电流互感器二次开路对角形接线一次电流的影响

申日海

（山西国际能源集团宏光发电有限公司，山西 柳林 033300）

电流互感器二次开路对角形接线一次电流的影响

申日海

（山西国际能源集团宏光发电有限公司，山西 柳林 033300）

基于等效阻抗的方法，通过对500 kV气体绝缘全封闭组合电器的电流互感器二次绕组开路的工程实例进行分析，提出一种角形接线电路分析方法。阐明了电流互感器二次绕组开路对角形接线一次阻抗的影响，以及造成一次回路电流不平衡的原因。同时对500 kV电流互感器二次绕组组装的生产和监造环节提出建议。

等效阻抗；电流互感器；C T开路；角形接线；电路分析

1 某角形接线500 kV CT开路事件概述

1.1 某电厂2×300 MW机组500 kV系统组成

某电厂2×300 MW机组500 kV升压站采用四角形接线方式的气体绝缘全封闭组合电器GIS（gas insulated substation）设备，单回路500 kV进出线与电网相连，其一次接线图见图1。

图1 某角形接线500 kV一次接线图

1.2 5014间隔CT开路事件简述

1.2.1 故障后电流变化

故障前，该电厂1号机组、2号机组运行正常，5011、5012、5013开关在合位。合上5014开关时，发生三相电流不平衡异常情况，见表1；断开5014开关后，电流不平衡异常情况消失，见表2。

表1 合上5014开关后各间隔电流

表2 断开5014开关后各间隔电流

1.2.2 检查CT二次回路电阻变化

测试5014间隔各电流互感器，发现其二次侧绕组S1端子开路，检查测量CT各二次回路电阻值见表3。

表3 测试CT二次回路电阻

2 5014间隔B相CT电磁、电路分析

2.1 正常情况下电路、磁路分析

正常运行时，500 kV系统采用合环运行，5011、5012、5013、5014各间隔电流互感器的一次绕组匝数很少，串联于主回路中，一次绕组阻抗很小；电流互感器的二次绕组串联在测量仪表和保护装置等回路中，整体二次回路阻抗也很小。

图2 电流互感器一、二次磁势示意图

如图2，当电流互感器一次侧流过电流I1时，在铁芯中产生交变磁通，此磁通穿过二次绕组，产生电动势，在二次回路中产生电流I2，此时电流互感器的磁动势平衡，即I1N1=I2N2。

正常运行时，电流互感器一次侧电流磁势I1N1产生磁通Φ1，电流互感器二次侧电流磁势I2N2产生磁通 Φ2，CT铁芯合磁通为∑Φ=Φ1+ Φ2=0。

5014间隔B相CT接线如图3所示，其变比参数见表4。

图3 5014间隔CT一、二次绕组接线图

表4 CT变比参数表

根据表3、表4可知，如图4所示，正常运行时，CT二次绕组折算至一次绕组的阻抗为[1]

式中：Z1＇——CT42、CT43、CT44二次侧绕组折算至一次侧等效阻抗；

Z＇——CT42二次侧绕组折算至一次侧阻抗；

Z＇ct43——CT43二次侧绕组折算至一次侧阻抗；

Z＇ct44——CT44二次侧绕组折算至一次侧阻抗；

ZS1、S2——各CT S1、S2二次侧绕组阻抗；

ZS1、S3——各CT S1、S3二次侧绕组阻抗。

其中Z＇ct42=（ZS1、S2×K2）∥（ZS1、S3×K2）=

[0.27×（1/1 250）2]∥[8.3×（1/2 5002）]=

1.529 ×10-7Ω

Z＇ct43=（ZS1、S2×K2）∥（ZS1、S3×K2）=

[0.27×（1/1 250）2]∥[8.3×（1/2 5002）]=

1.529 ×10-7Ω

Z＇ct44=（ZS1、S2×K2）∥（ZS1、S3×K2）=

[9.4×（1/1 250）2]∥[12.3×（1/2 5002）]=

14.8 ×10-7Ω

图4 5014间隔CT一、二次等效阻抗

2.2 CT42二次绕组开路后的影响

5014间隔B相CT42电流互感器发生二次绕组S1端子开路时，CT42二次绕组中电流、磁势均为0，CT42二次绕组中二次电流产生的去磁通也随即消失为0。在发生S1端子开路后，5014间隔B相CT42电流互感器二次绕组折算至一次绕组的阻抗为

由于Z＇ct42=ZCT42×K2=（UL2/IL2） ×K2，此时二次绕组电流为0，所以5014间隔B相CT42二次绕组折算至一次侧阻值增大。此时，电流互感器一次绕组铁芯磁通大幅度增加，趋于饱和，此时磁通Φ随时间变化波形由正弦波趋于平顶波；感应电势与磁通的变化率成正比，磁通变化快，感应电势就大。在每个周期中磁通由正值经零变到负值或相反的变化过程中，磁通变化速度很快，感应电势很高，电势e波形趋于尖顶波。

此时，磁路的变化将会产生以下后果：由于磁通趋于饱和，其二次侧将电压升高，且波形改变，对人身和设备造成危害；由于铁芯磁通趋于饱和，使铁芯损耗增加，产生高热，会损坏绝缘；将在铁芯中产生剩磁，使互感器比差和角差增大，其余CT二次绕组也会失去准确性。

3 四角形接线电路模型分析

3.1 5014间隔CT42二次绕组开路后对四角形接线回路的影响

如图5、图6所示，5014间隔B相CT42二次绕组开路时，B相二次绕组折算至一次绕组的阻抗R4增大，造成5014间隔B相CT一次侧电流减小，减小的部分电流经5011间隔B相流向线路。从而发生5014间隔B相电流减小，5011间隔B相电流增大，造成电流不平衡现象发生。

图5 CT开路前一次电流流向示意图

图6 CT开路后一次电流流向示意图

3.2 CT二次绕组开路后，角形接线电路模型特点

由于角形接线合环特点、多支路电流分布特点，CT二次绕组开路后，会造成因一次回路阻抗增大，引发角形接线一次电流不平衡分布。

在发—变—线或单母、单回线等主接线中，因只有一个电流通路，当CT一次绕组阻值增大时，电流只能从单一电流通路流向负荷侧，则不会发生一次回路电流不平衡分布的情况。

4 CT二次绕组开路原因分析

通过与该故障所属500 kV GIS设备生产厂家联合分析，5014间隔B相CT42绕组在生产中存在严重质量问题。如图7所示，CT42二次绕组在组装时，将CT42二次绕组线包引出线端错误地放置于远离二次绕组引出接线板的一侧，造成CT42二次绕组引出线长度不够。

图7 CT二次绕组线装配图

5 结论

工程实际中，发生类似的电流不平衡现象时，应重视CT二次绕组各工况折算至一次回路阻抗的影响，应在断路器、隔离刀闸等一次回路电阻的同时，检查CT是否存在开路。

[1] 王建华.电气工程师手册 [M].北京：机械工业出版社，2006.

[2] 宋永超.GIS设备监造重点分析 [J].科技风，2008（7）：56.

The Impact of Secondary Open Circuit of Current Transformer on Angel Scheme of Primary Current

SHEN Rihai
（Shanxi Hongguang International Energy Power Co.,Ltd.,Liulin,Shanxi033300,China）

With the method of equivalent impedance,a new approach is presented to analyze the angel scheme circuit according to the research of an open circuit of secondary winding of a 500 kV GIS current transformer.This paper mainly illustrates the impact of the open secondary circuit of current transformer on primary impedance of angel scheme and the reasons leading to current unbalance of primary circuit.Meanwhile,it also puts up some suggestions about production process and supervision link during the assembly procedure ofsecondarywindingof500 kVcurrent transformer.

equivalent impedance;current transformer;CTopen circuit;angle scheme;circuit analysis

TM452

B

1671-0320（2017）04-0050-03

2017-04-19，

2017-06-10

申日海（1974），男，山西山阴人，2004年毕业于太原理工大学电气工程及其自动化专业，工程师，从事发电厂检修管理工作。