电流互感器二次回路故障分析

电流互感器二次回路故障分析
谭金龙
摘要：针对电流互感器二次回路常见的两点接地及二次回路开路故障进行分析，提出处理方法。

关键词：互感器，原理，用途，故障分析，处理
0 概述
在电力系统中，电能的生产、输送、分配与消费的过程，都离不开电流与电压互感器，它们与二次测量仪表一起，每时每刻都在监视着电力系统的运行情况。

与继电保护装置配合，为电力系统安全稳定运行提供可靠保障。

因此说，互感器是电力系统不可缺少的重要设备。

通过实际工作中，因电流互感器二次回路开路造成的设备损坏、保护误动作及因二次回路两点接地导致的保护误动作、测量不准确事故分析，总结出一些查找、处理互感器二次回路故障的办法及预防电力互感器二次回路故障的措施。

1 电流互感器的原理及用途
电流互感器和变压器很相象，变压器在线路上，主要用来改变线路的电压等级，而电流互感器接在线路上，主要用来改变线路的电流，所以电流互感器从前也叫做变流器。

后来，一般把直流电变成交流电的仪器设备，叫做变流器，把改变线路上电流的大小的电器，根据它通过互感器的工作原理，叫做电流互感器。

图1为普通电流互感器原理图。

图1.普通电流互感器原理图
线路上为什么需要转换电流呢？这是因为根据发电和用电的不同情况，线路上的电流大小不一，而且相差悬殊，有的只有几安，有的却大至几万安。

要直接测量这些大大小小的电流，就需要根据线路电流的大小，制作相应量程为几安到几万安不等的电流表和其他电气仪表，给实际工作带来不便，同时会给仪表制造带来极大的困难。

此外，有的线路电压等级较高，例如1万伏或22万伏等高压输配电线路，要直接用电气仪表测量高压线路上的电流，那是极其危险的，也是绝对不允许的。

如果在线路上接入电流互感器进行电流变换，把线路上大大小小的电流，按不同的比例，统一变成大小相近的电流。

只要用一种电流量程规格的电气仪表，就可以通过电流互感器，测量线路上小至几安，大至几万安的电流。

由图1可以看出，电流互感器的基本结构和变压器很相象，它也有两个绕组，一个叫原边绕组或一次绕组，另一个叫副边绕组或二次绕组。

两个绕组之间有绝缘，使两个绕组之间有电的隔离。

电流互感器在运行时一次绕组串接在线路上，二次绕组接电气仪表或继电保护装置，因此在采集高压线路上的电流时，尽管原边电压很高，但是副边电压却很低，操作人员和仪表都很安全。

由此可见，电流互感器除了可以将线路上大小不一的电流变成一定大小的电流，以便于测量之外，还可以起到隔离一次系统高电压的作用，以保证操作工作人员和仪表的安全。

2 电流互感器的接地问题
由电流互感器的基本原理知道，在正常工作情况时，电流互感器的一次线圈与二次线圈之间没有直接电的联系。

所以，在电流
互感器二次侧仪表或继电保护回路上工作时，工作人员不会有触及高电压的危险。

但是，如果电流互感器一次线圈的绝缘破坏，则一次侧高电压便会作用到电流互感器的二次线圈上，这样，在电流互感器二次侧的仪表、继电保护装置及工作人员便会有直接接触到一次高电压，发生高压触电的危险。

为了防止这种事故发生，则必须将电流互感器的二次线圈接地。

这样，一旦电流互感器一次线圈的绝缘破坏，高压串到电流互感器的二次侧时就能避免触电的危险。

所以，电流互感器二次线圈的接地是十分必要的，它是保证电流互感器二次侧设备和工作人员人身安全的最可靠和最有效的措施之一，我们通常称之为保护接地。

在《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》中明确规定电流互感器二次侧必须有且仅有一点接地。

然而在实际生产工作中，人们往往发现电流互感器二次侧会出现两个接地点的情况，如：除电流互感器二次经中性线两侧某一点接地外，电流互感器的二次电缆也会也因机械受伤或绝缘损坏而接地，这就使电流互感器二次侧有两个接地点。

这些情况在正常运行时不容易发现，一旦出现意外短路或出现冲击电流(如在附近的电气设备外壳上进行焊接作业等)，便有可能引起继电保护装置的误动作。

出现两点接地的原因可能是由于现场环境较为复杂，以至于发生电缆机械损伤，使绝缘外皮破裂而造成接地；亦可能是施工人员对电流互感器二次侧存在两个及以上接地点时，产生的危害了解不多，重复接地；亦可能是由于施工管理薄弱，未能按设计要求进行接地，且在进行二次绝缘试验时又未能发现所致。

另一方面，当二次电缆绝缘损伤使电流互感器二次回路两点接地时，二次电流通过接地点回到电流互感器尾端使电流分流，使测量表计出现偏差，严重时，因差流不平衡造成差动保护误动。

不管什么原因，在设备投运前，必须严格把关，防止电流互感器二次回路出现两个接地点。

同时，在实际运行中必须加强检查，一旦发现回路绝缘损坏，应立即查明，若是电缆损坏，则应立即予以更换，做到始终保持电流互感器二次侧有且仅有一个接地点，以确保继电保护和测量表计正常工作。

3 电流互感器二次开路的问题
3．1 二次开路的原因
3．1．1 由于交流电流回路中试验接线端子的结构和质量上存在缺陷，在运行中发生螺杆与铜板螺孔接触不良，造成开路。

3．1．2 由于电流回路中试验端子压板的胶木接头过长，滑片未压在金属片上，而误压在胶木套上致使开路。

3．1．3 检修调试人员工作中的失误，如忘记将电流回路端子连接片连好。

3．1．4 二次线端子接头压接不紧，回路中电流很大时，发热烧断或氧化过甚造成开路。

3．1．5 室外端子接线盒受潮，端子螺丝和垫片绣蚀过重，造成开路。

3．1．6 二次线端子虚接，且在二次通流实验中未发现，造成开路。

3．1．7 由于现场环境较为复杂，以至于发生电缆机械损伤，使电缆铜芯断裂造成开路。

3．2 电流互感器二次开路时所产生的现象
3．2．1 测量及监视仪表指示异常降低为零。

3．2．2 认真听电流互感器本体有无噪声，震动等现象，这种现象在负荷小时不太明显。

当发生开路时，因磁通密度的增加和磁通的非正弦性，硅钢片震动力加大，将产生较大的噪声。

3．2．3 利用示温变色蜡片或紫外线测温仪监测电流互感器本体有无严重发热，有异味变色冒烟，喷油等，此现象在负荷小时不太明显，开路时，由于铁芯磁饱和严重，铁芯过热，外壳温度升高，内部绝缘受热有异味，严重时可能冒烟烧坏。

3．2．4 检查电流互感器二次回路端子、元件线头等有无放电，打火现象。

3．2．5 继电保护发生误动作或报警，此情况可以及时发现。

3．3 二次开路的后果
3．3．1 电流互感器可以认为是用电流源激励的电力设备，它的输出电压取决于二次负荷的大小。

因此，使用中的电流互感器不允许二次侧开路，如果二次线圈开路则一次侧的电流I1将会全部变成励磁电流，其数值比正常的I0增加数百倍，铁芯中的磁通ɸ0由正常的数十毫特斯拉剧增到饱和时的1．4至1．8特斯拉，感应电压峰值可以达到几千伏，危及设备与人身安全。

另外，磁密太高会使铁芯严重发热，电流互感器容易烧坏，同时铁芯还容易产生剩磁，造成互感器超差。

3．3．2 电流互感器能够正确反映一次侧电流的大小，是其重要的作用之一。

若二次侧开路，保护可能因无电流而不能正确反映故障，对于差动保护和零序保护，则可能因开路时产生的不平衡电流而误动作，所以《安全规范》规定，电流互感器在运行中严禁开路。

3．4 发生电流互感器二次开路的处理方法
3．4．1 发现电流互感器二次开路时，运行检修人员应先分清故障属于哪一组电流回路，开路的相别，对保护有无影响，汇报调度，解除可能误动的保护。

3．4．2 尽量减少一次负荷电流，若电流互感器严重损伤，应转移负荷，停电检查处理(如有旁路，可采用旁路供电，保证供电的可靠性)。

3．4．3 尽量设法在就近的试验端子上，将电流互感器二次短路，再检查处理开路点，短接时应使用专用短路线，短路应妥善可靠，禁止采用熔丝或一般导线缠绕。

注意短接时的现象，若短接时有火花，则说明短接有效，故障点就在短接点以下的回路中，可进一步查找，若短接时无火花，可能是短接无效，故障点可能在短接点以前的回路中，可以逐点向前变换短接点，缩小范围。

3．4．4 在故障范围内，应检查容易发生故障的端子及元件，检查回路有否工作时触动过的部位，对检查出的故障能自行处理的可立即处理，然后投入所退出的保护，若开路点在互感器本体的接线端子上，应停电处理，若是不能自行处理的故障或不能自行查明的故障应汇报主管部门，派人检查处理，此时应先将电流互感器二次短路，或转移负荷，停电处理。

3．4．5 在短接二次回路时，工作人员必须要坚持操作监护制：一人操作，一人监护，与带电设备保持适当的安全距离，操作人员一定要穿绝缘靴，戴绝缘手套和带绝缘把手的工具，禁止在电流互感器与短路点之间的回路上进行任何工作。

3．4．6 但是当电流互感器发生下列故障时，应立即汇报上级，并切断电源再进行处理。

内部发生异味，冒烟，着火。

内部有放电现象，声音异常或引线与外壳间有火花放电现象。

主绝缘发生击穿，造成单项接地故障。

充油式电流互感器漏油，漏胶。

4 结束语
互感器是电力系统二次回路上的重要设备。

它既担负着向继电保护装置提供动作信号的重要任务，又参与计量工作。

互感器二次回路开路短路会直接威胁着人身及设备安全，所以工作人员必须要有强烈的责任心，加强设备巡视，随时发现故障隐患，严防电流二次回路开路及两点接地。

参考文献：
[1] 刘宁南．吉林省220kV及以上电网计量装置存
在的问题．吉林电力．2004，4
[2] 霍喜东．青海电网关口电能表存在的问题及建
议．青海电力．2006，12
[3] 李谦，张少伟．电力工业部计量检定人员培训
考核教材．1996，3
[4] 电能计量装置技术管理规程．DL／T448—2008
[5] 电能计量装置检验规程．SD109—1983
[6] 国家电网公司十八项电网重大反事故措施。