電流互感器二次回路故障特征分析

彭夢飛，王 斌，宋 池

（國網(wǎng)荊州供電公司，湖北 荊州434000）

0 引言

電流互感器（TA）是供保護、測量、計量等裝置采樣的重要二次設(shè)備［1-3］，其二次回路接線故障包括相序接反和極性接反［4-6］。變電站繼電保護裝置二次極性的正確與否關(guān)系到保護裝置的正確可靠動作，是變電站安全穩(wěn)定運行的重要保證［7-12］。

規(guī)程規(guī)定在電流二次回路發(fā)生變動后，須帶負荷測極性，合格后方可投運［13-16］。目前，有學(xué)者在主變相量測試中實現(xiàn)了自動繪制六角圖［20-23］，但是對于單電流互感器的帶負荷測試還依賴手繪六角圖［17-20］。本文研究單電流互感器二次回路故障的特征量，為自動測試提供診斷依據(jù)［21-24］，并為檢修人員進行六角圖分析提供參考。

1 六角圖原理

對單只電流互感器而言，二次電流回路接線正確時，三相電流應(yīng)呈正序、幅值相等［25-30］。圖1為某電流互感器二次繞組的六角圖。A 相電流超前B 相電流120°，B 相電流超前C 相電流120°，C 相電流超前A 相電流120°，三相電流順序為ABC，θ1= θ2= θ3。

圖1 某電流互感器二次繞組的六角圖Fig.1 Hexagonal diagram of secondary winding of current transformer

在實際運行過程中，由于人為原因，電流互感器二次繞組到保護、測量、計量等實際裝置之間的接線可能出現(xiàn)不同類型的故障，為此本文對其一一舉例分析。

2 故障分析

六角圖試驗時，一般通過校驗?zāi)妇€功率平衡或比對線路對側(cè)功率的方式，確定被測間隔的有功P 和無功Q。根據(jù)計算公式P = UIcosθ和Q= UI sinθ，得出同名相電流電壓之間的夾角θ。通過相位表可以測出同名相電流電壓之間的夾角θ′。因此，同名相電流電壓之間的夾角變化量計算公式為Δθ = θ′- θ。

為了理解方便，規(guī)定圖1 為該電流互感器正確接線方式下的六角圖。規(guī)定UA和IA之間的夾角變化量為Δθ1，UB和IB之間的夾角變化量為Δθ2，UC和IC之間的夾角變化量為Δθ3，角度增大為正，角度減小為負。

2.1 TA二次繞組極性接反

TA二次繞組極性接反有3種情況，分別是一相極性接反、兩相極性接反和三相極性接反。以A 極性接反為例說明，如圖2所示。

圖2 A相極性接反Fig.2 Wrong polarity of A-phase current

圖2中，A極性相反時，A相電流角度增大了180°。據(jù)此，推出七種不同故障的特征量，見表1。

表1 TA二次繞組極性接反的故障特征量Table 1 Characteristic quantities of current polarity reversal

2.2 TA二次繞組相序接反

兩相TA二次繞組相序接反有兩種情況，兩相相序接反和三相相序接反。以AB相序接反為例說明，如圖3所示。

圖3 中，AB 相序接反時，A 相電流角度增大了120°，B相電流角度減小了120°。據(jù)此，推出五種不同故障的特征量，見表2。

2.3 TA 二次繞組兩相相序接反，一相或兩相或三相極性接反

圖3 AB相序接反Fig.3 Phase mistake of AB-phase current

表2 TA二次繞組相序接反的故障特征量Table 2 Characteristic quantities of current phase mistake

TA二次繞組兩相相序接反，一相或兩相或三相極性接反有3 種情況，分別是TA 二次繞組兩相相序接反，一相極性接反；TA二次繞組兩相相序接反，兩相極性接反；TA 二次繞組兩相相序接反，三相極性接反。以AB相序接反，C相極性接反為例說明，如圖4所示。

圖4 AB相序接反，C相極性接反Fig.4 Phase mistake of AB-phase current and wrong polarity of C-phase current

圖4 中，AB 相序接反時，C 相極性接反，A 相電流角度增大了120°，B 相電流角度減小了120°，C 相電流角度增大了180°。據(jù)此，推出21 種不同故障的特征量，見表3。

2.4 TA 二次繞組三相相序接反，一相或兩相或三相極性接反

TA二次繞組三相相序接反，一相或兩相或三相極性接反有3種情況，分別是TA二次繞組三相相序接反，一相極性接反；TA二次繞組三相相序接反，兩相極性接反；TA二次繞組三相相序接反，三相極性接反。以電流順序為BCA，A相極性接反為例說明，如圖5所示。

圖5中，電流順序為BCA，A相接反時，A相電流角度增大了60°，B相電流角度減小了120°，C相電流角度減小了120°。據(jù)此，推出14 種不同故障的特征量，見表4。

表3 TA二次繞組兩相相序接反，一相或兩相或三相極性接反的故障特征量Table 3 Characteristic quantities of two-phase current phase mistake and one or two or three phases current polarity reversal

圖5 電流順序BCA，A相接反Fig.5 Current sequential is BCA and phase of A-phase current is wrong

3 結(jié)語

本文通過分析電流互感器二次回路三相電流的相序和極性，歸納整理電流互感器二次回路故障，包括4大類、47 種故障。在不同故障類型下，三相電壓和三相電流之間夾角的變化量各不相同，存在唯一性，因此，可以作為電流互感器二次回路故障的特征量。此外，該特征量可作為開發(fā)六角圖自動測試軟件的邏輯判據(jù)，也可作為現(xiàn)場測試人員分析六角圖的依據(jù)，甚至可省去繪制六角圖，從而提高帶負荷測試效率和準確率。

表4 三相TA二次繞組相序接反，一相或兩相或三相極性接反的故障特征量Table 4 Characteristic quantities of there-phase current phase mistake and one or two or three phases current polarity reversal