电力互感器二次开路故障处理及工具制作

段进宽 杨百万

华能（天津）煤气化发电有限公司 天津 300000

根据电流互感器的原理，其一次线圈匝数少。而在实际应用中，绝大多数的电流互感器的一次绕组是利用一次设备的导体，如母线、电缆等，一次线圈串联在被测线路里，二次线圈匝数多，与电气二次设备的电流线圈串联使用，电气二次设备的电流线圈的负载阻抗很小，所以正常运行时电流互感器是接近短路状态的。电流互感器二次侧电流的大小由一次侧电流决定，二次电流产生的磁势，是平衡一次电流的磁势的。若二次开路，电流等于零，阻抗变为无穷大，磁通等于零，二次电流的去磁作用消失，一次电流全部变为励磁电流，使铁芯处于高度饱和状态[1]。二次绕组两端产生很高的电压，峰值可以达到上千伏或者上万伏，危及工作人员的安全和电气二次设备的绝缘水平[2]。

在电气设备的正常运行中，一次负荷电流较小时，电流互感器的二次电流也较小，此时发生开路，可能达不到电气二次设备电流互感器二次开路判断条件，故障很难被发现的。

1 电流互感器工作状态介绍

电流互感器二次负荷一般包括继电保护设备、测量仪表设备等，这些设备的阻抗都很小，电流互感器的一次电流和二次电流所产生的磁通相互抵消[3]，铁芯中的磁通密度维持在较低水平，通常在零点几特斯拉（磁通密度的单位T），由于二次阻抗很小，所以二次电压也很低[4]。

当电流互感器二次绕组开路时，一次电流全部变为励磁电流，铁心饱和，这个变化是突然的，叫突变，它的磁通密度高达几个特斯拉以上[5]。磁通密度突变，二次电压很高。电流互感器的二次开路并没有广泛有效预防的措施，多数用户选择开路时闭锁差动等保护动作，被迫选择停设备处理。

电流互感器的二次开路出现后，在实际工作中会产生以下的后果：

1. 二次产生数千伏电压（这个没有验证过，是照抄的规程），高电压可能击穿电流互感器的绝缘，使整个配电设备外壳带电，也可能让工作人员触电，威胁人身安全。

2. 铁芯磁通突变会震动、发热，破坏电流互感器绝缘及本体[6]。

3. 加剧电流互感器比差和角差加大，影响二次设备测量或计量的准确性，造成继电保护误动或拒动，影响自动化设备对发电机等一次设备的监控、保护和调节，造成损失。

2 电流互感器开路故障检查判断及处理

2.1 电流互感器开路故障检查判断

开路发生后，首先从检查监控、测量、计量、自动化调节、故障录波器、监控系统等二次设备，对故障范围进行初步判断和评估。对于测量用电流互感器，二次电流异常降低甚至降为零，从电流表、功率表、故障录波器或者其它监控系统上查看电流变化，判断是哪一组电流互感器、哪一项电流互感器故障，若三相电流偏差超过正常水平则可能是接触不良[7]。

其次，确定电流互感器开路相别和组别后，应检查容易发生开路的端子排和二次设备。故障检查应按照回路图纸，重点检查回路中每个接线端子，结合先户外后室内原则，可以根据设备近一段时间设备运行和检修情况，有重点的检查检修工作中继热措施位置接线是否存在异常。主要检查有无放电异响、异味等。

重点检查电流互感器二次回路端子排及接线位置有放电、打火现象[8]。本体是否有噪音、振动异常，红外测量温度是否严重发热、冒烟等现象，这些现象在负荷小时表现并不明显[9]。

若故障为接线端子等外部接线松动、接触不良，应退出保护、自动化调节设备等，采取措施隔离或者紧固松动位置后，再投入继电保护、自动化调节设备等。

若故障点在电流互感器本体的接线端子上，没有实施短接处理的物理条件，必须停电处理。

最后，根据检查判断的情况，及时分析对保护和自动化调节设备的影响，汇报相关部门和单位，制定处理措施和方案。

以上是检查电流互感器二次开路的一些基本方法，实际在电气备正常运行中，在一次电流不大，二次设备未进入工作，且不是测量用电流回路开路时，电流互感器的二次开路故障是很难被发现的[1]。

2.2 电流互感器二次开路故障处理

处理电流互感器二次回路开路故障时，要尽量减小一次设备负载电流，二次回路电流也会减小，相应二次回路的电压随之降低。操作时注意安全，准备好绝缘垫、绝缘手套等绝缘良好的工具，按照电力作业安全规程的基本要求执行。做到如下几个方面：

1. 制定处理方案，退出保护和自动化调节设备，避免处理中造成保护误动、自动化设备调节异常。

2. 检查处理开路工作中，要根据工作环境，准备好灭火器材，做好分工，随时应对处理过程中可能发生的着火情况。

3. 选择好回路中准备短接的位置，设法在试验端子上用良好的试验短接线按图纸将电流互感器二次回路短路，再检查处理开路点[10]。特别注意，短接位置选择，尽可能在目标端子排附近接线少且无重要回路（分、合闸，跳闸）的位置，以防短接时有火花，导致设备跳闸或着火等，使故障扩大。

4. 做好隔离，处理开路故障点，紧固接线，测量相应二次设备及回路绝缘和回路直阻，更换有损坏的接线、端子排或者二次设备。

5. 投入保护和自动化调节设备。

若电流互感器本体损伤严重，应转移负荷，停电停设备，检查处理，并做好电气设备试验。

3 处理电流互感器二次开路的在线快捷处理工具

选择好回路中准备短接的位置，用良好的试验短接线在端子排上线，按图纸将电流互感器二次回路短路，处理开路点的过程中，可以利用电气班组常见的工器具，制作短接工具，在线检查处理电流互感器二次回路开路故障，降低对人身和设备的威胁，减少处理成本。

电流互感器二次回路端子普遍采用导轨式，可以利用常见电气试验线、绝缘木棒（方形为宜）、试验插片、不锈钢卡箍、螺丝刀、绝缘胶带、钢锯、钳子等制作。

主要制作思路如下：

1. 一般导轨式试验端子排宽度为8.2mm，与试验线香蕉插头宽度基本一致；

2. 根据现场端子排布局和试验线香蕉插头形状及尺寸，用钢锯将木棒加工榫头结构，用于固定试验线香蕉插头；

3. 选择合适不锈钢卡箍，将试验线香蕉插头固定于带榫头的绝缘棒上，试验线的另一侧接就近的接地点。

4. 用绝缘胶带等材料做好绝缘处理。

4 结束语

电流互感器作为重要的电气二次设备，对电气一次设备起着保护、监控、测量和辅助调节的作用，运行状况直接关系到一次设备，乃至电力系统的安全运行[11]。电流互感器二次开路，如果发现滞后或者处理不恰当，极易造成设备被迫停用和保护误动、拒动、计量失准、调节异常等事故的发生[12]。

目前对电流互感器的二次开路并没有广泛有效预防的措施[13]，多数用户选择开路时闭锁差动等保护动作，由于没有快捷有效处理工具，而被迫选择停设备处理[14]。本文通过对电流互感器二次回路开路的判断方法进行了阐述，并提出一种新型在线快捷处理电流互感器二次开路的工具，该工具能安全、快捷、方便的处理电流互感器二次开路的问题。如果下一步标准化制作在线快捷处理工具，在处理电流互感器二次开路的过程中我们将更加安全、方便、快捷的完成任务。