李泓，何文富，康勇全

（廣州市電力工程有限公司，廣州510260）

1 引言

GIS設(shè)備目前已被廣泛使用，其電流互感器二次回路的正確與否影響電氣設(shè)備的保護(hù)動作、測量監(jiān)控等功能的可靠性。因此，變電站GIS設(shè)備的成功投運(yùn)與安全運(yùn)行，離不開調(diào)試階段對其電流互感器二次回路的正確校驗。

目前，國內(nèi)電流回路的校驗測試主要依靠使用大電流發(fā)生器在電流互感器一次側(cè)進(jìn)行單相通流來確定電流互感器的變比和回路的正確性。同時，需要確定電流回路極性的正確性，還需要在通流過程中將電流互感器二次繞組逐一短接進(jìn)行組別校驗。多項不同的工序花費(fèi)時間較多，可能出現(xiàn)工序之間銜接不到位的情況。且傳統(tǒng)測試方法每次只能對每個間隔單相電流互感器通流，換接線比較頻繁，效率不高。另外，在通流過程中，也無法校驗三相電流的相位關(guān)系。因此，傳統(tǒng)的GIS電流互感器二次回路校驗方法還有提升的空間。

在對以往校驗方法和技術(shù)經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上，根據(jù)多間隔帶母線GIS設(shè)備的特點(diǎn)，研究人員通過研發(fā)新型的電流回路仿真校驗儀，改進(jìn)傳統(tǒng)校驗方法，可進(jìn)行三相電流互感器同時通流，在主控室模擬帶負(fù)荷測試的方式來校驗電流二次回路。該方法可模擬運(yùn)行實際情況，對電流回路的校驗更加全面到位，有效降低了施工操作難度，提高了校驗效率。

2 電流互感器二次回路的校驗要求

根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求，電流互感器二次回路需進(jìn)行以下校驗項目。

2.1 勵磁特性及內(nèi)阻

電流互感器的勵磁特性是指互感器二次側(cè)勵磁電流與所加電壓的關(guān)系曲線。通過鑒別磁化曲線的飽和程度，校核用于繼電保護(hù)的電流互感器的特性是否符合要求，并從勵磁特性發(fā)現(xiàn)二次繞組有無匝間短路，檢查電流互感器的鐵芯質(zhì)量。檢查內(nèi)阻是否與廠家出廠值相符。

2.2 絕緣電阻及一點(diǎn)接地

電流互感器的二次回路有且只能有1個接地點(diǎn)。電流回路一點(diǎn)接地檢查可結(jié)合絕緣檢查進(jìn)行：斷開電流互感器二次回路接地點(diǎn)，檢查全回路對地絕緣，若絕緣合格可判斷僅有1個接地點(diǎn)。

2.3 繞組接線核對

檢查電流互感器二次繞組的用途、接線方式、級別、容量、實際使用變比。確認(rèn)保護(hù)用的電流互感器二次繞組排列不存在保護(hù)死區(qū)。

2.4 極性及變比

電流互感器極性判斷錯誤會導(dǎo)致接線錯誤，進(jìn)而使計量儀表指示錯誤，更為嚴(yán)重的是，使帶有方向性的繼電保護(hù)誤動作[1]。因此，電流互感器的極性必須符合設(shè)計要求，并與銘牌和標(biāo)志相符。測量變比可以檢查互感器一次、二次關(guān)系的正確性，給繼電保護(hù)正確動作、保護(hù)定值計算提供依據(jù)。

2.5 回路接線檢查

由于繼電保護(hù)裝置多采用集中組屏布置，距離電流互感器的距離一般較遠(yuǎn)，需用較長的二次電纜連接。二次電纜的接線是否正確無誤，這是電流二次回路校驗的一個重點(diǎn)工作。

3 電流仿真校驗儀簡介

3.1 原理簡介

根據(jù)多間隔GIS設(shè)備的特點(diǎn)，研究人員對傳統(tǒng)儀器及方法進(jìn)行改進(jìn)，研發(fā)出一款新型電流回路仿真校驗儀，其工作原理如圖1所示。該校驗儀舍棄了傳統(tǒng)大電流發(fā)生器采用模擬線圈產(chǎn)生電流的模式，而使用新型開關(guān)電源模塊作為電流源，可以同時產(chǎn)生三相幅值及角度可調(diào)的工頻大電流。

圖1 電流仿真校驗儀工作原理

該儀器主要包括輸入/輸出端、變壓器、相位比較器、低通濾波器、壓控振蕩器、處理器和3個功率放大器。其中，變壓器的初級連接在市電的火線和零線上，電壓傳遞到次級后，電壓降低，該電壓隨后輸入相位比較器作為參考電壓。相位比較器用于比較壓控振蕩器的輸出相位和參考電壓的相位，將其比較結(jié)果以電壓值的形式經(jīng)由低通濾波器返回到壓控振蕩器，從而形成一個反饋回路[2]，使壓控振蕩器的輸出相位和頻率與參考電壓一致，以達(dá)到跟蹤電網(wǎng)電壓的目的。處理器用于對壓控振蕩器輸出的信號進(jìn)行處理，然后輸出3個相位相差120°的正弦波信號，以驅(qū)動3個功率放大器產(chǎn)生三相電流。率放大器用于對處理器所輸出的信號進(jìn)行幅值放大如圖2所示。

圖2 功率放大器原理圖

3.2 功能概述

該儀器采用鋁合金機(jī)箱封裝，操作界面由手提電腦操控，具有質(zhì)量輕、便攜帶的優(yōu)點(diǎn)。它可以輸出三相0~100 A的電流作為測試電流，電流幅值、頻率、相位均可任意調(diào)節(jié)，具有精度高、易操作的優(yōu)點(diǎn)。并且增設(shè)了由相位比較器、低通濾波器和壓控振蕩器所構(gòu)成的跟隨電路，其能夠跟隨電網(wǎng)的頻率和相位，使得在帶負(fù)荷測試時，可以以儀器的輸出電壓或市電電壓作為參考電壓，極大地減少了測試的麻煩，提升了測試效率[3]。該儀器經(jīng)過多次改進(jìn)優(yōu)化，目前已獲得使用新型專利授權(quán)。

4 以電流仿真為基礎(chǔ)的電流回路校驗方法

4.1 測試步驟

測試流程如圖3所示。

1）施工準(zhǔn)備：審閱圖紙，確定電流互感器二次繞組的用途、接線方式、準(zhǔn)確級、容量、實際使用變比符合設(shè)計、定值要求，保護(hù)用的電流互感器二次繞組排列是否存在保護(hù)死區(qū)等，同時，收集銘牌參數(shù)，整理匯總電流互感器臺賬，方便后續(xù)施工如圖3所示。

圖3 測試流程示意圖

2）將所有被試的GIS設(shè)備按要求操作到所需狀態(tài)，為開始通流做準(zhǔn)備。

3）將GIS其中一把母線地刀合上并將一次銅排解開，將電流回路仿真校驗儀的輸出線地刀接地柱連接。

4）將首先被測的間隔合上開關(guān)及刀閘，并解鎖，將出線測地刀接地，使GIS母線、被測間隔的母線刀閘、斷路器、出線刀閘、接地刀、仿真儀形成回路。

5）打開儀器，設(shè)置輸出電流參數(shù)，設(shè)置為電網(wǎng)跟蹤模式。啟動儀器輸出，此時被測間隔中形成了三相與實際運(yùn)行類似電流[電流大小可根據(jù)不同CT（電流互感器）變比而進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足相位表測試要求即可]。

6）用相位伏安表在主控室各相關(guān)保護(hù)測控裝置進(jìn)行模擬帶負(fù)荷測試，測試電壓基準(zhǔn)以電網(wǎng)電壓為基準(zhǔn)（注意選擇與仿真儀電源同相的電壓）。

7）根據(jù)測試結(jié)果，判斷該間隔的電流互感器二次回路是否正確。

8）更換被測間隔時，只需先將下一個間隔的出線側(cè)地刀合上，再拉開前一個間隔的出線側(cè)地刀即可，無須重新?lián)Q接線。后續(xù)測試與前間隔相同。

9）校驗另一段母線的間隔時，除合上出線側(cè)地刀外，還應(yīng)將母聯(lián)合上形成通路，同時也滿足了對母聯(lián)間隔進(jìn)行通流的條件。

4.2 效益分析

由于本施工校驗方法由三相電流回路同時測試，而且對幾個工序進(jìn)行了整合，因此，校驗效率、校驗質(zhì)量都有所提高。隨著本校驗方法的現(xiàn)場運(yùn)用，從質(zhì)量、效率、經(jīng)濟(jì)與社會4個方面取得了良好的效益，以下對前3個方面進(jìn)行分析。

質(zhì)量效益：本校驗方法從宏觀的回路上進(jìn)行校驗，避免了因分工序校驗帶來的銜接問題，通過實現(xiàn)施工方法的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化，有效減少校驗失誤，消除施工隱患，有效提高施工質(zhì)量。

效率效益：近幾年，隨著電力建設(shè)的不斷加快，對施工進(jìn)度的要求不斷提高。本校驗方法整合了校驗步驟，檢驗時間大大縮短，通過合理安排施工流程，提高了校驗準(zhǔn)確率，有效減少了問題查找解決時間。電流回路仿真校驗儀的使用，提高了操作的簡便性，對比傳統(tǒng)方法有效加快了施工進(jìn)度[4]。

經(jīng)濟(jì)效益：本校驗方法與傳統(tǒng)的校驗方法進(jìn)行對比，每個220 kV變電站采用本校驗方法平均可節(jié)約12個工日，由此而降低人工費(fèi)用、車輛使用成本等。

5 結(jié)語

本文所研究的大型GIS電流互感器二次回路校驗方法利用大型GIS設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，融合提煉現(xiàn)場傳統(tǒng)施工經(jīng)驗改進(jìn)而成，適用于110 kV及220 kV電壓等級大型GIS設(shè)備電流互感器二次回路的相關(guān)校驗。該校驗方法先后在廣州市電力工程有限公司220 kV鏡湖（雅瑤）輸變電工程、220 kV化龍輸變電工程等多個項目中得到成功應(yīng)用，證明其先進(jìn)有效，符合現(xiàn)場施工要求，可用于規(guī)范、指導(dǎo)以后的校驗工作。

通過本新校驗方法的應(yīng)用可有效提高新建變電站投產(chǎn)效率，減少因回路錯誤導(dǎo)致的故障停電，縮短停電檢修時間，從而改善用電企業(yè)與廣大市民的用電感受，建立起電力施工與運(yùn)行維護(hù)的良好企業(yè)形象。