电流互感器二次开路过电压事故分析及探讨

2022-11-25国网浙江省电力公司检修分公司刘京辉周立辉

电力设备管理 2022年3期

国网浙江省电力公司检修分公司刘京辉周立辉张敏

变电站系统的主设备中，电流互感器是保障系统安全稳定运行的关键设备之一。电流互感器是和变电站系统的测量仪表采用串联进行联通[1]。是将系统中的电流从大流量转化为小流量，保证站内各种计量设备安全运行的关键设备。变电器运行中，电流互感器二次回路如果因为故障导致出现开路，就会瞬间产生很高的电压，直接危害人员的生命安全和设备正常安全使用。因此要高度重视电流互感器二次开路过电压事故，认真查找事故产生的原因，坚持预防为主方针，有效减少电流互感器二次开路过电压事故造成的危害，变电系统减少安全风险隐患实现稳定可靠运行。

本文高度重视电流互感器二次开路过电压事故，认真查找事故可能产生的原因，提出了有效减少电流互感器二次开路过电压事故的预防对策[2]。

1 电流互感器二次开路故障

1.1 电流互感器工作原理

电流互感器是基于电磁感应原理而工作的电气设备。在正常接通电源后，电流互感器一侧绕组的铁芯会在电流作用下产生交变磁通，这些磁通大部分都会是与铁心闭合的状态。在电流互感器通过二次电流在二次线圈出现闭合感应时，一次绕组和被测线路通过串联方式实现联通，那绕组的匝数不会太多[3]。因为二次绕组通常也会是和测量仪器采用串联联通，这样能保证电流线圈处于短路状态，因为线圈抗组小，运行中就不会发生声音。

在电流互感器出现二次线圈故障情况下，运行中的杂声、噪声会明显增加，如果一次绕组的匝数较少时，采用的是绕组和被测线路串联的方式；在二次绕组匝数较多，二次线圈和测量仪表等设备串联分布时，因为电流线圈抗阻很小的原因，二次线圈正常运行时处于短路状态，运行时没有杂声异响[4]。

在电力互感器的二次线圈发生故障时，会伴有噪声和其他现象发生。出现这一现象的原因是因为，电流互感器的二次电流的大小和磁势作用发挥，都会和互感器的一次电流有直接关系。特别是电流互感器出现二次线圈开路故障，会让阻抗从较小增加为无限大，在二次电流和磁势都没有时，就会让一次电流产生的磁势全部发挥出激磁作用[5]。在此情况下，互感器的铁芯会因为磁饱出现过热，内部线圈绝缘系统因为过热被烧坏，冒烟甚至起火。电流互感器在磁通密度增加情况下，内部硅钢片结构会因为正弦波作用，出现不规则、不均匀的振动，让电流互感器内部出现运行噪声。

互感器铁芯存在的剩磁会让运行出现误差故障。如果磁饱和超出一定范围达到最大额度，会直接让硅钢片结构的磁通转化为梯形波，这种短时间的磁饱和导致磁通加剧变化，会让二次线圈上突然产生数千伏的高电压。此时瞬间高电压作用在二次回路和二次线圈上，对设备和操作人员带来严重危害，甚至会引发电弧火灾。因此电流互感器绝不允许出现二次开路运行[6]。

1.2 电流互感器二次开路故障

处于短路状态的二次回路，因为输出电压低不会对电流互感器正常运行带来影响。但二次回路中的绕组出现开路，产生谐振过电流、电容充电电流，或者在雷击、电感启动等状态下出现异常电流，就会让二次回路变为开路，产生异常高电压。这种异常高电压能直接击穿二次回路绝缘系统，导致回路绝缘保护装置无法工作，电流互感器在过激的发热影响下会发生烧毁事故，还会对操作人员人身安全带来伤害[7]。电流互感器二次开路故障是比较恶性的事故。因此必须对电流互感器二次回路开路故障深入研究，透过现象找准故障背后的原因，才能以预防为主要手段避免故障，将事故危害降到最低。

1.3 电流互感器二次开路故障发生的主要原因

一是交流电路回路结构不合理，质量不合格。互感器内部有的连接螺杆和螺孔没有紧密接触，从而产生接触不良的开路故障；二是电流回路的端子压板未压紧或者误压。端子压板的胶木头长度不合适，端子金属片和压板金属片没有实现紧固连接，端子金属片和胶木套出现误压；三是维修人员没有将继电器内部接头按照要求进行连接，导致开路故障；四是二次开路线端的接头连接不符合标准，存在松散、不紧密的连接状态。在回路电路增大时接头发热烧断，或者是因为接头出现过氧化，导致出现开路故障；五是室外的端子和接线部位受潮，端子的螺丝、螺柱、垫片等发生锈蚀导致出现开路故障[8]。

2 电流互感器二次开路故障的现场表现及处理方法

2.1 电流互感器二次开路故障的现场表现

一是回路仪出现指示为零或者异常降低的情况。在测量表对二次电流回路开路进行测量时，如果出现二次开路故障，就会出现不同测量仪表指标不一致的情况，如功率表数值降低过快，计量表转速异常停止或者卡顿。如计量表指针数值断断续续，就是二次回路因为接触不良而导致出现了半开路。操作人员在此时要认真对比分析计量表、功率表和三项电流表的指标。在变压器副边负荷指标和原来指标差异较大，电流表数值相差过大时，及时判断是否在电压不同等级下偏低的一侧出现了二次开路故障[9]。

二是电流互感器运行出现异常运行噪声或者不均匀的振动现象。特别是要在电流互感器载荷较大时进行认真观测，如果出现明显的硅钢片振动产生的噪声，就是发生了二次开路故障。

三是在载荷运行不大时，利用变色蜡片、红外线测温仪等设备对电流互感器的本体进行测温；如果在载荷增加时，电流互感器出现内部冒油、升温，产生刺鼻的异味等现象，要考虑是因为出现严重的磁饱和导致铁芯过热，本体外壳温度不正常升高。内部绝缘系统发生冒烟并伴有燃烧异味，都是因为绝缘材料被烧坏导致。

四是要重点关注电流互感器的二次回路端子、元件线头等部位的工作情况，一旦出现内部放电、打火等异常[10]。就要在日常巡护检查中重点进行故障排除。互感器二次开路产生的几千伏高电压，会直接击穿绝缘材料，导致二次接线端、元件接头、元件端子出现放电打火故障。五是继电保护器出现误动作或者是工作失灵的情况，产生原因可能是越级跳闸或者误跳闸，导致二次开路故障。

2.2 电流互感器二次开路故障的处理

一是在发现电流互感器出现二次开路故障时，首先要准确找到电流回路的故障位置，特别是要明确开路的相别是什么，对继电保护器是否造成影响，并及时汇报上级调度，解除误动作导致的电流保护情况。

二是要及时关注电流互感器负荷电流大小。为避免电流互感器因二次开路故障给其他设备带来二次损害，要将互感器上的电负荷进行卸载，停电处理后才能进行检查。在互感器能利用旁路供电时采用旁路供电，避免可能出现的安全风险。

三是在就近端子上对电流互感器进行二次短路处理，这种处理主要是准确找到互感器中出现开路的故障点。进行短路操作时采用专用短接线，对照互感器图纸进行稳妥操作，避免采用一般导线短接出现二次危害。

四是如果短接操作中出现火花就说明短接有效，互感器故障点处于短接回路中。如果短接没有出现火花表现，就要进行故障点的再次查找。

五是在利用短接操作明确故障发生范围后，要对元件和端子等容易出现故障的部位进行认真检查，找到回路故障导致发生变化的部位。如果技术人员对故障点能及时处理，就现场处理。如果故障点处于互感器的接线端子等无法处理部位，必须将互感器停电后再处理故障。如果故障点难以及时处理或者无法查明时，要及时汇报上级管理部门安排专业技术人员进行故障的有效排除。对二次回路进行短接处理必须坚持采用两人配合操作的方法做好安全防护工作，距离带电设备必须在规定的距离以外以保证安全，穿戴安全规定要求的绝缘工作服，使用专业绝缘工具进行规范操作。

六是如果电流互感器出现绝缘材料冒烟冒火，燃烧异味或者异常出现火花放电等情况，必须立即切断电流互感器的电源，及时向上级调度汇报之后再进行应急处理。

3 电流互感器二次开路故障的防范对策

3.1 提高思想认识，提升日常巡护工作质量

电流互感器二次开路故障可能带来的危害比较严重。因此要转变事故发生之后再处理的旧观念，坚持预防为主，强化日常巡护巡视工作的管理和质量。对巡视巡护人员要开展经常性的思想认识、专业知识的培训，树立以科学知识保障安全生产的观念，让每名员工都有良好的岗位责任感，杜绝工作人浮于事的现象。无论是日常的定期巡视巡检，还是异常发生后、事故处理完之后的巡视都要严格标准、执行规程，提高警惕进行认真检查，杜绝思想松懈、事不关己的工作状态，以高质量巡护避免二次开路故障带来的危害。

3.2 强化专业培训，提高巡护检查人员专业素质

电流互感器二次开路故障的发现和处理，必须依靠专业技术人员。要强化专业技术人员的日常培训工作，特别是要强化现场练兵，增强操作人员对电流互感器的异常情况观察分析和事故处理的能力。在充分掌握电流互感器的日常操作规程、理解和执行标准的操作规范同时，对电流互感器的故障原因深入调查研究，客观分析、冷静思考，找到故障点，并能利用专业技术手段对故障进行及时处理，把电流互感器二次开路故障的发生率降到最低。

3.3 加强制度建设，促进带电设备管理水平不断提高

要坚持用制度管人管事，不断建立和完善带电设备现场管理制度。针对电流互感器二次开路故障表现和原因，建立完善相关的管理制度和规程，及时修订和完善故障处理措施和方法。以提高互感器日常巡护管理水平为目标，推行从严从细的精细化管理，定期针对管理出现的问题开展专题调研和综合分析，对已经暴露的管理问题及时整改落实，避免因为管理不善导致的电流互感器二次开路故障，促进故障发生时依据管理制度及时控制事故局面。