在高壓電流互感器二次接線安裝中有可能出現(xiàn)這樣如下圖的錯(cuò)誤接線:在二次線圈有中間抽頭電流互感器當(dāng)采用小變比運(yùn)行時(shí)(如圖1),誤將空置抽頭短接(如圖2),造成電流互感器接線故障并且嚴(yán)重影響電能計(jì)量。此時(shí)該互感器的工作狀態(tài)的分析和實(shí)際運(yùn)行變比的判斷分析與驗(yàn)證。

案例分析

我公司某客戶的110kV變電所,受電變壓器是華鵬16000千伏安110 kV /10kV、 Yn,/d11接線,計(jì)量點(diǎn)設(shè)在110kV側(cè),電流互感器采用2×75/5電流互感器。在首次現(xiàn)場電能表校驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電能表計(jì)量功率嚴(yán)重小于10kV總柜功率表顯示功率。經(jīng)多方檢查發(fā)現(xiàn)是電流互感器二次端子箱內(nèi)接線錯(cuò)誤(如圖2),及誤將原本不該接線的K2、K3短接。

在理想情況下電流互感器一次與二次的安匝數(shù)都應(yīng)該相等,用公式 I1 N1=I2 N2表示,式中I1 I2為一、二次電流,N1、N2為一、二次線圈的匝數(shù)。
　　分析電流互感器在(如圖3)接線情況下的工作狀態(tài),此時(shí)互感器同樣也滿足磁勢平衡I1 N1=I2 N2。而因該電流互感器是2×75/5的互感器,二次線圈有中間抽頭而且線圈L1 L2與L2 L3的匝數(shù)相等,二次線圈N2=N21+N22、當(dāng)N21= N22當(dāng)該互感器按K=75/5正常接線時(shí),磁勢平衡公式:I1 N1=I21 N21 ,變比: K=I1/I21=N21/N1當(dāng)該互感器錯(cuò)誤接線時(shí),磁勢平衡公式I1 N1=I21' N21+I22 N22,,得:I1 =(I21' N21+I22 N22)/ N1, I1/ K=(I21'+I22),因I1/K=I2,所以I2=(I21'+I22)。

因電流互感器二次線圈L2是中間抽頭且L1 L2與L2 L3的匝數(shù)相等N21 = N22 當(dāng)互感器一次通過一次電流時(shí),在互感器二次線圈L1 L2與L2 L3的感應(yīng)電勢相等,因此互感器二次的電流I21與I22的比值與它們的回路阻抗成反比,當(dāng)互感器二次接線完成后它們的回路阻抗就確定并保持穩(wěn)定不受互感器的運(yùn)行方式變化影響。此時(shí)該電流互感器計(jì)量回路I1 / I21'仍然保持線性關(guān)系,此時(shí)互感器的實(shí)際運(yùn)行變比明顯增大。互感器實(shí)際運(yùn)行變比可以通過二次線圈L1 L2與L2 L3的回路總阻抗的比值來計(jì)算(回路總阻抗=互感器二次線圈阻抗+外接二次回路阻抗),由于互感器二次回路阻抗很小,因此很難精確測量兩回路的阻抗之比,因此很難計(jì)算出此接線(圖2)時(shí)的實(shí)際工作變比。
　　既然該互感器在(圖2)接線的情況下的實(shí)際運(yùn)行時(shí)仍然保持線性關(guān)系,那么可等廠休、或線路停電時(shí),采用測量法來計(jì)算該互感器的工作變比,方法是:由于現(xiàn)場運(yùn)行電流互感器變比為75/5,可用一臺(tái)75/5的標(biāo)準(zhǔn)電流互感器一次與現(xiàn)場運(yùn)行電流互感器一次串連,二次接入模擬負(fù)載,用一臺(tái)0.1級電能表現(xiàn)場校驗(yàn)的電流測量功能(測量精度0.5級)同時(shí)分別測量標(biāo)準(zhǔn)互感器與現(xiàn)場電流互感器計(jì)量回路的二次電流。計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)互感器與現(xiàn)場電流互感器的二次電流比值,再用此比值乘以標(biāo)準(zhǔn)互感器變比得出實(shí)際運(yùn)行中故障電流互感器的變比。
　　這樣既可以計(jì)算現(xiàn)場接錯(cuò)線的電流互感器的變比還可以驗(yàn)證此種情況下互感器的變比仍然保持良好的線性關(guān)系。
　　從表1數(shù)據(jù)可以看出,在電流互感器二次抽頭被短接后該互感器的變比發(fā)生了變化,而比值的線性并沒有發(fā)生變化,平均比值是5.94,因此該互感器實(shí)際工作變比可以用此式計(jì)算:5.94×75/5=445.5/5。

電流互感器匝間短路故障分析

在運(yùn)行中的互感器發(fā)生二次線圈匝間短路故障時(shí),該互感器的誤差如何變化？分析如下:
　　電流互感器的變比K=I1/I2=N2/N1, 當(dāng)電流互感器二次線圈N2發(fā)生短路時(shí)N2匝數(shù)減少,而互感器的變比正比于N2。N2減小互感器變比也減小,互感器的誤差往正偏,及電流互感器的二次電流增大。

那么是不是電流互感器二次線圈N2短路匝數(shù)越多誤差越往正偏呢？可能并非如此,因?yàn)楫?dāng)互感器二次發(fā)生短路時(shí)N2是減小了,但是被短路的那幾匝線圈仍然繞在互感器的鐵芯而且構(gòu)成自己的回路并且與原互感器二次線圈并聯(lián),在這回路中同樣會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,因此發(fā)生二次繞組短路的電流互感器的磁勢平衡公式應(yīng)該是:
　　I1 N1=I2 N2'+ ID ND , ND、ID分別是短路的匝數(shù)與短路匝中的電流。
　　當(dāng)I2 = ID時(shí),因?yàn)镹2= N2 '+ ND,I1 N1=I2 N2'+ ID ND = I2 N2電流互感器誤差不變。
　　當(dāng)I2 　　當(dāng)I2 >ID時(shí),因?yàn)镹2= N2'+ ND,I1 N1=I2 N2'+ ID ND ,又因ID=YI2(Y為小于一的正數(shù))I1 N1=I2 N2'+YI2 ND=I2(N2'+ Y ND),因此N2>(N2'+ Y ND)電流互感器相當(dāng)于匝數(shù)減少誤差變正。
　　由于電流互感器運(yùn)行時(shí)二次都存在一定的負(fù)載,當(dāng)互感器二次短路時(shí)短路點(diǎn)同樣有部分接觸電阻。在短路點(diǎn)處接觸電阻不大時(shí),短路匝ND中的電流ID大多數(shù)情況下大于二次電流I2及I2
　　我們采用一只800/5穿心互感器,一次穿心一匝,二次繞組160匝。
　　實(shí)驗(yàn)過程---保持二次線圈匝數(shù),將二次線圈中短路一個(gè)一匝、二個(gè)一匝、三個(gè)一匝和一個(gè)兩匝。模擬互感器在運(yùn)行中匝間短路的現(xiàn)象,測量數(shù)據(jù)如表2;
　　由以上測試數(shù)據(jù)可以看出當(dāng)互感器發(fā)生匝間短路時(shí)絕大多數(shù)情況下誤差往負(fù)偏即互感器二次電流減小將會(huì)導(dǎo)致電能表少計(jì)電量。