電氣設(shè)備試驗(yàn)。

3 處理電流互感器二次開路的在線快捷處理工具

選擇好回路中準(zhǔn)備短接的位置，用良好的試驗(yàn)短接線在端子排上線，按圖紙將電流互感器二次回路短路，處理開路點(diǎn)的過程中，可以利用電氣班組常見的工器具，制作短接工具，在線檢查處理電流互感器二次回路開路故障，降低對人身和設(shè)備的威脅，減少處理成本。

電流互感器二次回路端子普遍采用導(dǎo)軌式，可以利用常見電氣試驗(yàn)線、絕緣木棒（方形為宜）、試驗(yàn)插片、不銹鋼卡箍、螺絲刀、絕緣膠帶、鋼鋸、鉗子等制作。

主要制作思路如下：

1. 一般導(dǎo)軌式試驗(yàn)端子排寬度為8.2mm，與試驗(yàn)線香蕉插頭寬度基本一致；

2. 根據(jù)現(xiàn)場端子排布局和試驗(yàn)線香蕉插頭形狀及尺寸，用鋼鋸將木棒加工榫頭結(jié)構(gòu)，用于固定試驗(yàn)線香蕉插頭；

3. 選擇合適不銹鋼卡箍，將試驗(yàn)線香蕉插頭固定于帶榫頭的絕緣棒上，試驗(yàn)線的另一側(cè)接就近的接地點(diǎn)。

4. 用絕緣膠帶等材料做好絕緣處理。

4 結(jié)束語

電流互感器作為重要的電氣二次設(shè)備，對電氣一次設(shè)備起著保護(hù)、監(jiān)控、測量和輔助調(diào)節(jié)的作用，運(yùn)行狀況直接關(guān)系到一次設(shè)備，乃至電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行[11]。電流互感器二次開路，如果發(fā)現(xiàn)滯后或者處理不恰當(dāng)，極易造成設(shè)備被迫停用和保護(hù)誤動、拒動、計(jì)量失準(zhǔn)、調(diào)節(jié)異常等事故的發(fā)生[12]。

目前對電流互感器的二次開路并沒有廣泛有效預(yù)防的措施[13]，多數(shù)用戶選擇開路時(shí)閉鎖差動等保護(hù)動作，由于沒有快捷有效處理工具，而被迫選擇停設(shè)備處理[14]。本文通過對電流互感器二次回路開路的判斷方法進(jìn)行了闡述，并提出一種新型在線快捷處理電流互感器二次開路的工具，該工具能安全、快捷、方便的處理電流互感器二次開路的問題。如果下一步標(biāo)準(zhǔn)化制作在線快捷處理工具，在處理電流互感器二次開路的過程中我們將更加安全、方便、快捷的完成任務(wù)。