電流互感器等電位點檢查

廣東電網有限責任公司惠州供電局 劉建彰

按照《南方電網電力系統繼電保護反事故措施匯編（2014年）》要求，獨立式電流互感器應按照電流互感器故障時跳閘范圍最小的原則合理選擇等電位點。電流互感器故障時會引起跳閘事故，保護動作的范圍與電流互感器一次繞組的等電位連接點設置及一次繞組的串、并聯結構有關，如等電位連接點選擇不當，對于一些類型的內部故障會擴大事故跳閘范圍。本條反措要求：合理選擇獨立式電流互感器的等電位連接點，保證電流互感器故障時保護跳閘范圍最小，即電流互感器安裝時P1端對著開關側且與金屬外殼絕緣（隔離），P2端對著線路側刀閘且與金屬外殼等電位（接通）；一次側采用并聯接線的電流互感器，將等電位點放在P2端，以保證電流互感器發生故障時保護跳閘范圍最小；一次側采用串聯接線的電流互感器，將接線方式更換為并聯方式，并將等電位點放在P2端，若無法更換接線方式的電流互感器，建議更換。

按照《南方電網電力系統繼電保護反事故措施匯編（2014年）》要求，變電檢修班和繼保自動化班對所管轄范圍內變電站電流互感器安裝方向和等電位點設置情況進行逐一檢查，對于六氟化硫電流互感器和干式電流互感器，其等電位點可在設備不停電情況下目視檢查，對于油浸式電流互感器，則需結合停電對等電位點進行檢查判斷。

1 電流互感器等電位點設置的與原理分析

1.1 電流互感器朝向錯誤導致保護死區

當電流互感器的P1端朝向線路側、P2端朝向開關側，等電位點在P2側，這種安裝使得電流互感器存在保護死區。保護裝置通常在電流互感器出廠時已按P1在母線側布置了二次繞組。因此當電流互感器掉轉一次方向及二次極性時，會導致保護死區的出現，極限情況下，導致主保護拒動（圖1）。

圖1 P1端與P2端端方向調轉存在保護死區

電流互感器線路側接線夾與P2（即外殼）相聯，當發生互感器外殼對地短路或內部故障時，相當于線路出口短路，線路保護能瞬時動作，而母差保護不會動作，既縮小了停電范圍，又快速切除了故障（圖2）。由于各裝置對電流采樣值的特性要求不同，電流互感器應正確選擇準確級，如保護用P級、測量計量用0.5或0.2級等。當電流互感器P1、P2反向安裝時，若要滿足上述消除死區的要求，將會導致二次繞組的準確級不能滿足裝置的采樣要求，容易造成保護裝置誤動。

圖2 P1端與P2端端方向正確保護范圍正確

1.2 一次繞組并聯接線方式電流互感器

電流互感器并聯時一次繞組電流方向：一次接線夾P1端→一次導電桿P1端及一次導電桿C1端→一次導電桿C2端及一次導電桿P2端→一次接線夾P2端。在并聯時外殼不作為導體，通過C2側的直角換接排做等電位連接，由于P2和C2在同側，所以P2為等電位連接點。

電流互感器的等電位點設置在P1端，在發生互感器外殼對地短路或內部故障時，此時對于差動保護來說，由于在兩側感受到的是同一穿越性電流，判為區外故障而不動作，本側線路的其它瞬動保護由于感受到是反方向故障均不會動作，而母差保護判為區內故障將會動作，擴大停電范圍，但故障并不能因此而瞬時切除，要靠對側線路的后備保護延時切除，增加了故障時間。對于母線配置單套化母差保護又因故短時退出運行時，互感器頭部對地短路會造成保護死區，要靠后備保護切除故障，對系統的安全穩定是一個嚴重威脅（圖3）。

圖3 等電位點在P1、P2端側線路保護動作

結論：電流互感器一次側采用并聯的接線方式時，等電位點必須在非斷路器側才能保證電流互感器故障時保護跳閘范圍最小。

1.3 一次繞組串聯接線方式電流互感器

電流互感器串聯時一次繞組電流方向為一次接線夾P1端→一次導電桿P1端→一次導電桿C2端→外殼→一次導電桿C1端→一次導電桿P2端→一次接線夾P2端。一次繞組串聯連接時，若開關電流互感器外絕緣閃絡或主絕緣故障而電流互感器二次繞組絕緣未受到損傷時，一次電流實際只交鏈二次繞組一次，相當于一次繞組只有一匝，對于電流互感器兩側的保護裝置來說，電流互感器實際等效變比會改變（增大一倍），感應到的電流為實際電流的1/2，會造成線路及母線同時跳閘，擴大跳閘范圍。可見當一次繞組接線方式可選時，應盡量選擇一次繞組為并聯方式。

1.4 電流互感器在3/2接線方式的等電位點設置

1.4.1 邊開關電流互感器故障

如圖4所示，當邊開關電流互感器等電位連接點在線路側（P2端）時，邊開關電流互感器電流由母線流向線路1，中開關電流對線路1而言也是流向線路，屬于區內故障，故線路縱聯保護及帶正方向的保護均能正確動作。而對母差保護而言，邊開關等電位連接點選在線路側時，若線路1邊開關電流互感器發生接地故障，電流互感器電流為流出母線，其余線路故障電流為流入母線1，不考慮不平衡電流時電流和為0，母差保護可靠不動作。可見當邊開關等電位連接點在線路側時，電流互感器發生接地故障而二次繞組未受到損傷時保護能夠正確動作。

圖4 邊開關電流互感器故障

當邊開關電流互感器等電位連接點在開關側（P1端），邊開關電流互感器電流由線路1流向母線，對線路1保護而言為反方向故障，故線路縱聯保護及帶正方向的保護均不動作；對母線1而言，所有電流互感器電流均流入母線，有差流，故母差保護動作。母差保護動作跳開邊開關后，因故障點在邊開關電流互感器處，并未切除，需要依靠邊開關失靈保護動作切除故障，從而擴大了事故范圍，延長了故障切除時間。

1.4.2 中開關電流互感器故障

如圖5所示，當中開關電流互感器等電位連接點在線路側（P2端）時，中開關電流互感器電流從指向，流向指向線路1，邊開關1的電流互感器電流也指向線路1，線路電流均為正方向，故線路1保護認為是正方向故障，保護動作將故障點切除。對線路2而言，中開關電流互感器的電流流出線路2，為反方向故障，故線路2縱聯保護及帶正方向的保護均不動作。可見完整串中開關電流互感器等電位連接點選在電流互感器靠線路側時，該電流互感器故障保護能正確動作。

圖5 中開關電流互感器故障

當中開關電流互感器等電位連接點在開關側（P1端）時，電流互感器內部電流為從流向，對線路1而言為區外故障，對線路2而言為區內故障。故線路2保護動作跳閘，但由于故障點在中開關電流互感器處，線路2跳閘后故障并未切除，需要依靠開關保護中的失靈保護動作切除故障，從而擴大了事故范圍，延長了故障切除時間。

2 等電位點檢查

2.1 六氟化硫電流互感器等電位點檢查

變電運維人員巡視發現，220kV某站110kV某線路的六氟化硫電流互感器P1端朝向線路側、P2端朝向開關側，等電位點在P2側，不符合反措要求，故申請停電處理。220kV某站110kV某線路電流互感器為上海MWB互感器有限公司廠SAS123型電流互感器，是六氟化硫電流互感器，制造日期是2005年1月，該電流互感器采用一次繞組并聯接線方式。作業前，六氟化硫電流互感器的等電位點可從外觀可以辨別出等電位點設置情況，連接片的最上端，單一的接線柱直接與電流互感器的外殼相連，接入連接片接入最上端的一側為等電位側（圖6）。

圖6 六氟化硫電流互感器等電位點

110kV某線路按計劃停電。變電檢修班對某線路電流互感器進行轉向處理，并結合停電對電流互感器進行維護及導線更換工作。作業完成后，110kV某線路電流互感器P1端朝向母線側，P2端朝向線路側，等電位點位于P2端，而且檢查電流互感器二次繞組接線無誤。110kV某線路電流互感器符合反措要求，滿足設備運行要求。

2.2 干式電流互感器等電位點檢查

隨著絕緣材料發展，憑借無油化、免維護的特點，干式電流互感器越來越多的進入電網系統。干式電流互感器原理上與六氟化硫電流互感器相似，但結構上相異。干式電流互感器基本結構，干式電流互感器基本結構為U型，一次繞組為銅質或鋁質，外絕緣為復合材料，二次繞組根據需求配置，并裝配在外殼內部，連接板是實現干式電流互感器變比的改變和干式電流互感器串并聯關系，不同廠家干式電流互感器連接板形式不同。

現以北京四維公司LGBJ型干式電流互感器為例，檢查干式電流互感器等電位點。如圖7，當P1端與C1端不連接、P2端與C2端不連接、C1端與C2端相連，則電流互感器在串聯狀態，此時電流方向：開關側線夾→一次繞組P1端→一次繞組C2端→連接板→一次繞組C1端→一次繞組P2端；當P1端與C1端相連、P2端與C2端相連、C1端與C2端不連接，電流互感器在并聯狀態，此時電流方向：開關側線夾→一次繞組P1端及一次繞組C1端→一次繞組C2端及一次繞組P2端→線路側線夾，由于P1端、P2端與外殼相連，需在P1端裝設絕緣膠套，即可使P2端作為等電位點。

圖7 干式電流互感器接線端與等電位點判斷

干式電流互感器可在設備外殼上檢查絕緣膠套的位置，從而判斷電流互感器的等電位點是否在P2端，因此可在不停電情況下檢查等電位點。

2.3 油浸式電流互感器等電位點檢查

區別于六氟化硫電流互感器，油浸式電流互感器在設備不停電情況下無法判斷等電位點，故需要結合停電對其檢查判斷。結合停電計劃，專業班組人員對220kV某站油浸式電流互感器進行等電位點檢查工作。220kV某站1號主變變高電流互感器是油浸式電流互感器，生產廠家為牡丹江互感器廠；型號LCWB7-220W；出廠日期2002年2月1日；投運日期2002年8月29日，至今運行19年。

通過現場目視檢查，按照銘牌指示，該電流互感器是處在并聯連接方式，并且P1端朝向開關側，P2端朝向線路側，P1和P2端所對的位置正確，但無法判斷其等電位點的位置。因此采取進一步的檢查，判斷等電位點位于電流互感器內部。如圖8所示。拆開電流互感器頂蓋對內部進行觀察，則十分費時費力，所以我們采用了更為簡便的方法。因為該電流互感器為并聯連接方式，故只需將其的變比連接片螺絲拆開，使P1端與C1端分離，P2端與C2端分離。

圖8 油浸式電流互感器各端與等電位點判斷

因為該電流互感器為并聯連接方式，P1、C2端屬于同一繞組的首末端，P2、C1端屬于同一繞組的首末端，用萬用表電阻檔分別驗證P1、P2端與金屬外殼絕緣導通情況即可。故只需將電流互感器的變比板螺絲拆開，使P1端與C1端分離、P2端與C2端分離（圖9）。通過現場進行萬用表電阻檔的測量，P1端與C2端導通，P1端與金屬外殼絕緣；P2端與C1端導通，P2端與金屬外殼導通，滿足反措要求。

圖9 油浸式電流互感器內部接線示意圖

綜上，建議日后電流互感器投產驗收中，確保P1端朝向開關側、P2端朝向線路，等電位點在P2端，而且嚴禁P1端、P2端反接，避免設備投運后停電處理，減少用戶停電時間，避免不必要的人力資源浪費；電流互感器在一次繞組并聯聯接，P1端在開關側、P2端在線路側，電流互感器一次等電位點應設置在P2端；對于無法從外觀上確認P1端、P2端與金屬外殼等電位點連接情況的其他型號電流互感器，可采用萬用表電阻檔測量的檢查方法進行驗證，而避免拆開頂蓋的復雜方法，減少工作強度及避免出現因密封不良導致電流互感器產生其他缺陷。