探讨电能计量互感器二次回路状态识别系统

范浩

(山西互感器电测设备有限公司，山西 太原 030009)

0 引言

电流感应互感器从基本工作电路原理上来讲也就是一个自动隔离电流变压器,是按一定输出电流量的比例将大和小电流转换成小和大电流后并输出感应信号的电流感应控制装置,它的主要电路工作原理电路基本原理也就是将一次侧电流线路器连接于一个进入电网中,对通过感应信号得到电流降低后的二次电流产生称为的二次下降电流,将进入电网的一次和两侧大和小电流信号通过二次电流进入互感器后转变为二次为5A、1A的小电流便于电网的计量或继电保护的正常运转。二次感应电流可以是供用作测量用的仪表、或保护装置所用。由于一次电网电流与二次感应电流值是按照特定的倍率不断变化的,所以我们可以通过直接测量二次连续电流的值大小,同时电网电压是一定的。通过计算可以得出实际运行电网中的功率大小,从而达到计量和监测作用。

1 互感器计量设备

计量用电流、电压互感器的准确度等级,一般是泛指能够满足系统旨在保证测量准确性和稳定性,电流互感器允许包含电流比值误差和相位误差的综合误差在检定规程规定的界限值内。规程规定的电流计量精度要求的标准级别。

为实现电力系统中发电设备或用电用户二次运行电流自动采集，电流、电压互感器的应用重要性不言而喻[1]。从系统实际工作中的原理意义上来进行分析，电流、电压等的互感器实质上就是一种属于传统交流电磁变压器的一种：它是利用传统电磁交流感应器的工作原理直接通过传递二次的的电流、电压；并依据一、二次的电压值的波动倍率变化关系，将正在运行中的电力系统中传给用户一次的二侧大降压电流，高次低电压电流转换而成为二次降压电流，小电压，转换成为二次电力设备中所使用范围内的电流，电压信号。为了能确保电流、电压互感器及系统运行的稳定、高效，行业内从设备的生产、运输、装配、运维等各个方面设有多项规章制度。

电流互感器的绝缘结构：在高压电力系统中，一次电力设备内绝缘通常采用电容型绝缘结构。所谓电容型绝缘结构是指:利用绝缘材料(油浸电缆纸)与电容屏(铝箔)将设备主绝缘包裹,通过调整电容屏间的径向厚度,以达到内绝缘场强均匀分布的目的。其中,内圆柱代表内侧电容屏,外圆柱代表外侧电容屏,内外电容屏间由绝缘材料填充;内屏半径OA1==R1,外屏半径OA2==R2;而高压电力设备(110kV及以上),绝缘的厚度较大,其内外场强相差较大,严重时会超过绝缘材料本身的击穿场强;因此,为解决场强差的问题,并提高绝缘材料的利用效率,会在较厚的绝缘层中设置多个电容屏,通过调整电容屏间的径向距离和电容屏的个数,令径向场强均匀分布,达到耐压绝缘强度。

通常情况下,与一次高压绕组连接的电容屏称为零屏(高压电屏),靠近二次绕组的电容屏称为末屏(地电屏)。末屏可靠接地后,就相当于在高压绕组与大地之间形成串联电容器组。若电容屏无限多,那么各屏表面场强可近乎于相等；但在实际情况下,电容屏数量有限,但各屏表面的场强差有着严格的限制[2]。

由此可见,若电流互感器的末屏接地不良,末屏会产生悬浮电位；并在一定条件下向周边设备放电,损坏绝缘,严重时会引发互感器爆炸或接地故障等事故。

2 二次开路的原因分析及对设备的影响

造成试验电流计量互感器二次侧电流开路的根本原因主要有：

(1)由于二次回路电流接线器在端子的整体结构与器件质量上均存在较大缺陷,导致端子连接件接触不良从而形成二次开路。

(2)由于电子试验机的端子和冲压板使用胶木时间过长,导致的端子金属板两部分之间的接触不良,致使二次开路。

(3)运维检修工作中人为的操作失误,如忘记将已经拆下的电源端子没有恢复安装,导致的二次开路。

(4)端子接触不牢,在额定电流、电压作用下长时间运行也就会直接产生电路氧化与放电断线,导致的二次开路。

(5)二次回路端子箱内因受潮、损坏,使二次端子回路元件产生严重锈蚀,导致的二次开路。

对供电设备一次回路的直接影响。二次开路产生的高感应电压将可能会对工作设备本身与所有工作人员的生命产生极大威胁。

对二次回路的直接影响[4]。首先这就是电流计量上的巨大损失,由于输电开路将可能会产生失去负荷电流的计量数据,在开路故障的发生过程中将导致无法对输电线路的实际输出负荷电流进行准确计量。其次,二次零序开路同样可能会对差动继电保护器的装置性能产生一定影响,继电保护将同样会因电路失去额定电流源而失效,差动继电保护与二次零序差动保护则同样会因为电路产生了不平衡时的电流而产生误动作。

3 检测运行中的电流互感器二次侧开路的方法

仔细注意观察室内测温器的仪表功能是否自动指示室内温度数值，是否逐渐开始降低或为零。如果一次与二次的直流短路电源负荷负载电流信号指示输出信号的值相差过大,则很有可能认为是负荷电流指示偏低一侧从而存在二次短路来电时的开路负荷故障。

仔细观察电流电压互感器输出是否有异声。电流电压互感器产品本体可能有严重灼烧发热,并同时伴有轻微异味、变色、冒烟雾等现象,

仔细检查二次侧的仪表板及继电保护等部件是否出现异常。二次监测仪表、继电器电路烧坏很有可能直接导致二次侧开路。

定期检查自动继保系统是否可能发生多次误动或出现拒动。电流电压互感器二次侧开路的特殊情况下容易导致发生跳闸继保误动作或者跳闸拒动,这种特殊情况我们可在发生误动作跳闸或发生越级自动跳闸时及早发现并加以处理[5]。

仪表、电流电压测量表、继电保护等一旦发生冒烟容易起火烧坏。

由于正负序、零序等大电流不断启动的一次继电保护和出口自动装置频繁切换动作,但是并不一定防止出口自动跳闸(可能还有其他特定条件闭锁),有些一次继电保护装置可能自动断线闭锁(有些具有二次继电回路自动断线闭锁保护功能)。

4 电流互感器二次侧开路的处理措施

在质量检查和事件处理的整个过程中,首先我们要尽量多地稳定一次的回路负荷驱动电流,使一次回路的负荷稳定在额定电流附近。在施工操作的整个过程中,要严格做好墙体绝缘层和防火层的防护,操作过程中也要严格按照国家安规技术要求程序进行。

(1)对于当有源电流电压互感器二次绕流回路无法开路时,首先我们要注意防止二次回路绕流机组无法开路而严重危及相关设备与职员人身安全。一旦发现二次故障开路,要及时了解线路故障原因相别、对线路保护的直接影响等,汇报应急调度。

(2)尽可能减小一次过载电流。若负荷CT损坏严重,应及时转移其他负荷,并停止运行、停电检查。

(3)二次电流回路互感器二次电流回路停电开路后,应及时查明二次开路停电位置并及时设法将二次开路停电处理后进行停电短路；如果不设法进行二次短路停电处理时,可向供电调度中心申请进行停电短路处理。在设备进行二次短接处理操作过程中,必须特别注意安全;同时应特别注意短接开路的二次短接回路是否有异常的高温和电压,应当佩戴短接绝缘保护手套,使用质量合格的短接绝缘保护工具,在严格安全监护下有序进行。

(4)如果问题是同时出现在二次接线端子中有外露的一部分而未能够即时停止处理的安全问题,则即时停止处理。如果开路路出现在端子连接线内部的话会断路。则停电并及时汇报通知上级,要求立即停电及时处理。

电流电压互感器所带仪表作为一种测量电流仪表、继电保护和电流自动装置等是取得一次电流设备的正常运行状态参数的主要检测设备,但电流电压互感器二次回路的电压开路和电流开路发生问题的严重故障还经常会有发生,这就必然要求相关工作人员在日常回路维护的工作中高度重视一次电流电压互感器二次电流电压回路的安全检查和日常维护工作,尽量避免这样的安全事故发生[6]。

5 结语

综上所述,保障二次回路互感器及其二次回路的稳定性对运行至关重要。电流电压互感器二次控制回路电流开路在发生电流电压互感器控制设备开路故障中的它属于一种常见的开路故障。这种特殊情况的产生也将会直接严重影响我国电网的安全正常运行,所以要有效探讨电能计量互感器二次回路状态识别系统。