電流互感器二次開路對角形接線一次電流的影響

申日海

（山西國際能源集團宏光發(fā)電有限公司，山西 柳林 033300）

電流互感器二次開路對角形接線一次電流的影響

申日海

（山西國際能源集團宏光發(fā)電有限公司，山西 柳林 033300）

基于等效阻抗的方法，通過對500 kV氣體絕緣全封閉組合電器的電流互感器二次繞組開路的工程實例進行分析，提出一種角形接線電路分析方法。闡明了電流互感器二次繞組開路對角形接線一次阻抗的影響，以及造成一次回路電流不平衡的原因。同時對500 kV電流互感器二次繞組組裝的生產和監(jiān)造環(huán)節(jié)提出建議。

等效阻抗；電流互感器；C T開路；角形接線；電路分析

1 某角形接線500 kV CT開路事件概述

1.1 某電廠2×300 MW機組500 kV系統(tǒng)組成

某電廠2×300 MW機組500 kV升壓站采用四角形接線方式的氣體絕緣全封閉組合電器GIS（gas insulated substation）設備，單回路500 kV進出線與電網相連，其一次接線圖見圖1。

圖1 某角形接線500 kV一次接線圖

1.2 5014間隔CT開路事件簡述

1.2.1 故障后電流變化

故障前，該電廠1號機組、2號機組運行正常，5011、5012、5013開關在合位。合上5014開關時，發(fā)生三相電流不平衡異常情況，見表1；斷開5014開關后，電流不平衡異常情況消失，見表2。

表1 合上5014開關后各間隔電流

表2 斷開5014開關后各間隔電流

1.2.2 檢查CT二次回路電阻變化

測試5014間隔各電流互感器，發(fā)現(xiàn)其二次側繞組S1端子開路，檢查測量CT各二次回路電阻值見表3。

表3 測試CT二次回路電阻

2 5014間隔B相CT電磁、電路分析

2.1 正常情況下電路、磁路分析

正常運行時，500 kV系統(tǒng)采用合環(huán)運行，5011、5012、5013、5014各間隔電流互感器的一次繞組匝數(shù)很少，串聯(lián)于主回路中，一次繞組阻抗很小；電流互感器的二次繞組串聯(lián)在測量儀表和保護裝置等回路中，整體二次回路阻抗也很小。

圖2 電流互感器一、二次磁勢示意圖

如圖2，當電流互感器一次側流過電流I1時，在鐵芯中產生交變磁通，此磁通穿過二次繞組，產生電動勢，在二次回路中產生電流I2，此時電流互感器的磁動勢平衡，即I1N1=I2N2。

正常運行時，電流互感器一次側電流磁勢I1N1產生磁通Φ1，電流互感器二次側電流磁勢I2N2產生磁通 Φ2，CT鐵芯合磁通為∑Φ=Φ1+ Φ2=0。

5014間隔B相CT接線如圖3所示，其變比參數(shù)見表4。

圖3 5014間隔CT一、二次繞組接線圖

表4 CT變比參數(shù)表

根據表3、表4可知，如圖4所示，正常運行時，CT二次繞組折算至一次繞組的阻抗為[1]

式中：Z1＇——CT42、CT43、CT44二次側繞組折算至一次側等效阻抗；

Z＇——CT42二次側繞組折算至一次側阻抗；

Z＇ct43——CT43二次側繞組折算至一次側阻抗；

Z＇ct44——CT44二次側繞組折算至一次側阻抗；

ZS1、S2——各CT S1、S2二次側繞組阻抗；

ZS1、S3——各CT S1、S3二次側繞組阻抗。

其中Z＇ct42=（ZS1、S2×K2）∥（ZS1、S3×K2）=

[0.27×（1/1 250）2]∥[8.3×（1/2 5002）]=

1.529 ×10-7Ω

Z＇ct43=（ZS1、S2×K2）∥（ZS1、S3×K2）=

[0.27×（1/1 250）2]∥[8.3×（1/2 5002）]=

1.529 ×10-7Ω

Z＇ct44=（ZS1、S2×K2）∥（ZS1、S3×K2）=

[9.4×（1/1 250）2]∥[12.3×（1/2 5002）]=

14.8 ×10-7Ω

圖4 5014間隔CT一、二次等效阻抗

2.2 CT42二次繞組開路后的影響

5014間隔B相CT42電流互感器發(fā)生二次繞組S1端子開路時，CT42二次繞組中電流、磁勢均為0，CT42二次繞組中二次電流產生的去磁通也隨即消失為0。在發(fā)生S1端子開路后，5014間隔B相CT42電流互感器二次繞組折算至一次繞組的阻抗為

由于Z＇ct42=ZCT42×K2=（UL2/IL2） ×K2，此時二次繞組電流為0，所以5014間隔B相CT42二次繞組折算至一次側阻值增大。此時，電流互感器一次繞組鐵芯磁通大幅度增加，趨于飽和，此時磁通Φ隨時間變化波形由正弦波趨于平頂波；感應電勢與磁通的變化率成正比，磁通變化快，感應電勢就大。在每個周期中磁通由正值經零變到負值或相反的變化過程中，磁通變化速度很快，感應電勢很高，電勢e波形趨于尖頂波。

此時，磁路的變化將會產生以下后果：由于磁通趨于飽和，其二次側將電壓升高，且波形改變，對人身和設備造成危害；由于鐵芯磁通趨于飽和，使鐵芯損耗增加，產生高熱，會損壞絕緣；將在鐵芯中產生剩磁，使互感器比差和角差增大，其余CT二次繞組也會失去準確性。

3 四角形接線電路模型分析

3.1 5014間隔CT42二次繞組開路后對四角形接線回路的影響

如圖5、圖6所示，5014間隔B相CT42二次繞組開路時，B相二次繞組折算至一次繞組的阻抗R4增大，造成5014間隔B相CT一次側電流減小，減小的部分電流經5011間隔B相流向線路。從而發(fā)生5014間隔B相電流減小，5011間隔B相電流增大，造成電流不平衡現(xiàn)象發(fā)生。

圖5 CT開路前一次電流流向示意圖

圖6 CT開路后一次電流流向示意圖

3.2 CT二次繞組開路后，角形接線電路模型特點

由于角形接線合環(huán)特點、多支路電流分布特點，CT二次繞組開路后，會造成因一次回路阻抗增大，引發(fā)角形接線一次電流不平衡分布。

在發(fā)—變—線或單母、單回線等主接線中，因只有一個電流通路，當CT一次繞組阻值增大時，電流只能從單一電流通路流向負荷側，則不會發(fā)生一次回路電流不平衡分布的情況。

4 CT二次繞組開路原因分析

通過與該故障所屬500 kV GIS設備生產廠家聯(lián)合分析，5014間隔B相CT42繞組在生產中存在嚴重質量問題。如圖7所示，CT42二次繞組在組裝時，將CT42二次繞組線包引出線端錯誤地放置于遠離二次繞組引出接線板的一側，造成CT42二次繞組引出線長度不夠。

圖7 CT二次繞組線裝配圖

5 結論

工程實際中，發(fā)生類似的電流不平衡現(xiàn)象時，應重視CT二次繞組各工況折算至一次回路阻抗的影響，應在斷路器、隔離刀閘等一次回路電阻的同時，檢查CT是否存在開路。

[1] 王建華.電氣工程師手冊 [M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[2] 宋永超.GIS設備監(jiān)造重點分析 [J].科技風，2008（7）：56.

The Impact of Secondary Open Circuit of Current Transformer on Angel Scheme of Primary Current

SHEN Rihai
（Shanxi Hongguang International Energy Power Co.,Ltd.,Liulin,Shanxi033300,China）

With the method of equivalent impedance,a new approach is presented to analyze the angel scheme circuit according to the research of an open circuit of secondary winding of a 500 kV GIS current transformer.This paper mainly illustrates the impact of the open secondary circuit of current transformer on primary impedance of angel scheme and the reasons leading to current unbalance of primary circuit.Meanwhile,it also puts up some suggestions about production process and supervision link during the assembly procedure ofsecondarywindingof500 kVcurrent transformer.

equivalent impedance;current transformer;CTopen circuit;angle scheme;circuit analysis

TM452

B

1671-0320（2017）04-0050-03

2017-04-19，

2017-06-10

申日海（1974），男，山西山陰人，2004年畢業(yè)于太原理工大學電氣工程及其自動化專業(yè)，工程師，從事發(fā)電廠檢修管理工作。