高压电流互感器二次侧断线危害的解决方案

肖继松，代东生

中原石油勘探局工程建设总公司，河南濮阳 457001

高压电流互感器二次侧断线危害的解决方案

肖继松，代东生

中原石油勘探局工程建设总公司，河南濮阳 457001

在电力系统中电流互感器起着不可或缺的作用。如果高压电流互感器二次侧断线，二次侧感应电压可达几千伏，存在人身触电、设备损坏等严重危险，严重影响电力系统的正常运行。文章提出了高压电流互感器二次侧断线故障的解决方案，可以在故障发生时将二次侧电压限制在允许范围内，且对那些二次侧断线后可能误动作的保护实现闭锁，以确保系统安全运行。

电流互感器；二次侧断线；解决方案

1 概况

在电力系统中，作为重要的计量、测量、保护元件，电流互感器起着不可或缺的作用。如果高压电流互感器二次侧断线，二次侧（以下简称二次）会产生很高的感应电压，可达几千伏，而变电站二次电缆、仪表、继电器绝缘性能相对较低，这种情况下就存在人身触电、设备损坏等严重危险，严重影响电力系统的正常运行。

35 kV 六氟化硫高压电流互感器安装于充满剧毒气体六氟化硫的断路器内部，几毫克六氟化硫气体就足以致人死亡，因此对断路器有特殊的密闭性要求，互感器一旦损坏进行更换、维修是非常困难的。应用于 110 kV电网系统的高压电流互感器（以下简称电流互感器），虽然独立安装但外型较大，停电维护不仅影响电网的正常运行，而且更换电流互感器必须动用吊车等大型机械设备，费时费力。对于电流互感器二次开路故障一直没有很好的解决办法。

本文提出的电流互感器二次断线故障的解决方案，可以在故障发生时将二次电压限制在允许范围内，且对那些二次断线后可能误动作的保护实现闭锁，以确保系统安全运行。

2 电流互感器二次断线故障的解决方案

当电流互感器二次断线（开路）后，全部一次电流都用于铁芯磁化，其磁化强度H为：

式中W1——电流互感器一次绕组匝数；

L—— 电流互感器铁芯平均长度；

Im—— 一次电流幅值；

ω—— 角频率；

t—— 时间。

此时，二次开路电压e0为：

式中S——铁芯面积；

ud——动态磁导率；

W2——电流互感器二次绕组匝数；

Hm——磁化强度幅值，Hm= 0.4πW1ImL。

当铁芯磁化完全饱和后，ud= 0；当磁通密度B过零时，ud到达最大值，由于一次电流都用于铁芯磁化，所以当ωt值很小时铁芯磁化已深度饱和，此时可近似认为con (ωt)= 1，以udm表示动态磁导率的最大值，则电流互感器二次开路电压幅值Em可由下式得出：

对于负荷比较大的线路来说，由于W2及Im值很大，则在二次开路时，产生的感应电压可以达到非常高的程度。以一台 600/5 电流互感器为例：根据不同的Im值，二次开路电压幅值可达到一千伏至数千伏。对于这样高的电压，如无相应保护措施，势必严重危及变电站人员和设备安全，影响电力系统安全可靠运行。

本文提出的电流互感器二次断线故障解决方案的电路如图1所示。

图1 电流互感器二次断线故障解决方案电路示意

电流互感器正常运行时，二次电压很低，非线性电阻 R 阻值很大，当电压升高时电流非线性地增加，电阻值下降；反之电阻值上升，可有效防止误动作以确保系统正常运行。

当发生电流互感器二次断线故障时，二次开路电压很高，R 电阻值急剧减小，继电器 FR 动作接通交流回路，由接触器 KM 短接电流二次回路，从而避免了二次设备的损坏。KM 在自保持的同时，接通信号或跳闸回路，发出信号或操作断路器跳闸。由于 KM 的自保持作用，在故障处理完毕前二次回路始终处于短接状态，不会发生跳跃现象。故障处理完毕，只需按下复位按钮 SB，即可恢复正常运行。在图1中，R 起限压作用的时间等于FR 的动作时间，根据电流互感器二次开路电压不同，FR 的动作时间约为几十毫秒到几秒，在此时间内 R 不会因过热而损坏。系统在正常运行和发生严重的短路故障时FR不动作，R阻值没有明显变化，不影响其他装置的正常工作。

总之，当发生电流互感器二次断线故障时，电流互感器二次断线保护应当能把二次电压限制在允许范围内，以防止设备遭受破坏，同时发出声、光信号；对那些二次断线后可能误动作的保护能够实现闭锁，闭锁的方法是将被闭锁的保护出口断开，以确保系统安全运行。

3 结束语

本文提出的高压电流互感器二次断线故障的解决方案，解决了长期以来变电所内电流互感器开路故障无法预防及改进的现状，施工人员与变电所值班人员的安全也得到了有效保障。因此，从安全、经济、环保的角度来讲，完善电流互感器的二次断线保护，对安全生产、经济效益和环境保护都有着非常重要的作用。

中国石油油气管道建设硕果盈枝

2013年中国石油累计建成国内外管道长度超过1 万 km，投运超过 8 000 km，创历史最高水平。科技含量不断提升，重大装备国产化步伐加快，如 20 MW级电驱压缩机组在西气东输二线高陵压气站即将完成 4 000 h工业试验，高压大口径全焊接球阀完全替代进口产品，30 MW级燃驱压缩机组首台套具备试验现场条件，SCADA 系统即将完成 1.0 版，技术指标达到国际先进水平，国产化 X90、X100 钢级钢管成功实现小批量生产和单炉试制。

（本刊摘录）

Solution to Harmful Line-broken at Secondary Side of High Voltage Current Transformer

Xiao Jisong,Dai Dongsheng
Engineering Construction General Co.of Zhongyuan Petroleum Exploration Bureau,Puyang 457001,China

Current transformers are vital to electric power system.In case of line-broken at the secondary side of the current transformer,the induced voltage at the secondary side can reach several kilovolts,which may cause severe person electric shock or equipment damage and seriously affect normal operation of the electric power system.This paper puts forward the solution to harmful line-broken failure at the secondary side of high voltage current transformer,which is able to restrict the secondary voltage to allowable range as line-broken happens and realize closedown to the protections which may have wrong actions after line-broken，so that to guarantee safe operation of the system.

current transformer;line-broken at secondary side;solution

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.01.023

肖继松（1974-），男，湖北钟祥人，工程师，1998年毕业于哈尔滨理工大学精密仪器专业，现从事石油地面工程建设工作。

2013-03-06