电流互感器开路导致电量丢失原因分析

王平欣，王运全，杨卫华

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东济南250002；2.山东送变电工程公司，山东济南250022）

电流互感器开路导致电量丢失原因分析

王平欣1，王运全1，杨卫华2

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东济南250002；2.山东送变电工程公司，山东济南250022）

针对某大型发电厂GIS汇控柜内C相CT备用测量二次绕组开路，致使出现二次端子烧毁、C相CT二次测量绕组短路及线路丢失较大电量问题，分析故障产生原因，提出相应电量追补方法及预防此类问题发生的对策。

电能计量；CT开路；追补电量；母线电量平衡；更正系数

0 引言

电能计量装置的公正性和准确性关系到供电和用电双方利益，一旦出现故障，将不能够准确进行电能计量，关口电能表则会出现电量丢失现象［1］。随着厂网分开及电力市场的日益发展，关口电能表数量日益增多，故障发生率也随之增加，一旦发生故障，如何准确公正的追补丢失电量成为日益突出的问题［2］。

1 现场调查分析

某总装机206万kW的大型发电厂因电流互感器（以下简称CT）二次开路致重大电量丢失，GIS汇控柜内C相CT二次端子烧毁，如图1所示。

图1 GIS汇控柜内C相CT二次端子烧毁

经现场调查，该CT二次端子的质量出现瑕疵和接线工艺不符合安全技术要求，导致汇控柜内电村I线备用CT二次侧端子上接线接触不良，CT二次侧接线端子处电阻增大，近似开路，严重发热，致使备用CT二次短接线及端子严重烧损，同时引发相邻的计量C相端子烧毁并且短路，C相电流不能正确流入电能表，C相电量停止计量，最终导致电量丢失。

2 电量追补方法

2.1 母线电量平衡法

母线电量平衡法是基于母线电量平衡原理［3］，即通过该母线上的所有关口表计量的输入输出电量的平衡（必要时考虑母线线损）计算出某一故障关口表丢失的电量［4］。在使用母线电量平衡法时，要求在母线各进出线处均装设关口表，该电厂的母线各进出线均装设了关口表，符合此方案的要求，可以通过母线电量平衡法来追补电量。

图2 关口计量点分布图

正常运行时的母线平衡公式

式中：W1为3号主变电量；W2为4号主变电量；W3为电村I线电量；W4为电村II线电量。

因该厂GIS母线损耗电量较小，故母线损耗电量忽略不计。

该电厂在电村I线C相CT烧毁开路，则电量丢失时的母线平衡公式将式（1）变为

由式（2）可知，追补电量的计算公式为

式中：ΔW为追补电量。

2.2 更正系数法

该电厂关口表采用0.2S级ZMQ202C型三相四线式电表，在C相CT开路的情况下，C相电能不被计量，但对A、B两相计量无影响。

在三相平衡，无故障情况下正常计量有功功率为

在理论计算情况下可将三相四线电能表近似看成各相平衡。在三相四线的接线方式下三相之间互不影响，在C相CT开路的情况下，所以

对于C相CT开路时的更正系数［5-8］为

式中：W正常为正常时有功电量；W故障为故障时有功电量。

由此得出追补电量公式

式中：ΔW为追补电量；K为更正系数；W为实际故障期间电能表计量电量。

读取故障期间电能表计量的电量通过式（7）即可计算出故障期间丢失的电量，从而追补丢失电量，但此方法仅适用于在三相完全平衡的条件，在三相不平衡时计算出的追补电量具有一定范围的误差。

2.3 计算结果

抄读电村I线关口电能表内存数据与该电厂电能表数据管理系统抄读数据进行比较，分析并确定故障起始时间和结束时间。读取上网关口电能表内存数据和电厂电能管理系统抄读数据，相互验证故障起始和结束的准确时间及故障期间电量的正确性。最终确定电村I线故障时间为2013年6月5日17时30分至2013年6月7日9时40分，选定追补电量区间应将故障时间包括在内，即选定起始时间为6月5日17点25分，结束时间为6月7日10点25分。根据抄读数据的时间和电量，通过式（1）可得出丢失电量的数值，其计算结果如表1所示。

表1 电村I线丢失电量计算

由表1可知，采用母线电量平衡法计算出的丢失电量为678.656万kWh。

由式（7）用更正系数方案计算出的丢失电量为

式（8）追补电量的计算方法是基于三相完全对称条件下，而电村I线的A、B、C三相电流值并不对称，C相电流小于A、B相电流。故C相功率小于A、B两相，用更正系数法计算出来的数据相对于实际值是偏大的，即存在一定的误差。

由表1和式（8）的数据可以看出，用更正系数法计算的数据为721.82万kWh，大于用母线电量平衡法计算的数据678.656万kWh。实际结果同以上分析内容相符合，该更正系数法得出的结果可以验证使用母线电量平衡法追补电量的可信度。

综上所述，可以确认采用母线电量平衡方法计算的追补电量678.656万kWh的正确性。

表2 相关电量数据抄读

由表2相关数据计算母线的电量不平衡率，计算结果如表3所示。

表3 母线电量不平衡率计算验证

2.4 结果验证

此次故障为CT二次开路故障，为验证故障后电村I线CT二次计量绕组和关口电能表的准确性，采用计算故障前后的母线电量不平衡率验证。

故障发生前和故障修复后的母线电量不平衡率如表3所示。故障前母线电量不平衡率为0.015%，故障后母线电量不平衡率为0.014%。结果验证了电村I线CT二次计量绕组和关口电能表计量准确。

2.5 对策

为了防止CT二次开路故障，建议施工时采用质量可靠的CT二次端子，接线工艺应符合安全技术要求；设备运行时，应加强设备巡检，定期用红外线成像仪对CT二次接线端子进行全面检查；在设备停电检修时，对二次回路重点检查，不符合要求的进行整改；电村I线计划停电时，对电流互感器进行准确度试验。

3 结语

通过对某大型发电厂电村I线GIS汇控柜内C相备用及测量CT二次开路故障研究，调查分析其故障产生原因，针对故障类型和该厂电能表的接线方式提出使用母线平衡法和更正系数法两种方案。读取ZMQ202C关口电能表的内存负荷曲线数据，同时调取电厂电能管理系统抄读数据，选取了准确的故障起始与结束时间和故障期间电量，探讨了两种追补电量方案的可行性和正确性，计算并验证相应故障期间所丢失的电量，总结预防及避免此类问题发生的合理化建议。该电厂丢失678.656万kWh电量，现已经过上级有关部门批复准予追补。

本文探讨的母线电量平衡法和更正系数法在CT二次开路情况下的应用，能较准确地进行追补丢失电量计算。

［1］杜蒙祥，毛幸远.电能计量［M］.北京：中国水利水电出版社，2004.

［2］杨峰.电流互感器对电能计量影响［J］.黑龙江电力，2007，29（6）：415-418.

［3］张谦.理论线损在线计算与母线平衡分析的研究［D］.河北：华北电力大学，2003.

［4］金石，周艳辉，王本伟.基于母线平衡的TMR智能故障检测分析［J］.电力学报，2011，26（3）：202-205.

［5］窦永强.电能计量装置错误接线方式和更正系数确定的几个难点［J］.自动化与仪表，2005（6）：61-64.

［6］吴安岚，朱芸，贺军荪.三相四线制三元件有功电能计量装置误接线时的更正系数［J］.电测与仪表，2003，40（11）：29-36.

［7］毕潇昳，李学农，吴安岚，等.三相电能表更正系数归类对电能表功能扩展的作用分析［J］.电气应用，2013（S1）：38-41.

［8］韩松林，王学斌.三相电度表的错接线及其对电能计量的影响［J］.电测与仪表，1999，36（1）：19-22.

Reasons of the Significant Power Loss Caused by Open Circuit of CT

Because of the open circuit of CT in C phase which was installed in the control cabinet of GIS，the secondary terminals were burned，the secondary measuring winding was a short circuit，and a lot of power was lossed.Contraposing the above problem in the large power plant，the causes of the fault are investigated and analyzed，the compensation measures of the loss of power are proposed in this article.The countermeasures are proposed for preventing and avoiding such problems.

electric energy metering；open circuit of CT；energy compensation；energy balance of bus；correction factor

TM933.4

：B

：1007－9904（2014）04－0035－03

2014-03-13

王平欣（1986—），男，硕士，从事电能计量工作；

王运全（1966—），男，工程师，从事电能计量工作；

杨卫华（1978—），男，从事变电二次安装及试验工作。