电能计量电流互感器错接线追补电量的分析

杨圣勋

（云南电网有限责任公司昆明供电局）

0 引言

多抽头电流互感器已广泛应用于主干网新建、改造和用户侧变电所。多抽头电流互感器能在不增加设备投入的前提下，满足各种负载变动时的保护与测量要求，大大拓宽了其应用领域。所以，在多抽头电流互感器次级绕组的设计中，也存在着对未使用绕组或分接头处理不当的现象［1］。本文以云南省某供电局35kV滇中输水工程35kV变电所改造工程中，10kV线A型电流互感器二次接线不正确，导致电能表误计量，导致线损不正常的现象为例，对此作了详细的分析与探讨。

1 计量故障排查

近年来，针对10kV及以下同时段有损线路损耗治理力度加大，从2022年3～4月，某供电局反馈，35kV变电所于2021年6月实施滇中引流技术改造后，已投入运行；10kV线损在A线出现了异常，月线损约为－70%，但其原因尚不明确。随后，供电局的计量运行班组迅速对35kV变电所10kV线的A线损耗进行了调查。在对10kV母线进行电量均衡计算之后，发现10kV母线不对称和10kV电容有较多的有功走字，这使得10kV线路A线损的分析和判断变得更加困难，所以于4月30日前往35kV某变电站进行了线损异常和计量装置故障核查。

通过现场检查，我们发现10kV电容器的表尾端电流相位不符合ABC相位，造成电容计正向有功输出。10kV线在10kV电容表检表发生故障后，查找了10kV线损异常。背景监视器的一次电流和电表收集的二次电流的比较见表1。

表1 变电站后台监控机一次电流与电能表二次电流数据对比

10kV线A型电流互感器铭牌，其测量变压器4S1-4S2是200／5，4S1-4S3是400／5，没有一种是700／5。从电流互感器的次级端子盒来看，测量所用的4S1-4S3导线通常被放在电能表上，但是其A、B、C三相的4S2用短接头短接而没有接地。4S2端子的短接法如图1所示，变压器的二次端如图2所示。

图2 10kV线路A电流互感器二次错误接线图

在进行短接头拆卸工作过程中，用仪器比较了电流互感器测量线圈3S1和计量线圈4S1的电流数据，结果表明，当三相电流互感器4S2短接时，流过4S1的电流只有约57.5%。测量了4S2线圈中的电流，其幅值与3S1相同。由于被测线圈的精度级别和测量线圈的精度级别有差别，所以比较的差值并不能反映出变压器线圈之间的差值。具体的测试数据见表2。

表2 测量绕组与计量绕组测量电流数据对比

2 计量故障分析

从表1可以看出，在野外，三相负载基本达到了平衡。根据图2对配线进行了简单的分析，在将4S2短接之后的电气部位V1和4S3接地之后，其电气部位V2具有相等的电势，所以，相当于电流互感器的初级电流流过P1，而P2则从第二级流出；二次电流通过4S1流到电流计4S3，4S3和电流4S2短接。简化后的接线如图3所示，而不正确的接线方式如图4所示。

图3 10kV线路A电流互感器二次错误接线简化图

图4 电流互感器二次错误接线等效图

根据10kV线路A多抽头式电流互感器错误接线作如下分析：

如图5所示，当电流互感器正确接线，一次绕组通过电流I1时，该一次电流在铁心中产生磁通Ф1，其磁势为I1N1，而磁通Ф1会在二次绕组中产生感应电动势E2和E3。

图5 多抽头式电流互感器正确接线图

通过法拉第电磁感应定律得到：

通过磁势平衡原理得到：

如图6所示，当出现错误接线后，通过式（1）得知，二次绕组N2与N3的电动势分别为：

图6 多抽头式电流互感器错误接线图

假设回路的参考方向与电流方向一致，则有：

通过磁势平衡原理得到：

将式（2）与式（7）联立可得：

将式（3）、（4）与式（5）、（6）联立可得：

化简得：

将式（8）带入式（9）可得：

化简得：

按照10kV线A的变比，4S1－4S2的变比是200／5的变比，4S1－4S3的变比是400／5的变比，那么N2＝N3＝200。把匝数代入式（10）中，就可以得到：

因为电能表的电流单元阻抗很小，所以短接头的阻抗也很低，所以假定电能表的电流单元阻抗等于短接头的阻抗，也就是Z＝Z3。二次线圈的阻抗Z0一定比电能表的电流单元的阻抗和短接头的阻抗要大，也就是Z0＞Z3。根据上述公式的分析，可以得到：则I′2＜I2。通过10kV线路A电能表采样电流及现场仪器测量电流数据小于实际电流，所以电能表少计电量，造成负线损。

从以上的分析可以看出，多抽头电流互感器二次空载绕组被短接时，会使其变比改变，从而影响测量。此时，电能表的电流单元阻抗Z、短接头阻抗Z3以及次级环路电线阻抗Z0的比率，都与变压器变率的改变密切相关。如果出现了错误的接线，若电能表电流单元的阻抗Z和次级环路的引线阻抗Z0是相同的，随着短触头阻抗Z3的减小，变比增大的比率也随之减小，也就是说，电表上的电量较少。

3 工作中应注意的要点

在变电站建设或技术改造过程中，许多职工对多分接头变压器的结构和工作原理并不清楚，这是因为在多抽头电流互感器的铭牌上没有相应的说明，这样就会让工作人员产生一种很复杂的情绪［2-3］。因此，工作人员就会下意识地把“电流互感器二次不能开路”的想法归结为多抽头式电流互感器的所有空抽头都不能开路，进而把空二次绕组也短接，造成计量变比的改变，从而影响到内部的线路损耗管理，或者对供电和用电都会有影响。若此现象发生于保护线圈，亦可引起保护动作或拒动［4］。

在今后的工作中要注意以下几点：

（1）加强变电站母平监控，助力10kV线损分析

由于10kV及以下同相线损管理力度的加大，线损管理工作被提到了一个新的高度，线损管理已升级到日常监测［5-6］。实行集中式经营后，35kV变电所在接收资金时的档案资料有一部分是不明确的，这就加大了线损管理工作的难度。通过对10kV线A线损的分析，认为10kV线损只是线损管理中的一个问题，还有其他一些问题没有暴露出来，没有反馈，也没有得到监控。因此，必须利用同步线损制度，全面梳理辖区内所有变电站的母线均衡公式，彻底清除和修正专线文件，替换不符合计算需求的计量装置，加速建立全电压等级母线档案，并进行计量信息的匹配与校验。要加强对各个电压等级的变电站的均衡监测，协调推进10kV及以下同时段线路损耗的治理。

（2）注重人员的技能技术水平提升

上面提到的问题常常发生，大多是由于职工的技术水平有限。变电站设备投入运行后，多数三相负荷是不均衡的，就算在现场做了有负荷试验，也不一定能马上找到问题所在，若不进行绕组之间的数据比较和母平、线损计算，很难进行及时的修正。因此，要把计量设备的验收工作放在第一位，把检验、首检等环节都做好，杜绝隐患。尤其是多分压式电流互感器这种工作原理比较复杂的装置，应该进行基本知识的学习和训练，使现场的施工人员和操作人员知道其然，了解其故。

（3）强化验收人员的责任意识

除了技术水平的限制，还要提高验收人员的责任心。在现场的验收工作中，除了要检查铭牌和互感器的变比和计量接线之外，还要特别注意电流互感器的二次末端只有一点接地，多余的空绕组悬空，以及拆除回路中多余的短接片。作为一名销售技术人员，应该认真对待每一天的工作，防止发生不必要的计量错误和计量争议，保护用户的共同权益，树立供电企业良好形象。

4 结束语

综上所述，本文通过35kV变电所10kV线A型故障的实例，论述了多分接头电流互感器二次空载绕组短路对测量和损耗的影响。如果不进行调整，就会使变压器的变容发生变化，导致漏测电量，从而影响了线损指标。