論文淺析電流互感器(TA)二次開(kāi)路故障的問(wèn)題(論文)

1、吉 林 交 通 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 期 末 論 文吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院論 文 論文題目： 淺析電流互感器（TA)二次開(kāi)路故障的問(wèn)題 系別專(zhuān)業(yè)： XXXX分院 XXXXXX專(zhuān)業(yè) 班 級(jí)： XXXXX班 姓 名： XXX（XX號(hào)） 指導(dǎo)教師： XXXS 完成時(shí)間： XXXX年XX月 摘 要 按規(guī)定，電流互感器在運(yùn)行中嚴(yán)禁二次側(cè)開(kāi)路。這是因?yàn)殡娏骰ジ衅髟谡＿\(yùn)行時(shí)，二次側(cè)電流產(chǎn)生的磁通對(duì)一次側(cè)電流產(chǎn)生的磁通起去磁作用，勵(lì)磁電流甚小，鐵心中的總磁通很小，二次側(cè)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不超過(guò)幾十伏。如果二次側(cè)開(kāi)路，二次側(cè)電流的去磁作用消失，一次側(cè)電流完全變?yōu)閯?lì)磁電流，引起鐵心內(nèi)磁通劇增，鐵心處于高度飽和狀態(tài)

2、，電流互感器的作用是將一次側(cè)大電流變換成二次側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)小電流，與儀表配合可進(jìn)行電流、電能測(cè)量；與繼電器配合可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)流、過(guò)負(fù)荷及短路保護(hù)，它可使儀表、繼電器保護(hù)裝置與線(xiàn)路高壓隔離，保護(hù)人員和設(shè)備的安全。但在日常工作中有時(shí)會(huì)遇到電流互感器二次回路開(kāi)路產(chǎn)生高電壓損壞設(shè)備或傷人的事故。 關(guān)鍵詞：電流互感器 二次開(kāi)路 電流互感器 二次開(kāi)路 預(yù)防 危害 電器保護(hù)裝置 電流變換 電能測(cè)量 短路保護(hù) 日常工作 二次側(cè) 應(yīng)對(duì)措施 高電壓 儀表 目 錄一、電流互感器基礎(chǔ)知識(shí)2（一）定義2（二）基本原理2（三）使用原則2二、電流互感器的二次回路開(kāi)路故障分析3（一）關(guān)于故障發(fā)生的原因3（二）如何對(duì)故障進(jìn)行檢查和判

3、斷41、二次回路開(kāi)路故障的伴隨現(xiàn)象42、可采取的兩種檢查方法4（三）電流互感器TA二次開(kāi)路的后果4三、電流互感器二次開(kāi)路故障的處理和防范5（一）電流互感器二次開(kāi)路故障的處理5（二）電流互感器二次開(kāi)路的預(yù)防措施51日常防范52設(shè)計(jì)電路預(yù)防5總結(jié)6致 謝7參考文獻(xiàn)87 一、電流互感器基礎(chǔ)知識(shí)（一）定義1電流互感器為了保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,必須對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視和測(cè)量.但一般的測(cè)量和保護(hù)裝置不能直接接入一次高壓設(shè)備,而需要將一次系統(tǒng)的高電壓和大電流按比例變換成低電壓和小電流,供給測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置使用.執(zhí)行這些變換任務(wù)的設(shè)備,最常見(jiàn)的就是我們通常所說(shuō)的互感器.進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換的是電壓互感器

4、(voltage transformer),而進(jìn)行電流轉(zhuǎn)換的互感器為電流互感器,簡(jiǎn)稱(chēng)為T(mén)A。2二次回路 測(cè)量回路、繼電保護(hù)回路、開(kāi)關(guān)控制及信號(hào)回路、操作電源回路、斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的電氣閉鎖回路等全部低壓回路。由二次設(shè)備互相連接，構(gòu)成對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)的電氣回路稱(chēng)為二次回路。是在電氣系統(tǒng)中由互感器的次級(jí)繞組、測(cè)量監(jiān)視儀器、繼電器、自動(dòng)裝置等通過(guò)控制電纜聯(lián)成的電路。用以控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)、測(cè)量和監(jiān)視一次回路中各參數(shù)和各元件的工作狀況。 用于監(jiān)視測(cè)量表計(jì)、控制操作信號(hào)、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置等所組成電氣連接的回路均稱(chēng)為二次回路（secondary circuit）或稱(chēng)二次接線(xiàn)。（二）基本

5、原理 電流互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測(cè)量的電流的線(xiàn)路中，因此它經(jīng)常有線(xiàn)路的全部電流流過(guò)，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時(shí)，它的2次回路始終是閉合的，因此測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路串聯(lián)線(xiàn)圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。（三）使用原則 1）電流互感器的接線(xiàn)應(yīng)遵守串聯(lián)原則：即一次繞阻應(yīng)與被測(cè)電路串聯(lián)，而二次繞阻則與所有儀表負(fù)載電流互感器串聯(lián) 2）按被測(cè)電流大小，選擇合適的變比，否則誤差將增大。同時(shí)，二次側(cè)一端必須接地，以防絕緣一旦損壞時(shí)，一次側(cè)高壓竄入二次低壓側(cè)，造成人身和設(shè)備事故 3）二次

6、側(cè)絕對(duì)不允許開(kāi)路，因一旦開(kāi)路，一次側(cè)電流I1全部成為磁化電流，引起m和E2驟增，造成鐵心過(guò)度飽和磁化，發(fā)熱嚴(yán)重乃至燒毀線(xiàn)圈；同時(shí)，磁路過(guò)度飽和磁化后，使誤差增大。 4）為了滿(mǎn)足測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)、斷路器失靈判斷和故障濾波等裝置的需要，在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線(xiàn)、母線(xiàn)分段斷路器、母線(xiàn)斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)28個(gè)二次繞阻的電流互感器。 5）對(duì)于保護(hù)用電流互感器的裝設(shè)地點(diǎn)應(yīng)按盡量消除主保護(hù)裝置的不保護(hù)區(qū)來(lái)設(shè)置。例如：若有兩組電流互感器，且位置允許時(shí)，應(yīng)設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中 6）為了防止支柱式電流互感器套管閃絡(luò)造成母線(xiàn)故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線(xiàn)或變壓器側(cè) 7）為

7、了減輕發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)的損傷，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機(jī)定子繞組的出線(xiàn)側(cè)。為了便于分析和在發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障，用于測(cè)量?jī)x表的電流互感器宜裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)。二、電流互感器的二次回路開(kāi)路故障分析 電流互感器即TA一次繞組匝數(shù)少，使用時(shí)一次繞組串聯(lián)在被測(cè)線(xiàn)路里，二次繞組匝數(shù)多，與測(cè)量?jī)x表和繼電器等電流線(xiàn)圈串聯(lián)使用，測(cè)量?jī)x表和繼電器等電流線(xiàn)圈阻抗很小，所以正常運(yùn)行時(shí)TA是接近短路狀態(tài)的。TA二次電流的大小由一次電流決定，二次電流產(chǎn)生的磁勢(shì)，是平衡一次電流的磁勢(shì)的。若二次開(kāi)路，其阻抗無(wú)限大，二次電流等于零，其磁勢(shì)也等于零，就不能去平衡一次電流產(chǎn)生的磁勢(shì)，那么一次電流將全部

8、作用于激磁，使鐵芯嚴(yán)重飽和。磁飽和使鐵損增大，TA發(fā)熱，TA線(xiàn)圈的絕緣也會(huì)因過(guò)熱而被燒壞。還會(huì)在鐵芯上產(chǎn)生剩磁，增飽和，大互感器誤差。最嚴(yán)重的是由于磁交變磁通的正弦波變?yōu)樘菪尾ǎ诖磐ㄑ杆僮兓乃查g，二次線(xiàn)圈上將感應(yīng)出很高的電壓，其峰值可達(dá)幾千伏，如此高的電壓作用在二次線(xiàn)圈和二次回路上，對(duì)人身和設(shè)備都存在著嚴(yán)重的威脅。所以TA在任何時(shí)候都是不允許二次側(cè)開(kāi)路運(yùn)行的。（一）關(guān)于故障發(fā)生的原因 2.1 交流電流回路中的電流端子,由于結(jié)構(gòu)或質(zhì)量上的缺陷造成開(kāi)路。例如某220kV 變電所。220kV 母聯(lián)電流互感器端子箱內(nèi)部分電流。端子的連接片出現(xiàn)細(xì)小的裂紋,導(dǎo)致B相TA出現(xiàn)較大的異常聲響的情況出現(xiàn)。后

9、來(lái)查明這是由于該端子箱采用的電流端子的質(zhì)量不過(guò)關(guān),在用力緊固連接片螺絲的過(guò)程中,連接片出現(xiàn)肉眼不宜發(fā)現(xiàn)的裂痕,導(dǎo)致電流回路負(fù)載增大,TA 出現(xiàn)異常聲響.經(jīng)更換合格的電流端子后,消除了上述缺陷。還出現(xiàn)過(guò)因電流實(shí)驗(yàn)端子的接線(xiàn)螺絲本身不有帶彈簧墊,導(dǎo)致螺絲松動(dòng),造成電流回路接觸不良,使該端子片及相鄰 端子片嚴(yán)重?zé)龘p,繼續(xù)運(yùn)行必然造成開(kāi)路。 2.2 工作中人為的失誤。如工作中電流端子接線(xiàn)螺絲未擰緊或工作后忘記恢復(fù)已打開(kāi)的電流端子,造成電流二次回路開(kāi)路。當(dāng)電流互感有器一次電流較大時(shí),將引起開(kāi)路點(diǎn)處電流端子絕緣擊穿。端子排燒毀等情況。還有就是在運(yùn)行的電流互感器二次回路上工作。誤打開(kāi)運(yùn)行的電流回路造成開(kāi)路。

10、曾有文章記載,電流互感器二次回路開(kāi)路造成有大片的端子燒毀的嚴(yán)重情況。 2-3 外部環(huán)境的影響。由于戶(hù)外端子箱,電流互感器二次端子接線(xiàn)盒長(zhǎng)期處在風(fēng)吹雨淋的環(huán)境下,電流接線(xiàn)端子易受潮,端子螺栓和墊片發(fā)生嚴(yán)重銹蝕,長(zhǎng)期運(yùn)行導(dǎo)致電流互感器二次回路開(kāi)路?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行當(dāng)中,電流二次回路接觸不良的現(xiàn)象比較多見(jiàn),故防止電流回路開(kāi)路應(yīng)以此為主，當(dāng)然人為因素也不可小視。（二）如何對(duì)故障進(jìn)行檢查和判斷1、二次回路開(kāi)路故障的伴隨現(xiàn)象 （1） 回路儀表指示異常，一般是降低或?yàn)榱?。用于測(cè)量表計(jì)的電流回路開(kāi)路，會(huì)使 三相電流表指示不一致、功率表指示降低、計(jì)量表計(jì)轉(zhuǎn)速緩慢或不轉(zhuǎn)。如表計(jì)指示 時(shí)有時(shí)無(wú)，則可能處于半開(kāi)路狀態(tài)（接觸不

11、良）。 （2）TA 本體有無(wú)噪聲、振動(dòng)不均勻、嚴(yán)重發(fā)熱、冒煙等現(xiàn)象，當(dāng)然這些現(xiàn)象在負(fù) 荷小時(shí)表現(xiàn)并不明顯。 （3）TA 二次回路端子、元件線(xiàn)頭有放電、打火現(xiàn)象。 （4）繼保發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)，這種情況可在誤跳閘或越級(jí)跳閘時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理。2、可采取的兩種檢查方法 (1)觀察二次側(cè)輸出電壓值的方法。正常運(yùn)行的電流互感器二次側(cè)輸出電壓很低，最高值一般不超過(guò)10V。但當(dāng)二次側(cè)開(kāi)路時(shí)，二次側(cè)感應(yīng)出的電壓高達(dá)上千伏(一次側(cè)電流越大，感應(yīng)出的電壓越高)。因此，可用二次側(cè)輸出電壓值來(lái)判斷其二次側(cè)是否開(kāi)路。具體做法如下：先用低壓驗(yàn)電筆(預(yù)先在低壓電路上驗(yàn)電證明是良好的)逐漸接近電流互感器端子箱或高壓開(kāi)關(guān)柜端子排上的電

12、流回路三相接線(xiàn)端子。若氖泡發(fā)亮，則證明已開(kāi)路；若不亮，再用萬(wàn)用表電壓擋測(cè)量輸出電壓(為安全起見(jiàn)，應(yīng)先從高一擋測(cè)起)。若電壓高于正常值(一般不超過(guò)10V)。則證明已開(kāi)路或不完全開(kāi)路。 (2)二次側(cè)分流法。用此法可判斷負(fù)載端子排至電流互感器二次線(xiàn)圈之間是否有開(kāi)路現(xiàn)象。當(dāng)二次負(fù)載阻抗小或一次側(cè)負(fù)載很小時(shí)，二次側(cè)輸出電壓往往很低，此時(shí)可用交流毫安表分別測(cè)u一0、v一0、w一0的分流值。若兩相分流值相等，而另一相為零，則說(shuō)明分流為零的一相已開(kāi)路。如果將上述兩種方法并用，且注意三相測(cè)量數(shù)值的分析，更有助于正確判斷。（三）電流互感器TA二次開(kāi)路的后果 由于鐵芯的嚴(yán)重飽和，將產(chǎn)生以下后果： （1） 由于磁通飽

13、和，電流互感器的二次側(cè)產(chǎn)生數(shù)千伏的高壓，而且 磁通的波形變成頂波，使二次的感應(yīng)電勢(shì)出現(xiàn)尖頂波，對(duì)二次絕緣構(gòu)成威脅，對(duì)于設(shè)備和運(yùn)行人員產(chǎn)生危險(xiǎn)。 （2） 由于鐵芯的驟然飽和，鐵芯損耗增加，電流互感器嚴(yán)重發(fā)熱， 可能損壞絕緣。 （3） 將在鐵芯中產(chǎn)生剩磁，使電流互感器的比差和角度增大，影響 計(jì)量的準(zhǔn)確性。 實(shí)際上，有時(shí)發(fā)現(xiàn)電流互感器的二次開(kāi)路后，并沒(méi)有發(fā)生異常現(xiàn)象。 其主要原因是因?yàn)橐淮呜?fù)荷回路中沒(méi)有負(fù)荷電流或負(fù)荷很輕；這時(shí)的勵(lì)磁電流很小，鐵芯沒(méi)有飽和，因此不會(huì)發(fā)生異?，F(xiàn)象。三、電流互感器二次開(kāi)路故障的處理和防范（一）電流互感器二次開(kāi)路故障的處理 (1)發(fā)現(xiàn)電流互感器二次開(kāi)路，應(yīng)先分清故障屬哪一組

14、電流回路，開(kāi)路的相別，對(duì)保護(hù)有無(wú)影響，匯報(bào)調(diào)度，解除可能誤動(dòng)的保護(hù)。 (2)盡量減少一次負(fù)荷電流，若電流互感器嚴(yán)重?fù)p傷，應(yīng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷，停電檢查處理(如有旁路，可采用旁路供電，保證供電的可靠性)。 (3)盡量設(shè)法在就近的試驗(yàn)端子上，將電流互感器二次短路，再檢查處理開(kāi)路點(diǎn)，短接時(shí)應(yīng)使用短路專(zhuān)用短接線(xiàn)，短路應(yīng)妥善可靠，禁止采用熔絲或一般導(dǎo)線(xiàn)纏繞。并按圖紙進(jìn)行。 (4)注意短接時(shí)的現(xiàn)象，若短接時(shí)有火花，則說(shuō)明短接有效，故障點(diǎn)就在短接點(diǎn)以下的回路中，可進(jìn)一步查找，若短接時(shí)無(wú)火花，可能是短接無(wú)效。故障點(diǎn)可能在短接點(diǎn)以前的回路中，可以逐點(diǎn)向前變換短接點(diǎn)，縮小范圍。 (5)在故障范圍內(nèi)，應(yīng)檢查容易發(fā)生故障的端子

15、及元件，檢查回路有工作時(shí)觸動(dòng)過(guò)的部位 。 對(duì)檢查出的故障，能自行處理的可立即處理，然后投入所退出的保護(hù)，若開(kāi)路點(diǎn)在互感器本體的接線(xiàn)端子上，應(yīng)停電處理。若是不能自行處理的或不能自行查明的故障，應(yīng)匯報(bào)上級(jí)， 派人檢查處理。此時(shí)應(yīng)先將電流互感器二次短路，或轉(zhuǎn)移負(fù)荷，停電處理。 (6)在短接二次回路時(shí)，工作人員一定要堅(jiān)持操作監(jiān)護(hù)制，一人操作，一人監(jiān)護(hù)。與帶電設(shè)備保持適當(dāng)?shù)陌踩嚯x。操作人員一定要穿絕緣靴、戴絕緣手套和帶絕緣把手的工具。禁止在電流互感器與短路點(diǎn)之間的回路上進(jìn)行任何工作。但是當(dāng)電流互感器發(fā)生下列故障時(shí)，應(yīng)立即匯報(bào)上級(jí)，并切斷電源再行處理。 內(nèi)部發(fā)出異味、冒煙、著火。 內(nèi)部有放電現(xiàn)象、聲音異

16、?；蛞€(xiàn)與外殼間有火花放電現(xiàn)象。 主絕緣發(fā)生擊穿，造成單相接地故障。 充油式電流互感器漏油、漏膠。（二）電流互感器二次開(kāi)路的預(yù)防措施1日常防范 （1為了防止電流互感器二次開(kāi)路產(chǎn)生不安全因素，互感器二次側(cè)儀表拆下檢修時(shí)，必須把互感器二次用導(dǎo)線(xiàn)短接才能通電運(yùn)行。電流互感器二次回路不能串接保險(xiǎn)絲，否則一旦保險(xiǎn)絲熔斷就造成二次開(kāi)路運(yùn)行產(chǎn)生高電壓。 （2電流互感器二次回路中的儀表必須串聯(lián)連接，且串聯(lián)的表不宜過(guò)多（一般不超過(guò)三只）連接導(dǎo)線(xiàn)也不宜過(guò)細(xì)，以免影響到計(jì)量精確度。2設(shè)計(jì)電路預(yù)防電流互感器二次開(kāi)路運(yùn)行不容易被發(fā)現(xiàn)，為了方便運(yùn)行人員及早發(fā)現(xiàn)并及時(shí)處理，就必須從技術(shù)上給與解決。如果開(kāi)關(guān)柜沒(méi)有裝計(jì)算機(jī)監(jiān)控

17、系統(tǒng)，只要在電流互感器的二次側(cè)與地間接串聯(lián)電阻R1、R2。兩端并安一個(gè)發(fā)光二極管，并設(shè)一個(gè)調(diào)壓器來(lái)穩(wěn)定二極管電壓，就可以通過(guò)安裝在盤(pán)面上的發(fā)光二極管來(lái)觀察而二次是否開(kāi)路。如果變電所裝有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)設(shè)計(jì)控制電路（如圖1）。這是把繼電器KM的常開(kāi)觸點(diǎn)引入如圖柜遙控板，在主機(jī)增設(shè)定義即可，檢測(cè)原理有：由于R1的電阻值大于儀表活電流互感器的內(nèi)阻抗，因此接入此電路不會(huì)影響原來(lái)的測(cè)量精度，也不會(huì)影響保護(hù)動(dòng)作的正確性。正常工作時(shí)儀表或電流繼電器的阻抗很小，二次電流幾乎全部流過(guò)儀表或繼電器。如果電路互感器二次開(kāi)路，則二次電流通過(guò)R1、R2流回，在R2上取得一電壓信號(hào)和微弱電流（一般為58mA)。此時(shí)發(fā)光

18、二極管發(fā)光火KM動(dòng)作，遙控信號(hào)傳入主控室，通知運(yùn)行人員電流互感器二次開(kāi)路?？偨Y(jié) 電流互感器二次回路開(kāi)路在電流互感器設(shè)備故障中屬于一種常見(jiàn)的故障。這種情況的產(chǎn)生會(huì)直接影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行，降低電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性與安全性?，F(xiàn)在在技術(shù)根本解決問(wèn)題的能力還不夠成熟。期待日后在技術(shù)上有更好的發(fā)展以減少事故的發(fā)生和損失。目前事故發(fā)生的主要原因多是由于人的操作不當(dāng)因素造成運(yùn)行人員在對(duì)電氣設(shè)備操作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格養(yǎng)成“操作前檢查操作操作后復(fù)查”的良好習(xí)慣特別是對(duì)帶有插頭的設(shè)備操作后必須復(fù)查插頭狀態(tài)確保插頭插正插好設(shè)備可靠運(yùn)行?？傊畱?yīng)落實(shí)“堅(jiān)持預(yù)防為主落實(shí)安全措施確保安全生產(chǎn)”的一貫要求完善各項(xiàng)反事故措施防止事故的發(fā)生。致 謝首先，我要特別感謝我的本專(zhuān)業(yè)老師XXX老師，是X老師指引我們開(kāi)始了專(zhuān)