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官方商城在高壓電流互感器二次接線安裝中有可能出現(xiàn)這樣如下圖的錯誤接線:在二次線圈有中間抽頭電流互感器當采用小變比運行時(如圖1),誤將空置抽頭短接(如圖2),造成電流互感器接線故障并且嚴重影響電能計量。此時該互感器的工作狀態(tài)的分析和實際運行變比的判斷分析與驗證。
案例分析
我公司某客戶的110kV變電所,受電變壓器是華鵬16000千伏安110 kV /10kV、 Yn,/d11接線,計量點設在110kV側,電流互感器采用2×75/5電流互感器。在首次現(xiàn)場電能表校驗發(fā)現(xiàn)電能表計量功率嚴重小于10kV總柜功率表顯示功率。經多方檢查發(fā)現(xiàn)是電流互感器二次端子箱內接線錯誤(如圖2),及誤將原本不該接線的K2、K3短接。
在理想情況下電流互感器一次與二次的安匝數(shù)都應該相等,用公式 I1 N1=I2 N2表示,式中I1 I2為一、二次電流,N1、N2為一、二次線圈的匝數(shù)。
分析電流互感器在(如圖3)接線情況下的工作狀態(tài),此時互感器同樣也滿足磁勢平衡I1 N1=I2 N2。而因該電流互感器是2×75/5的互感器,二次線圈有中間抽頭而且線圈L1 L2與L2 L3的匝數(shù)相等,二次線圈N2=N21+N22、當N21= N22當該互感器按K=75/5正常接線時,磁勢平衡公式:I1 N1=I21 N21 ,變比: K=I1/I21=N21/N1當該互感器錯誤接線時,磁勢平衡公式I1 N1=I21' N21+I22 N22,,得:I1 =(I21' N21+I22 N22)/ N1, I1/ K=(I21'+I22),因I1/K=I2,所以I2=(I21'+I22)。
因電流互感器二次線圈L2是中間抽頭且L1 L2與L2 L3的匝數(shù)相等N21 = N22 當互感器一次通過一次電流時,在互感器二次線圈L1 L2與L2 L3的感應電勢相等,因此互感器二次的電流I21與I22的比值與它們的回路阻抗成反比,當互感器二次接線完成后它們的回路阻抗就確定并保持穩(wěn)定不受互感器的運行方式變化影響。此時該電流互感器計量回路I1 / I21'仍然保持線性關系,此時互感器的實際運行變比明顯增大。互感器實際運行變比可以通過二次線圈L1 L2與L2 L3的回路總阻抗的比值來計算(回路總阻抗=互感器二次線圈阻抗+外接二次回路阻抗),由于互感器二次回路阻抗很小,因此很難精確測量兩回路的阻抗之比,因此很難計算出此接線(圖2)時的實際工作變比。
既然該互感器在(圖2)接線的情況下的實際運行時仍然保持線性關系,那么可等廠休、或線路停電時,采用測量法來計算該互感器的工作變比,方法是:由于現(xiàn)場運行電流互感器變比為75/5,可用一臺75/5的標準電流互感器一次與現(xiàn)場運行電流互感器一次串連,二次接入模擬負載,用一臺0.1級電能表現(xiàn)場校驗的電流測量功能(測量精度0.5級)同時分別測量標準互感器與現(xiàn)場電流互感器計量回路的二次電流。計算標準互感器與現(xiàn)場電流互感器的二次電流比值,再用此比值乘以標準互感器變比得出實際運行中故障電流互感器的變比。
這樣既可以計算現(xiàn)場接錯線的電流互感器的變比還可以驗證此種情況下互感器的變比仍然保持良好的線性關系。
從表1數(shù)據(jù)可以看出,在電流互感器二次抽頭被短接后該互感器的變比發(fā)生了變化,而比值的線性并沒有發(fā)生變化,平均比值是5.94,因此該互感器實際工作變比可以用此式計算:5.94×75/5=445.5/5。
電流互感器匝間短路故障分析
在運行中的互感器發(fā)生二次線圈匝間短路故障時,該互感器的誤差如何變化？分析如下:
電流互感器的變比K=I1/I2=N2/N1, 當電流互感器二次線圈N2發(fā)生短路時N2匝數(shù)減少,而互感器的變比正比于N2。N2減小互感器變比也減小,互感器的誤差往正偏,及電流互感器的二次電流增大。
那么是不是電流互感器二次線圈N2短路匝數(shù)越多誤差越往正偏呢？可能并非如此,因為當互感器二次發(fā)生短路時N2是減小了,但是被短路的那幾匝線圈仍然繞在互感器的鐵芯而且構成自己的回路并且與原互感器二次線圈并聯(lián),在這回路中同樣會產生感應電流,因此發(fā)生二次繞組短路的電流互感器的磁勢平衡公式應該是:
I1 N1=I2 N2'+ ID ND , ND、ID分別是短路的匝數(shù)與短路匝中的電流。
當I2 = ID時,因為N2= N2 '+ ND,I1 N1=I2 N2'+ ID ND = I2 N2電流互感器誤差不變。
當I2 當I2 >ID時,因為N2= N2'+ ND,I1 N1=I2 N2'+ ID ND ,又因ID=YI2(Y為小于一的正數(shù))I1 N1=I2 N2'+YI2 ND=I2(N2'+ Y ND),因此N2>(N2'+ Y ND)電流互感器相當于匝數(shù)減少誤差變正。
由于電流互感器運行時二次都存在一定的負載,當互感器二次短路時短路點同樣有部分接觸電阻。在短路點處接觸電阻不大時,短路匝ND中的電流ID大多數(shù)情況下大于二次電流I2及I2
我們采用一只800/5穿心互感器,一次穿心一匝,二次繞組160匝。
實驗過程---保持二次線圈匝數(shù),將二次線圈中短路一個一匝、二個一匝、三個一匝和一個兩匝。模擬互感器在運行中匝間短路的現(xiàn)象,測量數(shù)據(jù)如表2;
由以上測試數(shù)據(jù)可以看出當互感器發(fā)生匝間短路時絕大多數(shù)情況下誤差往負偏即互感器二次電流減小將會導致電能表少計電量。
