互感器在運(yùn)行中的常見(jiàn)故障與處理方法

程斌 王海峰 于強(qiáng)

摘 要:本文介紹了互感器的結(jié)構(gòu)以及其工作原理,并主要闡述了互感器在日常運(yùn)行中的故障現(xiàn)象和處理方法。

關(guān)鍵詞:互感器一次側(cè)二次側(cè)開(kāi)路事故處理

中圖分類號(hào):TM93 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)05(c)-0072-01

互感器是按比例變換電壓或電流的設(shè)備。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓(100V)或標(biāo)準(zhǔn)小電流(5A或1A,均指額定值),以便實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x表、保護(hù)設(shè)備及自動(dòng)控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。同時(shí)互感器還可用來(lái)隔開(kāi)高電壓系統(tǒng),以保證人身和設(shè)備的安全。

目前,電力系統(tǒng)中使用的電流互感器(CT)一般為電磁式,電流互感器原理與變壓器類似也是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作,變壓器變換的是電壓而電流互感器變換的是電流罷了。接被測(cè)電流的繞組,稱為一次繞組(或原邊繞組、初級(jí)繞組);接測(cè)量?jī)x表的繞組,稱為二次繞組(或副邊繞組、次級(jí)繞組)。電流互感器一次繞組電流與二次繞組的電流比,叫實(shí)際電流比。電流互感器在額定工作電流下工作時(shí)的電流比叫電流互感器額定電流比,用Kn表示。Kn=一次電流/二次電流 電流互感器的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心以及構(gòu)架、殼體、接線端子等組成。其工作原理與變壓器基本相同,一次繞組的匝數(shù)(N1)較少,直接串聯(lián)于電源線路中,一次負(fù)荷電流通過(guò)一次繞組時(shí),產(chǎn)生的交變磁通感應(yīng)產(chǎn)生按比例減小的二次電流;二次繞組的匝數(shù)(N2)較多,與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負(fù)荷(Z)串聯(lián)形成閉合回路,由于一次繞組與二次繞組有相等的安培匝數(shù),電流互感器額定電流比電流互感器實(shí)際運(yùn)行中負(fù)荷阻抗很小,二次繞組接近于短路狀態(tài),相當(dāng)于一個(gè)短路運(yùn)行的變壓器。電流互感器在正常運(yùn)行中,二次回路不得開(kāi)路。

電磁感應(yīng)式電壓互感器其工作原理與變壓器相同,基本結(jié)構(gòu)也是鐵心和原、副繞組。特點(diǎn)是容量很小且比較恒定,正常運(yùn)行時(shí)接近于空載狀態(tài)。電壓互感器本身的阻抗很小,一旦副邊發(fā)生短路,電流將急劇增長(zhǎng)而燒毀線圈。為此,電壓互感器的原邊接有熔斷器,副邊可靠接地,以免原、副邊絕緣損毀時(shí),副邊出現(xiàn)對(duì)地高電位而造成人身和設(shè)備事故。測(cè)量用電壓互感器一般都做成單相雙線圈結(jié)構(gòu),其原邊電壓為被測(cè)電壓(如電力系統(tǒng)的線電壓),可以單相使用,也可以用兩臺(tái)接成V-V形作三相使用。實(shí)驗(yàn)室用的電壓互感器往往是原邊多抽頭的,以適應(yīng)測(cè)量不同電壓的需要。供保護(hù)接地用電壓互感器還帶有一個(gè)第三線圈,稱三線圈電壓互感器。三相的第三線圈接成開(kāi)口三角形,開(kāi)口三角形的兩引出端與接地保護(hù)繼電器的電壓線圈聯(lián)接。正常運(yùn)行時(shí),電力系統(tǒng)的三相電壓對(duì)稱,第三線圈上的三相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之和為零。一旦發(fā)生單相接地時(shí),中性點(diǎn)出現(xiàn)位移,開(kāi)口三角的端子間就會(huì)出現(xiàn)零序電壓使繼電器動(dòng)作,從而對(duì)電力系統(tǒng)起保護(hù)作用。線圈出現(xiàn)零序電壓則相應(yīng)的鐵心中就會(huì)出現(xiàn)零序磁通。為此,這種三相電壓互感器采用旁軛式鐵心(10kV及以下時(shí))或采用三臺(tái)單相電壓互感器。對(duì)于這種互感器,第三線圈的準(zhǔn)確度要求不高,但要求有一定的過(guò)勵(lì)磁特性(即當(dāng)原邊電壓增加時(shí),鐵心中的磁通密度也增加相應(yīng)倍數(shù)而不會(huì)損壞)。電磁感應(yīng)式電壓互感器的等值電路與變壓器的等值電路相同

在電力系統(tǒng)中,互感器在日常運(yùn)行時(shí),當(dāng)發(fā)現(xiàn)互感器有以下幾種狀況時(shí):(1)電壓互感器高壓側(cè)保險(xiǎn)連續(xù)兩次熔斷。(2)互感器內(nèi)有嚴(yán)重放電聲。(3)互感器與嚴(yán)重發(fā)熱、冒煙、發(fā)出焦味。(4)危及人身和設(shè)備安全。(5)引線與外殼有火花放電。(6)互感器外殼破例,要緊急停運(yùn)互感器。對(duì)于互感器來(lái)說(shuō)在日常運(yùn)行的故障主要有兩方面,一是電壓互感器保險(xiǎn)熔斷,另一種是電流互感器二次側(cè)開(kāi)路。這兩種只要方法得當(dāng)處理及時(shí),不影響整個(gè)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。

作為運(yùn)行人員,當(dāng)看聽(tīng)到警鈴響,同時(shí)看到“PT斷線”或“電壓回路故障”信號(hào)發(fā)出;相應(yīng)電壓表指示到零;有、無(wú)功指示降低或直接為零時(shí),我們應(yīng)該知道電壓互感器的保險(xiǎn)熔斷,應(yīng)立即停運(yùn)可能誤動(dòng)保護(hù)及自動(dòng)裝置,判明故障電壓互感器,然后帶備用一次和二次的備用保險(xiǎn)和工具檢查互感器。進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后,我們應(yīng)該先檢查二次保險(xiǎn)是否熔斷或跳閘,如果二次保險(xiǎn)熔斷可以換上備用保險(xiǎn)或合上開(kāi)關(guān)試送一次,不成功不能再送,此時(shí)應(yīng)通知檢修人員處理。如果二次保險(xiǎn)正常、一次側(cè)保險(xiǎn)熔斷,應(yīng)將電壓互感器停電,若熔斷兩相或一相熔斷更換保險(xiǎn)后再次熔斷應(yīng)該檢測(cè)絕緣是否合格無(wú)問(wèn)題后,更換保險(xiǎn)方可重新投入運(yùn)行。如果上述方法不能排除電壓互感器的故障,此時(shí)我們應(yīng)當(dāng)確定電壓互感器內(nèi)部發(fā)生故障。電壓互感器內(nèi)部放生故障常會(huì)引起火災(zāi)或爆炸,當(dāng)我們確認(rèn)電壓互感器內(nèi)部故障后,應(yīng)使用電源斷路器將故障電壓互感器切斷,此時(shí)嚴(yán)禁用隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)故障電壓互感器。因隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧能力,若用隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)故障,還可能引起母線短路,使設(shè)備損壞或造成人身傷亡事故。電壓互感器上都不裝開(kāi)關(guān),如果直接用電源短路器切除故障就會(huì)直接影響用戶供電,所有要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)處理。若時(shí)間允許先進(jìn)行必要的倒母線操作,使來(lái)開(kāi)故障電壓互感器設(shè)備時(shí)不影響系統(tǒng)供電。若互感器著火、冒煙,來(lái)不及進(jìn)行倒母線時(shí),應(yīng)立即來(lái)開(kāi)該母線電源線短路器,然后來(lái)故障電壓互感器隔離開(kāi)關(guān)隔離故障,再恢復(fù)母線運(yùn)行。

電流互感器在正常運(yùn)行中,二次回路接近于短路狀態(tài),一般為無(wú)聲,電流互感器故障時(shí)常伴有聲音和其他現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)電流互感器二次突然開(kāi)路時(shí),在二次線圈產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢(shì),其峰值可達(dá)幾千伏以上,危及在二次回路上工作人員生命和設(shè)備安全,而且高壓可能電弧起火花。其次,由于鐵芯的磁通急劇增加,達(dá)到高飽和狀態(tài)。鐵芯損耗發(fā)熱嚴(yán)重,可能損壞電流互感器的二次繞組。此時(shí),因磁通密度增加引起非正弦,使硅鋼片震動(dòng)極不均勻,從而發(fā)生較大的噪聲。我們運(yùn)行人員在系統(tǒng)運(yùn)行中,當(dāng)我們聽(tīng)到警鈴響,看到“CT斷線”或“電流回路故障”信號(hào)發(fā)出;相應(yīng)電流表指示到零,有功、無(wú)功指示降低,電度表讀數(shù)減少;故障電流互感器聲響異常,嚴(yán)重時(shí)開(kāi)路點(diǎn)與火花放電聲和焦臭味。這時(shí)我們應(yīng)該停運(yùn)可能誤動(dòng)的保護(hù);對(duì)CT二次回路進(jìn)行檢查,尋找開(kāi)路點(diǎn);在查找過(guò)程中應(yīng)穿絕緣靴,帶絕緣手套;設(shè)法降低電流,做好安全措施后將故障電流互感器二次側(cè)短路,如果短路后仍有異常響聲,說(shuō)明電流互感器內(nèi)部開(kāi)路,應(yīng)申請(qǐng)停電處理。

互感器是電力系統(tǒng)中不可或缺的基本器件,在日常運(yùn)行中出現(xiàn)的故障只要處理及時(shí)、方法正確就可以避免對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)造成影響。以上是本人運(yùn)行工作幾年總結(jié)出的關(guān)于互感器在日常運(yùn)行中出現(xiàn)故障的處理經(jīng)驗(yàn),希望對(duì)廣大電氣運(yùn)行運(yùn)行人員有所幫助。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙修明.測(cè)量用互感器[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1986.

[2] 劉慶余.互感器校驗(yàn)的原來(lái)與檢定[M].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,1988.

[3] 劉從愛(ài).互感器與相序?yàn)V過(guò)器[M].北京:水利電力出版社,1991.

[4] 林湘寧,劉灑.電力系統(tǒng)自動(dòng)化[M].中國(guó)電力出版社,2003.