电流互感器二次故障

电流互感器二次侧开路的现象及处理

提到电流互感器（简称CT），相信大家自然而然会想起一句话——“电流互感器二次侧不允许开路”。但是对于大多数初学者，这句话也只是知其然并不知其所以然。下面我将和大家一起，从电流互感器的工作原理入手，分析CT二次侧开路的现象及处理方法。

一、电流互感器的工作原理

电流互感器的等效电路如图1所示，Lu为励磁阻抗，R、L分别为归算到一次绕组的负荷电阻和电抗。互感器正常工作时，由于二次阻抗很小，接近于短路状态，一次电流所产生的磁化力大部分被二次电流所补偿，总磁通密度不大，二次绕组电势也不大。当电流互感器开路时，二次阻抗无限增大，二次绕组电流等于零，二次绕组磁化力等于零，总磁力化等于原绕组的磁化力（I0N0=I1N1）。简而言之，就是一次电流完全变成了励磁电流，使电流互感器的铁芯骤然饱和，此时铁芯中的磁通密度可高达1.8T以上。

二、引起电流互感器二次回路开路的原因

1、交流电路回路中的实验接线端子，由于结构和质量上的缺陷，在运行中发生螺杆与铜板螺孔接触不良，造成开路；

2、电流回路中的试验端子连接片，由于连接片胶木头过长，旋转端子金属片未压在连接片的金属片上，而误压在胶木套上，造成开路；

3、检修工作中失误，如忘记将继电器内部触头接好，或误断开了电流互感器二次回路，或对电流互感器本体试验后未将二次接线接上等；

4、二次线端子触头压接不紧，回路中电流很大时，发热烧断或氧化过热而造成开路。

三、电流互感器二次侧开路的现象

电流互感器二次回路开路时，对于不同的回路分别产生下列现象：

1、电流互感器存在有“嘟嘟”的异常响声；

2、电流互感器本体有严重发热，并伴有异味、变色、冒烟现象； R

L Lu iu i1 i2

图1 电流互感器等效电路图

3、开路故障点有火花放电声、冒烟和烧焦的现象，故障点出现异常的高电压；

4、继电保护及自动装置发生误动或拒动；

5、仪表、电流表、继电保护等冒烟烧坏。

ｌ　三　皇　Ｄ．ａｎｑｉｇｏｎｇｃｈｅｎｇ　ｙｕ　Ｚｉｄｏｎｇｈｕａ　

电流互感器二次侧过电压保护　

胡振国　

（大唐林州热电有限责任公司，河南林州４５６５６１）　

摘要：电流互感器二次侧开路是电力系统运行的常见故障，也是最危险的故障之一。在总结分析多起电力系统电流互感器二次侧开路事　

故的典型事例，并对电流互感器的开路原因和其伴随现象进行分析后，提出了加载电流互感器二次侧过电压保护器的解决方案。可以有效抑制　

发电厂和变电站因电流互感器二次开路引起的事故，从而保证电力系统的安全运行。　

关键词：电力系统；电流互感器；过电压保护；安全运行　

１　电流互感器及其故障危害　表１一些由于电力系统电流互感器二次侧开路事故的典型事例　

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，而进行电流转换的互感器为电流互感器，简称为ＣＴ。　

电流互感器（ＣＴ）广泛应用于一次电流的测量与控制，正常工　

作时互感器二次侧处于近似短路状态，输出电压很低。在运行中如　

果二次绕组开路或一次绕组流过异常电流（如雷电流、谐振过电　

流、电容充电电流、电感启动电流等），都会在二次侧产生过电压。　

电流互感器二次侧开路是电力系统运行的常见故障，也是最　

危险的故障之一。倘若电流互感器二次侧发生开路，交变的磁通在　

二次侧将感应出很高的电压，其峰值可达几千伏甚至上万伏，严重　

威胁人身和设备的安全（表１），而且导致继电保护装置可能因无　

电流而不能反映故障，对于差动保护和零序保护，则可能因开路时　

产生不平衡电流而误动作。因此，电流互感器在运行时二次侧严禁　

开路。　以上统计材料见水利电力部东北勘测设计院“关于电流互感　

电流,互感器安装要求及二次,开路,故障的处理为什么电流互感器二次侧不能开路

电流互感器安装要求及二次开路故障的处理 1.按图施工，接线正确，导线两端编号标记应清楚，标号范围符合规程要求。

2.二次回路导线或电缆，均应采用铜线，电流互感器回路导线截面不应小于2.5mm2,电压互感器回路导线截面不应小于1.5mm2. 3.电流互感器出口第一端子排应选用专用电流端子，电流互感器不使用的二次绕组在接线板处应短路并接地。

4.盘、柜内二次回路导线不应有接头，控制电缆或导线中间亦不应有接头，如必须有接头时，应采用其所长的接线端子箱过渡连接。

5.电流互感器极性不能接反，相序、相别应符合设计及规程要求，对于差动保护用的互感器接线，在投入运行前必须测定两臂电流相量图以检验接线的正确性 6.二次回路导线排列应整齐美观，导线与电气元件及端子排的连接螺丝必须无虚接松动现象，导线绑把卡点距离应符合规程要求。

7.二次回路对地绝缘应良好，电压回路和电流回路之间不应有混线现象。

8.电流及电压回路，均应在互感器二次侧出口处一点接地。电压回路应有熔断器保护。

电流互感器即CT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CT是接近短路状态的。CT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，CT发热，CT线圈的绝缘也会因过热而被烧坏。还会在铁芯上产生剩磁，增大互感器误差。最严重的是由于磁饱和，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CT在任何时候都是不允许二次侧开路运行的。

电流互感器二次侧回路相间短路对线路差动保护的影响及对策

摘要：为了防止电流互感器二次回路相间短路造成保护装置误动作，通过对电流互感器二次侧回路发生短路时等值电路和相量图的分析，发现流入保护装置的短路相电流幅值减小，相角发生偏转。并以分析了其对差动保护的影响，并提出了利用负序电流判断回路短路故障的方法

关键词：电流互感器二次回路；短路；差动保护；负序电流

0引 言

电流互感器（TA）通过将一次的大电流转换为二次的小电流，用于保护、测量等。TA二次回路故障问题已成为影响继电保护正确动作率的一个主要原因[1]。目前对于TA二次回路开路的问题已有比较完善的防范措施，且开路事故较少[2]。而二次侧出现短路故障多，检查、防范措施较少，常造成保护装置误动作，因此有必要对此问题进行分析。本文提出通过观察、比较保护装置采集的电流与负序分量的方法，为运行人员及时发现TA二次回路相间短路提供一种新的思路。

1 TA 二次回路相间短路分析

1.1 TA二次回路等值电路

正常负荷情况下，对保护装置来说，TA是一个电流源，二次回路电缆阻抗和保护装置内部的电流回路阻抗可看做TA的负载。工频情况下，计算TA二次回路负荷时，可忽略电缆及保护装置电流回路电感，仅计其电阻[3]。

图1 为TA二次回路等效图：、、分别为 A、B、C三相TA的二次侧电流，其幅值大小相等，相位相差120°；、、为TA三相二次绕组电阻；、、为TA三相二次回路电缆的等值电阻；、、为TA三相二次回路电缆的等值电阻，、、为保护装置内三相电流回路的等值电阻，、、为流入保护装置的电流。

1.2 TA二次回路相间短路分析

当A相和B相的二次回路M 点和 N 点发生相间短路时，如图2所示, 为短路阻抗，为流经短路阻抗的电流，以M点为界可将A相回路等效电阻分为、，为短路时流入保护装置的电流，B相同理。