论文浅析电流互感器(TA)二次开路故障的问题(论文)

论   文

论文题目： 浅析电流互感器（TA)二次开路故障的问题      

系别专业：  XXXX分院       XXXXXX专业            

班    级：          XXXXX班                       

姓    名：            XXX（XX号）                 

指导教师：            XXXS                        

完成时间：          XXXX年XX月                                                

摘  要

    按规定，电流互感器在运行中严禁二次侧开路。这是因为电流互感器在正常运行时，二次侧电流产生的磁通对一次侧电流产生的磁通起去磁作用，励磁电流甚小，铁心中的总磁通很小，二次侧绕组的感应电动势不超过几十伏。如果二次侧开路，二次侧电流的去磁作用消失，一次侧电流完全变为励磁电流，引起铁心内磁通剧增，铁心处于高度饱和状态，

电流互感器的作用是将一次侧大电流变换成二次侧的标准小电流，与仪表配合可进行电流、电能测量；与继电器配合可对系统进行过流、过负荷及短路保护，它可使仪表、继电器保护装置与线路高压隔离，保护人员和设备的安全。但在日常工作中有时会遇到电流互感器二次回路开路产生高电压损坏设备或伤人的事故。

   关键词：电流互感器 二次开路 电流互感器 二次开路 预防 危害 电器保护装置 电流变换 电能测量 短路保护  日常工作  二次侧 应对措施 高电压 仪表 

目 录

一、电流互感器基础知识    2

（一）定义    2

（二）基本原理    2

（三）使用原则    2

二、电流互感器的二次回路开路故障分析    3

（一）关于故障发生的原因    3

（二）如何对故障进行检查和判断    4

1、二次回路开路故障的伴随现象    4

2、可采取的两种检查方法    4

（三）电流互感器TA二次开路的后果    4

三、电流互感器二次开路故障的处理和防范    5

（一）电流互感器二次开路故障的处理    5

（二）电流互感器二次开路的预防措施    5

1日常防范    5

2设计电路预防    5

总结    6

致  谢    7

参考文献    8

 一、电流互感器基础知识

（一）定义

1电流互感器

为了保证电力系统安全经济运行,必须对电力设备的运行情况进行监视和测量.但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备,而需要将一次系统的高电压和大电流按比例变换成低电压和小电流,供给测量仪表和保护装置使用.执行这些变换任务的设备,最常见的就是我们通常所说的互感器.进行电压转换的是电压互感器(voltage transformer),而进行电流转换的互感器为电流互感器,简称为TA。

2二次回路

    测量回路、继电保护回路、开关控制及信号回路、操作电源回路、断路器和隔离开关的电气闭锁回路等全部低压回路。由二次设备互相连接，构成对一次设备进行监测、控制、调节和保护的电气回路称为二次回路。是在电气系统中由互感器的次级绕组、测量监视仪器、继电器、自动装置等通过控制电缆联成的电路。用以控制、保护、调节、测量和监视一次回路中各参数和各元件的工作状况。 用于监视测量表计、控制操作信号、继电保护和自动装置等所组成电气连接的回路均称为二次回路（secondary circuit）或称二次接线。

（二）基本原理

    电流互感器原理是依据电磁感应原理的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。

（三）使用原则

    1）电流互感器的接线应遵守串联原则：即一次绕阻应与被测电路串联，而二次绕阻则与所有仪表负载电流互感器串联

    2）按被测电流大小，选择合适的变比，否则误差将增大。同时，二次侧一端必须接地，以防绝缘一旦损坏时，一次侧高压窜入二次低压侧，造成人身和设备事故

    3）二次侧绝对不允许开路，因一旦开路，一次侧电流I1全部成为磁化电流，引起φm和E2骤增，造成铁心过度饱和磁化，发热严重乃至烧毁线圈；同时，磁路过度饱和磁化后，使误差增大。

    4）为了满足测量仪表、继电保护、断路器失灵判断和故障滤波等装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段断路器、母线断路器、旁路断路器等回路中均设2～8个二次绕阻的电流互感器。

    5）对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。例如：若有两组电流互感器，且位置允许时，应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中

    6）为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧

    7）为了减轻发电机内部故障时的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。

二、电流互感器的二次回路开路故障分析

    电流互感器即TA一次绕组匝数少，使用时一次绕组串联在被测线路里，二次绕组匝数多，与测量仪表和继电器等电流线圈串联使用，测量仪表和继电器等电流线圈阻抗很小，所以正常运行时TA是接近短路状态的。TA二次电流的大小由一次电流决定，二次电流产生的磁势，是平衡一次电流的磁势的。若二次开路，其阻抗无限大，二次电流等于零，其磁势也等于零，就不能去平衡一次电流产生的磁势，那么一次电流将全部作用于激磁，使铁芯严重饱和。磁饱和使铁损增大，TA发热，TA线圈的绝缘也会因过热而被烧坏。还会在铁芯上产生剩磁，增饱和，大互感器误差。最严重的是由于磁交变磁通的正弦波变为梯形波，在磁通迅速变化的瞬间，二次线圈上将感应出很高的电压，其峰值可达几千伏，如此高的电压作用在二次线圈和二次回路上，对人身和设备都存在着严重的威胁。所以TA在任何时候都是不允许二次侧开路运行的。

（一）关于故障发生的原因

     2.1 交流电流回路中的电流端子,由于结构或质量上的缺陷造成开路。例如某220kV 变电所。220kV 母联电流互感器端子箱内部分电流。端子的连接片出现细小的裂纹,导致B相TA出现较大的异常声响的情况出现。后来查明这是由于该端子箱采用的电流端子的质量不过关,在用力紧固连接片螺丝的过程中,连接片出现肉眼不宜发现的裂痕,导致电流回路负载增大,TA 出现异常声响.经更换合格的电流端子后,消除了上述缺陷。还出现过因电流实验端子的接线螺丝本身不有带弹簧垫,导致螺丝松动,造成电流回路接触不良,使该端子片及相邻 端子片严重烧损,继续运行必然造成开路。

     2.2 工作中人为的失误。如工作中电流端子接线螺丝未拧紧或工作后忘记恢复已打开的电流端子,造成电流二次回路开路。当电流互感有器一次电流较大时,将引起开路点处电流端子绝缘击穿。端子排烧毁等情况。还有就是在运行的电流互感器二次回路上工作。误打开运行的电流回路造成开路。曾有文章记载,电流互感器二次回路开路造成有大片的端子烧毁的严重情况。

     2-3 外部环境的影响。由于户外端子箱,电流互感器二次端子接线盒长期处在风吹雨淋的环境下,电流接线端子易受潮,端子螺栓和垫片发生严重锈蚀,长期运行导致电流互感器二次回路开路。现场运行当中,电流二次回路接触不良的现象比较多见,故防止电流回路开路应以此为主，当然人为因素也不可小视。

（二）如何对故障进行检查和判断

1、二次回路开路故障的伴随现象

   （1） 回路仪表指示异常，一般是降低或为零。用于测量表计的电流回路开路，会使 三相电流表指示不一致、功率表指示降低、计量表计转速缓慢或不转。如表计指示 时有时无，则可能处于半开路状态（接触不良）。 

   （2）TA 本体有无噪声、振动不均匀、严重发热、冒烟等现象，当然这些现象在负 荷小时表现并不明显。

    （3）TA 二次回路端子、元件线头有放电、打火现象。

    （4）继保发生误动或拒动，这种情况可在误跳闸或越级跳闸时发现并处理。

2、可采取的两种检查方法

     (1)观察二次侧输出电压值的方法。正常运行的电流互感器二次侧输出电压很低，最高值一般不超过10V。但当二次侧开路时，二次侧感应出的电压高达上千伏(一次侧电流越大，感应出的电压越高)。因此，可用二次侧输出电压值来判断其二次侧是否开路。具体做法如下：先用低压验电笔(预先在低压电路上验电证明是良好的)逐渐接近电流互感器端子箱或高压开关柜端子排上的电流回路三相接线端子。若氖泡发亮，则证明已开路；若不亮，再用万用表电压挡测量输出电压(为安全起见，应先从高一挡测起)。若电压高于正常值(一般不超过10V)。则证明已开路或不完全开路。

    (2)二次侧分流法。用此法可判断负载端子排至电流互感器二次线圈之间是否有开路现象。当二次负载阻抗小或一次侧负载很小时，二次侧输出电压往往很低，此时可用交流毫安表分别测u一0、v一0、w一0的分流值。若两相分流值相等，而另一相为零，则说明分流为零的一相已开路。

如果将上述两种方法并用，且注意三相测量数值的分析，更有助于正确判断。

（三）电流互感器TA二次开路的后果 

  由于铁芯的严重饱和，将产生以下后果： 

  （1） 由于磁通饱和，电流互感器的二次侧产生数千伏的高压，而且 磁通的波形变成顶波，使二次的感应电势出现尖顶波，对二次绝缘构成威胁，对于设备和运行人员产生危险。

  （2） 由于铁芯的骤然饱和，铁芯损耗增加，电流互感器严重发热， 可能损坏绝缘。 

  （3） 将在铁芯中产生剩磁，使电流互感器的比差和角度增大，影响 计量的准确性。 实际上，有时发现电流互感器的二次开路后，并没有发生异常现象。 其主要原因是因为一次负荷回路中没有负荷电流或负荷很轻；这时的励磁电流很小，铁芯没有饱和，因此不会发生异常现象。

三、电流互感器二次开路故障的处理和防范

（一）电流互感器二次开路故障的处理

    (1)发现电流互感器二次开路，应先分清故障属哪一组电流回路，开路的相别，对保护有无影响，汇报调度，解除可能误动的保护。

    (2)尽量减少一次负荷电流，若电流互感器严重损伤，应转移负荷，停电检查处理(如有旁路，可采用旁路供电，保证供电的可靠性)。

    (3)尽量设法在就近的试验端子上，将电流互感器二次短路，再检查处理开路点，短接时应使用短路专用短接线，短路应妥善可靠，禁止采用熔丝或一般导线缠绕。并按图纸进行。

    (4)注意短接时的现象，若短接时有火花，则说明短接有效，故障点就在短接点以下的回路中，可进一步查找，若短接时无火花，可能是短接无效。故障点可能在短接点以前的回路中，可以逐点向前变换短接点，缩小范围。

    (5)在故障范围内，应检查容易发生故障的端子及元件，检查回路有工作时触动过的部位 。 对检查出的故障，能自行处理的可立即处理，然后投入所退出的保护，若开路点在互感器本体的接线端子上，应停电处理。若是不能自行处理的或不能自行查明的故障，应汇报上级， 派人检查处理。此时应先将电流互感器二次短路，或转移负荷，停电处理。

    (6)在短接二次回路时，工作人员一定要坚持操作监护制，一人操作，一人监护。与带电设备保持适当的安全距离。操作人员一定要穿绝缘靴、戴绝缘手套和带绝缘把手的工具。禁止在电流互感器与短路点之间的回路上进行任何工作。

但是当电流互感器发生下列故障时，应立即汇报上级，并切断电源再行处理。

    ①内部发出异味、冒烟、着火。

    ②内部有放电现象、声音异常或引线与外壳间有火花放电现象。

    ③主绝缘发生击穿，造成单相接地故障。

    ④充油式电流互感器漏油、漏胶。

（二）电流互感器二次开路的预防措施

1日常防范

    （1为了防止电流互感器二次开路产生不安全因素，互感器二次侧仪表拆下检修时，必须把互感器二次用导线短接才能通电运行。电流互感器二次回路不能串接保险丝，否则一旦保险丝熔断就造成二次开路运行产生高电压。

    （2电流互感器二次回路中的仪表必须串联连接，且串联的表不宜过多（一般不超过三只）连接导线也不宜过细，以免影响到计量精确度。

2设计电路预防

电流互感器二次开路运行不容易被发现，为了方便运行人员及早发现并及时处理，就必须从技术上给与解决。如果开关柜没有装计算机监控系统，只要在电流互感器的二次侧与地间接串联电阻R1、R2。两端并安一个发光二极管，并设一个调压器来稳定二极管电压，就可以通过安装在盘面上的发光二极管来观察而二次是否开路。如果变电所装有计算机监控系统，现设计控制电路（如图1）。这是把继电器KM的常开触点引入如图柜遥控板，在主机增设定义即可，检测原理有：由于R1的电阻值大于仪表活电流互感器的内阻抗，因此接入此电路不会影响原来的测量精度，也不会影响保护动作的正确性。正常工作时仪表或电流继电器的阻抗很小，二次电流几乎全部流过仪表或继电器。如果电路互感器二次开路，则二次电流通过R1、R2流回，在R2上取得一电压信号和微弱电流（一般为5~8mA)。此时发光二极管发光火KM动作，遥控信号传入主控室，通知运行人员电流互感器二次开路。

总结

电流互感器二次回路开路在电流互感器设备故障中属于一种常见的故障。这种情况的产生会直接影响电网的安全运行，降低电网运行的可靠性与安全性。现在在技术根本解决问题的能力还不够成熟。期待日后在技术上有更好的发展以减少事故的发生和损失。

目前事故发生的主要原因多是由于人的操作不当因素造成运行人员在对电气设备操作时应严格养成“操作前检查→操作→操作后复查”的良好习惯特别是对带有插头的设备操作后必须复查插头状态确保插头插正插好设备可靠运行。总之应落实“坚持预防为主落实安全措施确保安全生产”的一贯要求完善各项反事故措施防止事故的发生。

致  谢

首先，我要特别感谢我的本专业老师XXX老师，是X老师指引我们开始了专业学习的生涯，我们在他的细心教导下，都非常的认真学习，为我们在以后的学习生活中都奠定了一个良好的基础。在吉林交通职业技术学院学习这一年多，我不仅在本专业上得到了各位老师的辅导，学到了受益终生很实用的专业知识，更重要的是在大学的生活中我学会了如何做人，如何与人相处。

其次谨向我的父母和家人表示诚挚的谢意。他们是我生命中永远的依靠和支持，他们无微不至的关怀，是我前进的动力；他们的殷殷希望，激发我不断前行。没有他们就没有我，我的点滴成就都来自他们。还有让我依依不舍的还有各位学友、同门和室友。在我需要帮助的时候，他们都能伸出温暖的双手，鼎立襄助。能和相遇、相交、相知是人生的一大幸事。

最后，要深深感谢家人对我学业的全力支持，你们的期待与鼓励是我前进的最大动力。

大学时光是短暂的，记忆是永恒的!最后，衷心祝愿我亲爱的朋友们：生活幸福，天天快乐!

参考文献

    [1]苏章希 ,郭经洲 .电流互感器二次开路的危害及预防.《电世界》.2007年.第5期.33-35页　

[2]杨娜. 电流互感器的二次回路.《中国电子商务》.2012年.第23期.231-231页

[3]唐靖. 电流互感器二次回路开路分析.《科技与企业》.2012年.第10期.140-140页

    [4]蔡德煌. 互感器在变电运行中的应用.《中国高新技术企业.2012年.第18期.113-114页

    [5]谭晓.变电站电流互感器安装试验方法分析.《中国高新技术企业》.2012.年.第16期.114-116页