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近年來(lái),隨著電網(wǎng)的不斷發(fā)展,電氣設(shè)備的增加,作為交流電路中二次系統(tǒng)和一次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件,電流互感器(下稱CT)已是當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行中重要組成設(shè)備,主要是用于給測(cè)量?jī)x器、保護(hù)和儀表、控制裝置等傳遞信息,屬于特殊種類的變壓器。隨著電流互感器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,電流互感器引起的事故也有所增加,特別是電流互感器二次帶電事故頻繁發(fā)生。為了保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,正確判斷電流互感器的故障并及時(shí)處理,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員來(lái)說(shuō)是非常重要。
電流互感器在工作狀態(tài),其二次是決不允許開路的,否則將使二次回路出現(xiàn)高壓和帶電現(xiàn)象,輕則損壞電氣設(shè)備,重則危及人身安全。因此一但二次出現(xiàn)帶電現(xiàn)象,應(yīng)立即停電檢查。下面就電流互感器的工作原理及就電流互感器二次帶電的原因進(jìn)行初步分析,并就電流互感器二次帶電的處理方法和防范措施做簡(jiǎn)要分析。
1電流互感器的工作原理
1.1電流互感器的結(jié)構(gòu)
電流互感器的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心以及構(gòu)架、殼體、接線端子等組成。
1.2電流互感器的工作原理
其工作原理與變壓器基本相同,一次繞組的匝數(shù)(N1)較少,直接串聯(lián)于電源線路中,一次負(fù)荷電流( )通過(guò)一次繞組時(shí),產(chǎn)生的交變磁通感應(yīng)產(chǎn)生按比例減小的二次電流( );二次繞組的匝數(shù)(N2)較多,與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負(fù)荷(Z)串聯(lián)形成閉合回路。
一次電流I1¬流過(guò)一次繞組,建立一次磁動(dòng)勢(shì)(N1I1),亦被稱為一次安匝,其中N1為一次繞組的匝數(shù);一次磁動(dòng)勢(shì)分為兩部分,其中小一部分用于勵(lì)磁,在鐵心中產(chǎn)生磁通,另一部分用來(lái)平衡二次磁動(dòng)勢(shì)(N2I2),亦被稱為二次安匝,其中N2為二次繞組的匝數(shù)。勵(lì)磁電流設(shè)為I0,勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)(N1I0),亦被稱為勵(lì)磁安匝。
由于一次繞組與二次繞組有相等的安培匝數(shù),I1N1=I2N2,電流互感器額定電流比: ,即 。
電流互感器實(shí)際運(yùn)行中負(fù)荷阻抗很小,二次繞組接近于短路狀態(tài),相當(dāng)于一個(gè)短路運(yùn)行的變壓器。
1.3電流互感器開路的危害
電流互感器一次電流的大小與二次負(fù)荷的電流無(wú)關(guān)。互感器正常工作時(shí),由于阻抗很小,接近于短路狀態(tài),一次電流所產(chǎn)生的磁化力大部分被二次電流所補(bǔ)償,總磁通密度不大,二次繞組電勢(shì)也不大。
電流互感器倘若二次發(fā)生開路,阻抗Z1無(wú)限增大,二次繞組電流等于零,二次繞組磁化力等于零,總磁力化等于原繞組的磁化力(I0N0=I1N1)。也就是一次電流完全變成了勵(lì)磁電流,使電流互感器的鐵芯驟然飽和,此時(shí)鐵芯中的磁通密度可高達(dá)1.8T以上。交變的磁通在二次線圈上將感應(yīng)出很高的電壓,其峰值可達(dá)幾千伏甚至上萬(wàn)伏,這么高的電壓作用于二次線圈及二次回路上,將嚴(yán)重威脅人身安全和設(shè)備安全,甚至線圈絕緣因過(guò)熱而燒壞,保護(hù)可能因無(wú)電流而不能反映故障,對(duì)于差動(dòng)保護(hù)和零序電流保護(hù)則可能因開路時(shí)產(chǎn)生不平衡電流而誤動(dòng)作。
2電流互感器二次帶電原因
電流互感器在工作狀態(tài),其二次是決不允許開路的,否則將使二次回路出現(xiàn)高壓和帶電現(xiàn)象,輕則損壞電氣設(shè)備,重則危及人身安全。因此一但二次出現(xiàn)帶電現(xiàn)象,應(yīng)立即停電檢查。下面就是CT二次帶電的原因:
2.1故障原因
2.1.1因工作的疏忽或?qū)T使用原理不清楚,將二次斷開運(yùn)行或CT二次線未進(jìn)行安裝,至使二次回路處于開路狀態(tài)而帶電。
2.1.2因CT的二次樁頭(即K1、K2樁頭)沒有接好或處于松動(dòng)狀態(tài),使二次回路出現(xiàn)帶電現(xiàn)象。
2.1.3因CT的二次回路中所連接的電氣設(shè)備的樁頭沒有接好或處于松動(dòng)狀態(tài)(如電氣儀表、保護(hù)繼電器、電能表等)使二次回路出現(xiàn)帶電現(xiàn)象。
2.1.4二次導(dǎo)線因斷開,使CT二次帶電。斷開原因大致是被小動(dòng)物咬斷或老化斷裂、機(jī)械強(qiáng)力拉斷等。
2.2錯(cuò)接線原因
CT的二次錯(cuò)接線將引起二次帶電。
2.2.1兩電流表從兩相CT的Kl串接,如圖—2所示。此接線中雖不見有二次開路情況,但CT二次連接從CT的A相流向CT的C相經(jīng)過(guò)兩個(gè)阻抗很大的CT二次線圈時(shí),使CT二次趨于開路狀態(tài),因而使二次出現(xiàn)帶電現(xiàn)象。且隨負(fù)載增大,二次出現(xiàn)較高的電壓。
2.2.2一電流表從兩相CT的Kl串接,如圖—3所示。此錯(cuò)接線中T二次也未見開路情況;但其中出現(xiàn)的帶電現(xiàn)象道理同上,并且其中一只電流表沒有指示。
2.3非正規(guī)接線原因
非正規(guī)接線,如圖—4所示。圖中的非正規(guī)接線是將電壓從CT二次Kl樁頭引入電能表的電壓、電流線圈,使電能表的電流二次部分帶電。這種非正規(guī)接線實(shí)質(zhì)是將CT的Ll與Kl連接,電能表的電壓樁頭l、4、7分別與電流樁頭2、5、8連接。此種接法省去A、B、C三根電壓二次線,用CT二次連接線帶電引進(jìn)電能表,因此CT二次帶380/220V電 壓。雖然這種接法對(duì)計(jì)量影響不大,但它極不規(guī)范,很不安全,應(yīng)當(dāng)杜絕。
2.4絕緣損壞原因
2.4.1因過(guò)載發(fā)熱使絕緣損壞,一次電壓竄入二次,使之帶電。
2.4.2因產(chǎn)品質(zhì)量差、絕緣老化等原因,二次也可能帶電。
2.4.3某些CT長(zhǎng)年處在潮濕地方,其絕緣常年受潮而降低受損,并使一次電壓竄入二次,之帶電。
3電流互感器帶電時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象及處理方法
3.1產(chǎn)生的現(xiàn)象
由于電流互感器帶電原因主要是電流互感器二次回路開路造成的,對(duì)于不同的回路分別產(chǎn)生下列現(xiàn)象:
3.1.1由負(fù)序、零序電流啟動(dòng)的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置頻繁動(dòng)作,但不一定出口跳閘(還有其他條件閉鎖),有些繼電保護(hù)可能自動(dòng)閉鎖(具有二次回路斷線閉鎖功能)。
3.1.2有功、無(wú)功功率表指示不正常,電流表三相指示不一致,電能表計(jì)量不正常。
3.1.3監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示不正常。
3.1.4電流互感器存在有“嗡嗡”的異常響聲。
3.1.5開路故障點(diǎn)有火花放電聲、冒煙和燒焦的現(xiàn)象,故障點(diǎn)出現(xiàn)異常的高電壓。
3.1.6電流互感器本體有嚴(yán)重發(fā)熱,并伴有異味、變色、冒煙現(xiàn)象。
3.1.7繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)。
3.1.8儀表、電流表、繼電保護(hù)等冒煙燒壞。
3.2處理方法
3.2.1當(dāng)電流互感器二次回路帶電時(shí),首先要防止二次繞組開路而危及設(shè)備與人身安全。
3.2.2電流互感器二次回路帶電后,應(yīng)查明帶電位置并設(shè)法將開路處進(jìn)行短路,如果不進(jìn)行短路處理時(shí),可向調(diào)度申請(qǐng)停電處理。在進(jìn)行短接處理過(guò)程中,必須注意安全,應(yīng)注意帶電的二次回路有異常的高電壓,應(yīng)戴絕緣手套,使用合格的絕緣工具,在嚴(yán)格監(jiān)護(hù)下進(jìn)行。
3.2.3發(fā)生電流互感器二次帶電,應(yīng)先分清故障屬哪一組電流回路、開路的相別、對(duì)保護(hù)有無(wú)影響。匯報(bào)調(diào)度,停用可能誤動(dòng)的保護(hù)。
3.2.4盡量減小一次負(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。
3.2.5盡快設(shè)法在就近的試驗(yàn)端子上,將電流互感器二次短路,再檢查處理開路點(diǎn)。短接時(shí),應(yīng)使用良好的短接線,并按圖紙進(jìn)行。短接時(shí)應(yīng)在開路的前級(jí)回路中選擇適當(dāng)?shù)奈恢枚探印?br /> 3.2.6若短接時(shí)發(fā)現(xiàn)火花,說(shuō)明短接有效。故障點(diǎn)就在短接點(diǎn)以下的回路中,可以進(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)以下的回路中,可以逐點(diǎn)向前變換短接點(diǎn),縮小范圍。
3.2.7在故障范圍內(nèi),應(yīng)檢查容易發(fā)生故障的端子及元件,檢查回路有工作時(shí)觸動(dòng)過(guò)的部位。
3.2.8對(duì)檢查出的故障,能自行處理的(如接線端子等外部元件松動(dòng)、接觸不良等),可立即處理,然后投入所退出的保護(hù)。若不能自行處理故障(如繼電器內(nèi)部故障)或不能查明故障,應(yīng)匯報(bào)上級(jí)派人檢查處理,或經(jīng)倒運(yùn)行方式轉(zhuǎn)移負(fù)荷,停電檢查處理。
4防范措施及使用中的注意事項(xiàng)
4.1防范措施
4.1.1把好設(shè)備質(zhì)量關(guān),在設(shè)備采購(gòu)、驗(yàn)收等環(huán)節(jié)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定執(zhí)行,保證設(shè)備完好并符合質(zhì)量要求。
4.1.2運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的日常、特殊時(shí)期(高溫、高負(fù)荷、惡劣天氣等)巡視檢查和監(jiān)盤工作,通過(guò)聽、聞、看等方法及時(shí)發(fā)現(xiàn)電流互感器的異常,防止因其開路發(fā)現(xiàn)不及時(shí)造成事故的發(fā)生。
4.1.3做好檢修工作,在檢修工作中嚴(yán)格按照相關(guān)條列執(zhí)行,加強(qiáng)檢修工藝和檢修后的驗(yàn)收工作,防止因檢修工藝不良和檢修工作中遺漏造成電流互感器開路。
4.1.4做好站內(nèi)運(yùn)行人員的培訓(xùn)工作,經(jīng)常做一些有針對(duì)性的反事故演習(xí)和事故預(yù)想,不斷地提高其技能水平和處理事故的能力。
4.2注意事項(xiàng)
4.2.1 CT在工作運(yùn)行時(shí),二次測(cè)不得開路。在安裝時(shí),必須注意接線可靠,各連接樁頭應(yīng)緊密牢固。
4.2.2 CT二次測(cè)有一端必須接地(一般是Kz接地)以防在CT一、二次線圈擊穿時(shí),一次測(cè)的電壓竄入二次測(cè)。
4.2.3運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)CT有不尋常振動(dòng)的響聲和發(fā)熱現(xiàn)象,應(yīng)停止運(yùn)行,進(jìn)行檢查處理。
4.2.4工作運(yùn)行中的CT,其二次線不得隨意斷開和在二次線間工作,否則會(huì)造成開路危險(xiǎn)。
5 結(jié)束語(yǔ)
綜合上述,作為交流電路中二次系統(tǒng)和一次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件,電流互感器已是當(dāng)前電力系統(tǒng)運(yùn)行中重要組成設(shè)備,其運(yùn)行狀況的好壞直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。尤其電流互感器二次帶電,如發(fā)現(xiàn)不及時(shí)或處理不當(dāng),極易造成設(shè)備被迫停用和事故的發(fā)生,所以有必要了解并掌握電流互感器帶電的原因和防范措施,避免今后再發(fā)生此事故。
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