羅 燾 陳 瑩 劉芮含

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局）

0 引言

從變壓器的基本理論可知，變壓器的初級(jí)繞組和次級(jí)繞組在正常工作狀態(tài)下不存在電氣連接［1］。因此，當(dāng)操作電流互感器二次側(cè)儀表和繼電保護(hù)回路時(shí)，操作人員不接觸高電壓。但是，如果電流互感器一次側(cè)的絕緣被損壞，一次側(cè)的高電壓就會(huì)作用在電流互感器二次側(cè)的線圈上，因此，在電流互感器二次側(cè)的儀表、繼電保護(hù)裝置和工作人員都將與一次側(cè)的高電壓直接接觸，從而產(chǎn)生高壓觸電的風(fēng)險(xiǎn)。為避免這一危害，應(yīng)在二次側(cè)接地，使高電壓傳到變壓器二次側(cè)時(shí)，接地的短路電流會(huì)通過接地體與人體兩個(gè)通道。接地體的電阻愈低，流過身體的電流愈少，一般人體的電阻是接地體的幾百倍［2］。電流互感器二次側(cè)的接地非常重要，它是確保二次側(cè)設(shè)備及工作人員安全的最有效方法，一般稱為保護(hù)接地［3］。但是，在現(xiàn)實(shí)生活中，電流互感器二次側(cè)往往會(huì)有兩個(gè)接地點(diǎn)，也就是除了電流互感器二次保護(hù)接地之外，二次電纜也有可能因?yàn)闄C(jī)械損壞或者是絕緣損壞而接地。如果電流互感器二次側(cè)有兩點(diǎn)接地或者多點(diǎn)接地，就會(huì)導(dǎo)致計(jì)量錯(cuò)誤，本文重點(diǎn)討論了二次側(cè)兩點(diǎn)接地在測(cè)量中的作用。

1 案例說明及缺陷分析

1.1 情況說明

經(jīng)調(diào)度員反饋，110kV變電站2號(hào)主變35kV側(cè)302線路計(jì)量電能表A、B、C三相電流出現(xiàn)了嚴(yán)重的不平衡，可能是計(jì)量方面的問題，希望計(jì)量維護(hù)人員能夠配合解決。通過對(duì)用戶的調(diào)查，運(yùn)行維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)，這條線路上的電能表出現(xiàn)了嚴(yán)重的三相不對(duì)稱現(xiàn)象。由所收集的數(shù)據(jù)可知，在第1天00：00～07：00期間，該系統(tǒng)所收集的A、B、C三相電流基本上是均衡的，但是在第1日09：00的時(shí)候，A、B、C三相電流的數(shù)值為0.59，B、C的三相電流為0.59，B、C，0.05。在11：00到17：00之間，三相電流基本上回到了正常值。在19：00到第二天09：00之間的每個(gè)時(shí)間周期中，系統(tǒng)的C相電流都比當(dāng)時(shí)的A相和B相要小，之后，在11：00再次恢復(fù)正常。

1.2 可能原因分析

（1）由于電流、電能表C相位發(fā)生了故障，造成了測(cè)量結(jié)果的不均衡。

（2）電流互感器C相的測(cè)量回路有缺陷，有二點(diǎn)及多點(diǎn)不穩(wěn)的現(xiàn)象。從系統(tǒng)收集的資料來看，C相電流小于A、B兩相電流的情況是間或發(fā)生的，如果電流互感器或電能表C相發(fā)生了故障，則系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)始終都是C相電流小于A和B兩相電流，而系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)卻不是這樣，因此可以排除這個(gè)可能。從以上情況來看，最大的可能是電流互感器C相次級(jí)回路中出現(xiàn)了一個(gè)并聯(lián)回路，使C相的電流不連續(xù)地比A、B相的電流小。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)核查

經(jīng)實(shí)地檢查，這座變電站2號(hào)主變中壓側(cè)電流互感器二次側(cè)使用的電纜是一根多芯有屏蔽層的電纜，這類電纜的屏蔽層起到了保護(hù)外部電磁場(chǎng)的作用，并由接地線接地?，F(xiàn)場(chǎng)檢查表明，與電流互感器C相相連的二次接線端子有損壞，損壞的地方露出了里面的銅芯線，而接地線剛好在損壞的地方，使C相引線和接地部分發(fā)生了接觸，如圖1所示；這樣C相導(dǎo)線兩點(diǎn)間接接地，而且這個(gè)接地點(diǎn)也是不穩(wěn)定的，因此，在電能量數(shù)據(jù)信息管理平臺(tái)上，可以看到A、B、C三相電流有時(shí)平衡，有時(shí)不平衡，如圖2所示。

圖1 多芯帶屏蔽層的電纜

圖2 C相電流回路破損情況

2 對(duì)電能計(jì)量造成的影響

2號(hào)主變35kV側(cè)使用了三相四線法，在此方法下，電流互感器的正確接線形式如圖3所示。

圖3 三相四線計(jì)量方式電流互感器的三相六線接線方法

在這一點(diǎn)上，正確測(cè)量功率的公式是：

式中，UA、UB、UC、IA、IB、IC、φA、φB、φC分別為A、B、C三相電壓、電流和功率因子。

從功率公式可以看出，在三相四線制的情況下，即使C相出現(xiàn)異常，A相和B相仍然可以準(zhǔn)確地測(cè)量。

電流互感器C相二次側(cè)的絕緣橡膠破裂，使其接地端與C相電纜斷裂部位發(fā)生接觸，使電流互感器C相二次側(cè)間接接地，由此構(gòu)成又一環(huán)，如圖4所示。

圖4 電流互感器C相絕緣破損時(shí)的等效電路圖

圖中，為通過變壓器次級(jí)的電流；為通過電度表的電流；為流經(jīng)接地地點(diǎn)的電流。

在出現(xiàn)故障時(shí)，因接地點(diǎn)條件的不同以及電流互感器二次側(cè)流經(jīng)電流的特性的差異，致使流經(jīng)電能表的電流狀況各不相同，最后C相計(jì)量的電能也是不一樣的；對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

（1）在流經(jīng)變壓器二次側(cè)的電流與流經(jīng)變壓器二次側(cè)的電流I2處于同一相位。這時(shí)，通過電能表C相的電流通常，因?yàn)榻拥攸c(diǎn)阻抗X遠(yuǎn)小于電能表環(huán)路電阻，此時(shí)，C相所計(jì)電量方向與A、B兩相相同，但所計(jì)電量數(shù)值明顯小于A、B兩相，在三相負(fù)荷平衡的情況下，此時(shí)電能表少計(jì)電量的值小于正確電量的1／3。

（2）當(dāng)在變壓器二次側(cè)流動(dòng)時(shí)，電流I2和在其接地點(diǎn)流動(dòng)時(shí)，其相位是不同的。此時(shí)，因?yàn)閮蓚€(gè)電流相位差的緣故，流經(jīng)電能表的電流也是不一樣的。

1）在電壓表為感性電流且也是感性電流的情況下，在電表電流中流動(dòng)的兩個(gè)可能情形如圖5a和5b所示。

圖5 故障情況下的分析向量圖

2）在電路為容性電流且Is2也是容性電流的情況下，在電表電流中流動(dòng)的兩個(gè)可能情形在圖6a和6b所示。

圖6 故障情況下的分析向量圖

在變壓器二次側(cè)有感性電流流動(dòng)，容性電流在接地點(diǎn)流動(dòng)，電容電流在變壓器二次側(cè)流動(dòng)，在接地點(diǎn)流經(jīng)感性電流時(shí)，對(duì)計(jì)量方面的影響與上面所說的一樣，在此不再贅述。

3 電流互感器二次回路開路及注意事項(xiàng)

在實(shí)際操作中，由于測(cè)試開啟的電流互感器連接片沒有修復(fù)或者接線端虛接而導(dǎo)致的相線或零線斷開事件，如果二次回路相電流開路時(shí)，次級(jí)線圈的電流是0A，那么初級(jí)線圈的電流就會(huì)被完全激發(fā)出來，這樣的話，鐵心內(nèi)的磁通就會(huì)在瞬間達(dá)到飽和，從而導(dǎo)致產(chǎn)生的電位迅速增加。在次級(jí)線圈中會(huì)形成高壓，從而導(dǎo)致較弱的絕緣連接發(fā)生故障，甚至對(duì)人體造成危害。在正常情況下，三相電流之和在0A左右，所以很難檢測(cè)到斷路現(xiàn)象，但是很容易出現(xiàn)區(qū)域故障。以A相的短路接地故障為例，原來的A相接地電流變成了A、B相，C相電流。電流互感器二次電阻、電抗不完全重合以及變壓器鐵心在故障瞬間的磁通飽和度不同，都會(huì)導(dǎo)致三相電流失真。

二次回路的相電流開路時(shí)，斷路相電流為0A，在工作狀態(tài)下，保護(hù)裝置要充分利用電流互感器斷線鑒別能力，在沒有電流互感器斷線判斷功能或者是操作電流很小，無法達(dá)到起動(dòng)值的情況下，在日常的監(jiān)測(cè)中，要注意收集電流的幅值和相位是否符合三相對(duì)稱。在高壓狀態(tài)下，斷口會(huì)發(fā)出聲響，在日常巡視時(shí)，要留意開啟保護(hù)裝置后柜門，就地端子箱柜門，查看裝置的工作情況。在正常情況下，電流互感器二次電路的不平衡電流在10mA以下，而在三相電流不平衡度很小的時(shí)候，則可以達(dá)到0A。所以，在平時(shí)的設(shè)備工作中，除了要對(duì)不平衡電流進(jìn)行定期的檢測(cè)之外，還要充分利用保護(hù)裝置在區(qū)外故障、變壓器勵(lì)磁涌流等條件下，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行判斷。一般的線路保護(hù)都是采集A、B、C、N相的電流，而發(fā)電機(jī)和變壓器的保護(hù)只采集A、B、C相的電流。如果不能看到發(fā)電機(jī)或變壓器保護(hù)N線的故障量資料，可以檢查兩組保護(hù)或不同繞組所接的保護(hù)設(shè)備采集的A、B、C相的電流波形是否一致。對(duì)A、B、C相產(chǎn)生的零序電流和外部零序電流進(jìn)行比較，如果兩相的波形有不同，則要注意對(duì)中性線的接地情況進(jìn)行檢查。對(duì)于在設(shè)計(jì)和施工時(shí)沒有收集N相電流的電流互感器二次回路的保護(hù)裝置、行波測(cè)距裝置等，可以將進(jìn)出的N線可靠地短接在端子排上，把與故障記錄裝置相連的N線路回路與單獨(dú)的線路相連，從而便于對(duì)電流互感器二次回路的有效監(jiān)控。

4 結(jié)束語

在電網(wǎng)中，為了保證電能的安全、準(zhǔn)確地計(jì)量，要求變壓器二次側(cè)只有一個(gè)接地點(diǎn)，以避免多點(diǎn)接地的危險(xiǎn)；防止二次側(cè)多點(diǎn)接地造成的測(cè)量誤差，確保測(cè)量精度，為系統(tǒng)正常工作提供資料，減少發(fā)生計(jì)量爭(zhēng)議的可能。