楊圣勛

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局）

0 引言

多抽頭電流互感器已廣泛應(yīng)用于主干網(wǎng)新建、改造和用戶側(cè)變電所。多抽頭電流互感器能在不增加設(shè)備投入的前提下，滿足各種負(fù)載變動(dòng)時(shí)的保護(hù)與測(cè)量要求，大大拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。所以，在多抽頭電流互感器次級(jí)繞組的設(shè)計(jì)中，也存在著對(duì)未使用繞組或分接頭處理不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象［1］。本文以云南省某供電局35kV滇中輸水工程35kV變電所改造工程中，10kV線A型電流互感器二次接線不正確，導(dǎo)致電能表誤計(jì)量，導(dǎo)致線損不正常的現(xiàn)象為例，對(duì)此作了詳細(xì)的分析與探討。

1 計(jì)量故障排查

近年來(lái)，針對(duì)10kV及以下同時(shí)段有損線路損耗治理力度加大，從2022年3～4月，某供電局反饋，35kV變電所于2021年6月實(shí)施滇中引流技術(shù)改造后，已投入運(yùn)行；10kV線損在A線出現(xiàn)了異常，月線損約為－70%，但其原因尚不明確。隨后，供電局的計(jì)量運(yùn)行班組迅速對(duì)35kV變電所10kV線的A線損耗進(jìn)行了調(diào)查。在對(duì)10kV母線進(jìn)行電量均衡計(jì)算之后，發(fā)現(xiàn)10kV母線不對(duì)稱和10kV電容有較多的有功走字，這使得10kV線路A線損的分析和判斷變得更加困難，所以于4月30日前往35kV某變電站進(jìn)行了線損異常和計(jì)量裝置故障核查。

通過現(xiàn)場(chǎng)檢查，我們發(fā)現(xiàn)10kV電容器的表尾端電流相位不符合ABC相位，造成電容計(jì)正向有功輸出。10kV線在10kV電容表檢表發(fā)生故障后，查找了10kV線損異常。背景監(jiān)視器的一次電流和電表收集的二次電流的比較見表1。

表1 變電站后臺(tái)監(jiān)控機(jī)一次電流與電能表二次電流數(shù)據(jù)對(duì)比

10kV線A型電流互感器銘牌，其測(cè)量變壓器4S1-4S2是200／5，4S1-4S3是400／5，沒有一種是700／5。從電流互感器的次級(jí)端子盒來(lái)看，測(cè)量所用的4S1-4S3導(dǎo)線通常被放在電能表上，但是其A、B、C三相的4S2用短接頭短接而沒有接地。4S2端子的短接法如圖1所示，變壓器的二次端如圖2所示。

圖2 10kV線路A電流互感器二次錯(cuò)誤接線圖

在進(jìn)行短接頭拆卸工作過程中，用儀器比較了電流互感器測(cè)量線圈3S1和計(jì)量線圈4S1的電流數(shù)據(jù)，結(jié)果表明，當(dāng)三相電流互感器4S2短接時(shí)，流過4S1的電流只有約57.5%。測(cè)量了4S2線圈中的電流，其幅值與3S1相同。由于被測(cè)線圈的精度級(jí)別和測(cè)量線圈的精度級(jí)別有差別，所以比較的差值并不能反映出變壓器線圈之間的差值。具體的測(cè)試數(shù)據(jù)見表2。

表2 測(cè)量繞組與計(jì)量繞組測(cè)量電流數(shù)據(jù)對(duì)比

2 計(jì)量故障分析

從表1可以看出，在野外，三相負(fù)載基本達(dá)到了平衡。根據(jù)圖2對(duì)配線進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，在將4S2短接之后的電氣部位V1和4S3接地之后，其電氣部位V2具有相等的電勢(shì)，所以，相當(dāng)于電流互感器的初級(jí)電流流過P1，而P2則從第二級(jí)流出；二次電流通過4S1流到電流計(jì)4S3，4S3和電流4S2短接。簡(jiǎn)化后的接線如圖3所示，而不正確的接線方式如圖4所示。

圖3 10kV線路A電流互感器二次錯(cuò)誤接線簡(jiǎn)化圖

圖4 電流互感器二次錯(cuò)誤接線等效圖

根據(jù)10kV線路A多抽頭式電流互感器錯(cuò)誤接線作如下分析：

如圖5所示，當(dāng)電流互感器正確接線，一次繞組通過電流I1時(shí)，該一次電流在鐵心中產(chǎn)生磁通Ф1，其磁勢(shì)為I1N1，而磁通Ф1會(huì)在二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2和E3。

圖5 多抽頭式電流互感器正確接線圖

通過法拉第電磁感應(yīng)定律得到：

通過磁勢(shì)平衡原理得到：

如圖6所示，當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤接線后，通過式（1）得知，二次繞組N2與N3的電動(dòng)勢(shì)分別為：

圖6 多抽頭式電流互感器錯(cuò)誤接線圖

假設(shè)回路的參考方向與電流方向一致，則有：

通過磁勢(shì)平衡原理得到：

將式（2）與式（7）聯(lián)立可得：

將式（3）、（4）與式（5）、（6）聯(lián)立可得：

化簡(jiǎn)得：

將式（8）帶入式（9）可得：

化簡(jiǎn)得：

按照10kV線A的變比，4S1－4S2的變比是200／5的變比，4S1－4S3的變比是400／5的變比，那么N2＝N3＝200。把匝數(shù)代入式（10）中，就可以得到：

因?yàn)殡娔鼙淼碾娏鲉卧杩购苄。远探宇^的阻抗也很低，所以假定電能表的電流單元阻抗等于短接頭的阻抗，也就是Z＝Z3。二次線圈的阻抗Z0一定比電能表的電流單元的阻抗和短接頭的阻抗要大，也就是Z0＞Z3。根據(jù)上述公式的分析，可以得到：則I′2＜I2。通過10kV線路A電能表采樣電流及現(xiàn)場(chǎng)儀器測(cè)量電流數(shù)據(jù)小于實(shí)際電流，所以電能表少計(jì)電量，造成負(fù)線損。

從以上的分析可以看出，多抽頭電流互感器二次空載繞組被短接時(shí)，會(huì)使其變比改變，從而影響測(cè)量。此時(shí)，電能表的電流單元阻抗Z、短接頭阻抗Z3以及次級(jí)環(huán)路電線阻抗Z0的比率，都與變壓器變率的改變密切相關(guān)。如果出現(xiàn)了錯(cuò)誤的接線，若電能表電流單元的阻抗Z和次級(jí)環(huán)路的引線阻抗Z0是相同的，隨著短觸頭阻抗Z3的減小，變比增大的比率也隨之減小，也就是說(shuō)，電表上的電量較少。

3 工作中應(yīng)注意的要點(diǎn)

在變電站建設(shè)或技術(shù)改造過程中，許多職工對(duì)多分接頭變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理并不清楚，這是因?yàn)樵诙喑轭^電流互感器的銘牌上沒有相應(yīng)的說(shuō)明，這樣就會(huì)讓工作人員產(chǎn)生一種很復(fù)雜的情緒［2-3］。因此，工作人員就會(huì)下意識(shí)地把“電流互感器二次不能開路”的想法歸結(jié)為多抽頭式電流互感器的所有空抽頭都不能開路，進(jìn)而把空二次繞組也短接，造成計(jì)量變比的改變，從而影響到內(nèi)部的線路損耗管理，或者對(duì)供電和用電都會(huì)有影響。若此現(xiàn)象發(fā)生于保護(hù)線圈，亦可引起保護(hù)動(dòng)作或拒動(dòng)［4］。

在今后的工作中要注意以下幾點(diǎn)：

（1）加強(qiáng)變電站母平監(jiān)控，助力10kV線損分析

由于10kV及以下同相線損管理力度的加大，線損管理工作被提到了一個(gè)新的高度，線損管理已升級(jí)到日常監(jiān)測(cè)［5-6］。實(shí)行集中式經(jīng)營(yíng)后，35kV變電所在接收資金時(shí)的檔案資料有一部分是不明確的，這就加大了線損管理工作的難度。通過對(duì)10kV線A線損的分析，認(rèn)為10kV線損只是線損管理中的一個(gè)問題，還有其他一些問題沒有暴露出來(lái)，沒有反饋，也沒有得到監(jiān)控。因此，必須利用同步線損制度，全面梳理轄區(qū)內(nèi)所有變電站的母線均衡公式，徹底清除和修正專線文件，替換不符合計(jì)算需求的計(jì)量裝置，加速建立全電壓等級(jí)母線檔案，并進(jìn)行計(jì)量信息的匹配與校驗(yàn)。要加強(qiáng)對(duì)各個(gè)電壓等級(jí)的變電站的均衡監(jiān)測(cè)，協(xié)調(diào)推進(jìn)10kV及以下同時(shí)段線路損耗的治理。

（2）注重人員的技能技術(shù)水平提升

上面提到的問題常常發(fā)生，大多是由于職工的技術(shù)水平有限。變電站設(shè)備投入運(yùn)行后，多數(shù)三相負(fù)荷是不均衡的，就算在現(xiàn)場(chǎng)做了有負(fù)荷試驗(yàn)，也不一定能馬上找到問題所在，若不進(jìn)行繞組之間的數(shù)據(jù)比較和母平、線損計(jì)算，很難進(jìn)行及時(shí)的修正。因此，要把計(jì)量設(shè)備的驗(yàn)收工作放在第一位，把檢驗(yàn)、首檢等環(huán)節(jié)都做好，杜絕隱患。尤其是多分壓式電流互感器這種工作原理比較復(fù)雜的裝置，應(yīng)該進(jìn)行基本知識(shí)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，使現(xiàn)場(chǎng)的施工人員和操作人員知道其然，了解其故。

（3）強(qiáng)化驗(yàn)收人員的責(zé)任意識(shí)

除了技術(shù)水平的限制，還要提高驗(yàn)收人員的責(zé)任心。在現(xiàn)場(chǎng)的驗(yàn)收工作中，除了要檢查銘牌和互感器的變比和計(jì)量接線之外，還要特別注意電流互感器的二次末端只有一點(diǎn)接地，多余的空繞組懸空，以及拆除回路中多余的短接片。作為一名銷售技術(shù)人員，應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待每一天的工作，防止發(fā)生不必要的計(jì)量錯(cuò)誤和計(jì)量爭(zhēng)議，保護(hù)用戶的共同權(quán)益，樹立供電企業(yè)良好形象。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文通過35kV變電所10kV線A型故障的實(shí)例，論述了多分接頭電流互感器二次空載繞組短路對(duì)測(cè)量和損耗的影響。如果不進(jìn)行調(diào)整，就會(huì)使變壓器的變?nèi)莅l(fā)生變化，導(dǎo)致漏測(cè)電量，從而影響了線損指標(biāo)。