浅谈双抽头式电流互感器二次接线方式

陈永琪

浅谈双抽头式电流互感器二次接线方式

陈永琪

介绍了双抽头式电流互感器的工作原理和正确的接线方式，通过对错误接线方式的分析，同时结合工程实际应用情况，提出了合理的建议。

电流互感器；双抽头；变比；接线方式

0 引言

铁路牵引变电所中，通常采用固定变比的电流互感器采集二次电流用以电能计量、电流测量及微机保护。近年来，随着高速铁路及客运专线的蓬勃发展，为了满足铁路运营方式的改变导致负荷增大的需要，节省重新购置电流互感器的资金投入和更换电流互感器的时间投入，双抽头式电流互感器在220 kV牵引变电所中得到了更加广泛的应用。

双抽头式电流互感器是一次绕组固定不变，二次绕组有2个抽头的电流互感器，其优点是拥有2个变比（大小为2倍的关系），使用这种电流互感器可以根据具体负荷电流大小，调整二次接线端子的接线，从而改变其变比，而不需要更换电流互感器，给运营提供了方便。

1 双抽头式电流互感器的结构和接线方式

1.1 双抽头式电流互感器的结构原理

双抽头式电流互感器由固定不变的一次绕组和绕在同一铁心上且头尾相连的2个二次绕组组成。2个二次绕组匝数相等，绕向一致，绕组两端及中间连接处引出3个接线端子，分别为s1、s2、s3。其电气原理图如图1所示。设一次绕组的匝数为N1，一次电流为I1，2个二次绕组的匝数分别为、，=，二次电流为′，Z为电流互感器二次负载（电度表、测量表计或微机保护装置电流回路的阻抗）。

图1 双抽头式电流互感器电气原理图

由图1 a可以看出，当二次负载Z连接在s1和s2时，铁心中的磁势平衡方程式为

此时，流过电流互感器的一次电流与二次电流的比例关系为

由图1 b可以看出，当二次负载Z连接在s1和s3时，铁心中的磁势平衡方程式为

因为2N′=2N′′，所以此时流过电流互感器的一次电流与二次电流的比例关系为

比较式（2）和式（4）可以看出，当二次负载Z接在电流互感器s1和s3时，电流互感器的变比为Z接在s1和s2时的2倍。

1.2 双抽头式电流互感器的接线方式

从双抽头式电流互感器的结构和原理可以得到该类电流互感器的正确接线方式：当使用电流互感器小变比时，从s1、s2引出到负载对应的端子；当使用电流互感器大变比时，从s1、s3引出到负载对应的端子，s2应悬空。

以哈大高铁文官屯220 kV牵引变电所为例，220 kV电流互感器额定变比为500/1、1 000/1。投运初期设计院按照流互变比为500/1计算整定值，根据前面论述，变电所投运前应该将二次线从s1、s2引出接至电度表或保护装置相应的端子，s3端子应悬空。如果此后运行方式发生改变，上线列车大幅增多，该电流互感器预留将变比调整为1 000/1的条件，改造时将二次线从s1、s3引出至电度表或保护装置相应的端子，s2端子悬空，并调整相应的整定值即可。

那么，双抽头式电流互感器在使用过程中有一个端子悬空并未违背“电流二次回路严禁开路”这一基本原则，这是因为以s1、s2、s3为引出点的二次绕组共用一个铁心。虽然s3端子空着，但在s1和s2端子之间有二次电流存在，其产生的二次磁通对一次磁通同样起去磁的作用，所以不会在2个端子之间感应出高电压，不会产生破坏互感器绝缘的热量，也不会影响电流互感器的角差和比差。

2 双抽头式电流互感器错误接线方式分析

2.1 双抽头式电流互感器的错误接线方式

笔者在试验过程中发现，牵引变电所初期投运时，一般使用双抽头式电流互感器的小变比，作业队施工技术人员在接完s1、s2端子上的二次线后，往往担心s2和s3两个端子之间空着没有导线连接违背了“电流互感器二次回路严禁开路”的基本原则，铁心磁通饱和而感应出极高电压，于是就仿照多铁心多次级的电流互感器那样，画蛇添足地将s2和s3两个端子用导线短封起来或将s3重复接地（接地与短封效果相同），如图2所示。这种错误的接线方式使电流互感器的变比发生很大的改变，造成严重的计量、测量、保护误差，留下了极其严重的安全隐患。

2.2 错误接线方式所产生的后果

如图2所示，设一次绕组的匝数为N1，一次电流为I1，2个二次绕组的匝数分别为2N′、2N′′，N2′=N2′′。二次电流为I2′，s2和s3之间的电流为I2′′，Z为二次负载。当一次绕组通过交流电流I1时，铁心中的磁势方程式为

此时，流过电流互感器的一次电流与二次电流的比例关系为

由式（6）可以看出，在使用这种电流互感器的s1和s2接线时，若s2和s3端子短封或将s3端子重复接地，则电流互感器的二次电流I2由流过电度表或保护装置电流线圈的电流2I′和流过短封导线的电流组成，一次电流I1等于额定变比乘以2个二次绕组电流之和。由于二次电流没有全部通过电度表或保护装置等负载，仅有2I′流过电度表或保护装置，2I′′并没有计入电流采样，故二次采样电流要小于正确接线的计算电流，因此造成了电能计量或保护装置电流采样差错。

由于用于短封s2和s3端子的连接导线（或接地线）的阻抗远大于电度表或保护装置电流二次回路的阻抗，所以2I′′在数值上要大于2I′，也就是说实际采集到的电流2I′要远远小于正确接线的二次电流I2。

图2 双抽头式电流互感器错误接线图

笔者在武广客运专线广州南220 kV牵引变电所做过试验，该变电所采用的电流互感器为双抽头式电流互感器，变比为750/1（二次线接s1和s3时变比为1 500/1），将测试线由s1和s2端子引出，s3端子悬空，试验结果显示互感器角差和比差均误差符合相关标准。然后将s2和s3端子用导线短封，试验结果如表1所示。

表1 武广客运专线广州南220 kV牵引变电所错误接线时试验数据表

由表1数据可以得出，当发生错误接线时，实际流入电度表或保护装置的二次电流不到理论值的一半，而计算出来的互感器变比为额定变比的2.5倍左右。该种接线方式造成的后果就是导致采样电流大大减小。对于计量回路来说，这属于变相的“偷电”行为，将会给供电局和铁路运营单位带来很大的经济损失。对于保护回路来说，采样电流减小会影响电气故障时保护装置正确的动作，存在牵引变电所内或接触网电气设备烧毁的风险。

3 相关建议

（1）电流互感器供货商应在双抽头式电流互感器二次端子箱内明显位置加上警示语：“当使用s1和s2时，s2和s3端子之间不得短接且s3端子不得重复接地”。

（2）项目部技术主管部门需给施工班组做好技术交底，对这种新技术、新工艺要进行特别的培训和宣贯，让一线员工从原理上掌握每件设备的施工方法。

（3）在双抽头式电流互感器投运前的交接试验中一定要进行升流试验（一次通流），确保互感器变比正确无误。

（4）送电前要做好检查工作，特别是电流、电压回路，一定要逐个检查，防止试验后现场施工人员为了害怕“电流回路开路”而恢复不该有的短封线或接地线。

4 结语

电气化铁路牵引变电所内的设备随着铁路的发展也发生了日新月异的变化，现场运行的电气设备种类越来越多，产品更新也越来越快，这就要求技术人员适时地进行技术总结分析，从结构和原理上了解新型产品的性能、指标，并能给基层施工人员做好技术交底，这样才能确保牵引变电所内电气设备安全可靠的运行。

The working principle and correct wiring mode for double tap current transformer are introduced, and adequate proposals are put forward on basis of analysis of wrong wiring mode and with reference of actual engineering application.

Current transformer; double tap; transformation ratio; wiring mode

U224.2+4

B

1007-936X(2015)02-0025-03

2014-08-28

陈永琪.中铁电气化局集团第一工程有限公司，工程师，电话：13921176567。