電流互感器等電位點檢查

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司惠州供電局 劉建彰

按照《南方電網(wǎng)電力系統(tǒng)繼電保護反事故措施匯編（2014年）》要求，獨立式電流互感器應(yīng)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(shè)置及一次繞組的串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)有關(guān)，如等電位連接點選擇不當(dāng)，對于一些類型的內(nèi)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(guān)側(cè)且與金屬外殼絕緣（隔離），P2端對著線路側(cè)刀閘且與金屬外殼等電位（接通）；一次側(cè)采用并聯(lián)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(fā)生故障時保護跳閘范圍最?。灰淮蝹?cè)采用串聯(lián)接線的電流互感器，將接線方式更換為并聯(lián)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(wǎng)電力系統(tǒng)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(nèi)變電站電流互感器安裝方向和等電位點設(shè)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(shè)備不停電情況下目視檢查，對于油浸式電流互感器，則需結(jié)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(shè)置的與原理分析

1.1 電流互感器朝向錯誤導(dǎo)致保護死區(qū)

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

圖1 P1端與P2端端方向調(diào)轉(zhuǎn)存在保護死區(qū)

電流互感器線路側(cè)接線夾與P2（即外殼）相聯(lián)，當(dāng)發(fā)生互感器外殼對地短路或內(nèi)部故障時，相當(dāng)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(yīng)正確選擇準(zhǔn)確級，如保護用P級、測量計量用0.5或0.2級等。當(dāng)電流互感器P1、P2反向安裝時，若要滿足上述消除死區(qū)的要求，將會導(dǎo)致二次繞組的準(zhǔn)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(lián)接線方式電流互感器

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

電流互感器的等電位點設(shè)置在P1端，在發(fā)生互感器外殼對地短路或內(nèi)部故障時，此時對于差動保護來說，由于在兩側(cè)感受到的是同一穿越性電流，判為區(qū)外故障而不動作，本側(cè)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(qū)內(nèi)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(cè)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(qū)，要靠后備保護切除故障，對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定是一個嚴(yán)重威脅（圖3）。

圖3 等電位點在P1、P2端側(cè)線路保護動作

結(jié)論：電流互感器一次側(cè)采用并聯(lián)的接線方式時，等電位點必須在非斷路器側(cè)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(lián)接線方式電流互感器

電流互感器串聯(lián)時一次繞組電流方向為一次接線夾P1端→一次導(dǎo)電桿P1端→一次導(dǎo)電桿C2端→外殼→一次導(dǎo)電桿C1端→一次導(dǎo)電桿P2端→一次接線夾P2端。一次繞組串聯(lián)連接時，若開關(guān)電流互感器外絕緣閃絡(luò)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(dāng)于一次繞組只有一匝，對于電流互感器兩側(cè)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(yīng)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?？梢姰?dāng)一次繞組接線方式可選時，應(yīng)盡量選擇一次繞組為并聯(lián)方式。

1.4 電流互感器在3/2接線方式的等電位點設(shè)置

1.4.1 邊開關(guān)電流互感器故障

如圖4所示，當(dāng)邊開關(guān)電流互感器等電位連接點在線路側(cè)（P2端）時，邊開關(guān)電流互感器電流由母線流向線路1，中開關(guān)電流對線路1而言也是流向線路，屬于區(qū)內(nèi)故障，故線路縱聯(lián)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(guān)等電位連接點選在線路側(cè)時，若線路1邊開關(guān)電流互感器發(fā)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?？梢姰?dāng)邊開關(guān)等電位連接點在線路側(cè)時，電流互感器發(fā)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(guān)電流互感器故障

當(dāng)邊開關(guān)電流互感器等電位連接點在開關(guān)側(cè)（P1端），邊開關(guān)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(lián)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(guān)后，因故障點在邊開關(guān)電流互感器處，并未切除，需要依靠邊開關(guān)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(guān)電流互感器故障

如圖5所示，當(dāng)中開關(guān)電流互感器等電位連接點在線路側(cè)（P2端）時，中開關(guān)電流互感器電流從指向，流向指向線路1，邊開關(guān)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(guān)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(lián)保護及帶正方向的保護均不動作。可見完整串中開關(guān)電流互感器等電位連接點選在電流互感器靠線路側(cè)時，該電流互感器故障保護能正確動作。

圖5 中開關(guān)電流互感器故障

當(dāng)中開關(guān)電流互感器等電位連接點在開關(guān)側(cè)（P1端）時，電流互感器內(nèi)部電流為從流向，對線路1而言為區(qū)外故障，對線路2而言為區(qū)內(nèi)故障。故線路2保護動作跳閘，但由于故障點在中開關(guān)電流互感器處，線路2跳閘后故障并未切除，需要依靠開關(guān)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(fā)現(xiàn)，220kV某站110kV某線路的六氟化硫電流互感器P1端朝向線路側(cè)、P2端朝向開關(guān)側(cè)，等電位點在P2側(cè)，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(lián)接線方式。作業(yè)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(shè)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(cè)為等電位側(cè)（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(zhuǎn)向處理，并結(jié)合停電對電流互感器進行維護及導(dǎo)線更換工作。作業(yè)完成后，110kV某線路電流互感器P1端朝向母線側(cè)，P2端朝向線路側(cè)，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(shè)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(fā)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(wǎng)系統(tǒng)。干式電流互感器原理上與六氟化硫電流互感器相似，但結(jié)構(gòu)上相異。干式電流互感器基本結(jié)構(gòu)，干式電流互感器基本結(jié)構(gòu)為U型，一次繞組為銅質(zhì)或鋁質(zhì)，外絕緣為復(fù)合材料，二次繞組根據(jù)需求配置，并裝配在外殼內(nèi)部，連接板是實現(xiàn)干式電流互感器變比的改變和干式電流互感器串并聯(lián)關(guān)系，不同廠家干式電流互感器連接板形式不同。

現(xiàn)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(dāng)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(lián)狀態(tài)，此時電流方向：開關(guān)側(cè)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(dāng)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(lián)狀態(tài)，此時電流方向：開關(guān)側(cè)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(cè)線夾，由于P1端、P2端與外殼相連，需在P1端裝設(shè)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(shè)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(qū)別于六氟化硫電流互感器，油浸式電流互感器在設(shè)備不停電情況下無法判斷等電位點，故需要結(jié)合停電對其檢查判斷。結(jié)合停電計劃，專業(yè)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(chǎn)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(xiàn)場目視檢查，按照銘牌指示，該電流互感器是處在并聯(lián)連接方式，并且P1端朝向開關(guān)側(cè)，P2端朝向線路側(cè)，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(nèi)部。如圖8所示。拆開電流互感器頂蓋對內(nèi)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(lián)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(lián)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(dǎo)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(xiàn)場進行萬用表電阻檔的測量，P1端與C2端導(dǎo)通，P1端與金屬外殼絕緣；P2端與C1端導(dǎo)通，P2端與金屬外殼導(dǎo)通，滿足反措要求。

圖9 油浸式電流互感器內(nèi)部接線示意圖

綜上，建議日后電流互感器投產(chǎn)驗收中，確保P1端朝向開關(guān)側(cè)、P2端朝向線路，等電位點在P2端，而且嚴(yán)禁P1端、P2端反接，避免設(shè)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(lián)聯(lián)接，P1端在開關(guān)側(cè)、P2端在線路側(cè)，電流互感器一次等電位點應(yīng)設(shè)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(fù)雜方法，減少工作強度及避免出現(xiàn)因密封不良導(dǎo)致電流互感器產(chǎn)生其他缺陷。