彭梦飞，王 斌，宋 池

（国网荆州供电公司，湖北 荆州434000）

0 引言

电流互感器（TA）是供保护、测量、计量等装置采样的重要二次设备［1-3］，其二次回路接线故障包括相序接反和极性接反［4-6］。变电站继电保护装置二次极性的正确与否关系到保护装置的正确可靠动作，是变电站安全稳定运行的重要保证［7-12］。

规程规定在电流二次回路发生变动后，须带负荷测极性，合格后方可投运［13-16］。目前，有学者在主变相量测试中实现了自动绘制六角图［20-23］，但是对于单电流互感器的带负荷测试还依赖手绘六角图［17-20］。本文研究单电流互感器二次回路故障的特征量，为自动测试提供诊断依据［21-24］，并为检修人员进行六角图分析提供参考。

1 六角图原理

对单只电流互感器而言，二次电流回路接线正确时，三相电流应呈正序、幅值相等［25-30］。图1为某电流互感器二次绕组的六角图。A 相电流超前B 相电流120°，B 相电流超前C 相电流120°，C 相电流超前A 相电流120°，三相电流顺序为ABC，θ1= θ2= θ3。

图1 某电流互感器二次绕组的六角图Fig.1 Hexagonal diagram of secondary winding of current transformer

在实际运行过程中，由于人为原因，电流互感器二次绕组到保护、测量、计量等实际装置之间的接线可能出现不同类型的故障，为此本文对其一一举例分析。

2 故障分析

六角图试验时，一般通过校验母线功率平衡或比对线路对侧功率的方式，确定被测间隔的有功P 和无功Q。根据计算公式P = UIcosθ和Q= UI sinθ，得出同名相电流电压之间的夹角θ。通过相位表可以测出同名相电流电压之间的夹角θ′。因此，同名相电流电压之间的夹角变化量计算公式为Δθ = θ′- θ。

为了理解方便，规定图1 为该电流互感器正确接线方式下的六角图。规定UA和IA之间的夹角变化量为Δθ1，UB和IB之间的夹角变化量为Δθ2，UC和IC之间的夹角变化量为Δθ3，角度增大为正，角度减小为负。

2.1 TA二次绕组极性接反

TA二次绕组极性接反有3种情况，分别是一相极性接反、两相极性接反和三相极性接反。以A 极性接反为例说明，如图2所示。

图2 A相极性接反Fig.2 Wrong polarity of A-phase current

图2中，A极性相反时，A相电流角度增大了180°。据此，推出七种不同故障的特征量，见表1。

表1 TA二次绕组极性接反的故障特征量Table 1 Characteristic quantities of current polarity reversal

2.2 TA二次绕组相序接反

两相TA二次绕组相序接反有两种情况，两相相序接反和三相相序接反。以AB相序接反为例说明，如图3所示。

图3 中，AB 相序接反时，A 相电流角度增大了120°，B相电流角度减小了120°。据此，推出五种不同故障的特征量，见表2。

2.3 TA 二次绕组两相相序接反，一相或两相或三相极性接反

图3 AB相序接反Fig.3 Phase mistake of AB-phase current

表2 TA二次绕组相序接反的故障特征量Table 2 Characteristic quantities of current phase mistake

TA二次绕组两相相序接反，一相或两相或三相极性接反有3 种情况，分别是TA 二次绕组两相相序接反，一相极性接反；TA二次绕组两相相序接反，两相极性接反；TA 二次绕组两相相序接反，三相极性接反。以AB相序接反，C相极性接反为例说明，如图4所示。

图4 AB相序接反，C相极性接反Fig.4 Phase mistake of AB-phase current and wrong polarity of C-phase current

图4 中，AB 相序接反时，C 相极性接反，A 相电流角度增大了120°，B 相电流角度减小了120°，C 相电流角度增大了180°。据此，推出21 种不同故障的特征量，见表3。

2.4 TA 二次绕组三相相序接反，一相或两相或三相极性接反

TA二次绕组三相相序接反，一相或两相或三相极性接反有3种情况，分别是TA二次绕组三相相序接反，一相极性接反；TA二次绕组三相相序接反，两相极性接反；TA二次绕组三相相序接反，三相极性接反。以电流顺序为BCA，A相极性接反为例说明，如图5所示。

图5中，电流顺序为BCA，A相接反时，A相电流角度增大了60°，B相电流角度减小了120°，C相电流角度减小了120°。据此，推出14 种不同故障的特征量，见表4。

表3 TA二次绕组两相相序接反，一相或两相或三相极性接反的故障特征量Table 3 Characteristic quantities of two-phase current phase mistake and one or two or three phases current polarity reversal

图5 电流顺序BCA，A相接反Fig.5 Current sequential is BCA and phase of A-phase current is wrong

3 结语

本文通过分析电流互感器二次回路三相电流的相序和极性，归纳整理电流互感器二次回路故障，包括4大类、47 种故障。在不同故障类型下，三相电压和三相电流之间夹角的变化量各不相同，存在唯一性，因此，可以作为电流互感器二次回路故障的特征量。此外，该特征量可作为开发六角图自动测试软件的逻辑判据，也可作为现场测试人员分析六角图的依据，甚至可省去绘制六角图，从而提高带负荷测试效率和准确率。

表4 三相TA二次绕组相序接反，一相或两相或三相极性接反的故障特征量Table 4 Characteristic quantities of there-phase current phase mistake and one or two or three phases current polarity reversal