浅析电流互感器极性接反的危害与判别方法

浅析 电流互感器极性接反的危害 与判别方法

李伟

中铁电气 化铁路运营 管理有限 公司 江苏省徐州市 221018

摘要：电流互感器极性如不正确，将会使接入该回路的具有方向性的仪表如功率表、电能表等指示错误，以及使方向性继电保护失去作用甚至误动作，例如：“电流互感器极性接反”能造成主变压器差动误动、馈线保护拒动而中断供电。

关键词：电流互感器极性、功率因数角的判别

0引言

“电流互感器极性接反”是设备安装或试验后恢复接线错时误造成，运行中的设备用仪器校验极性必须停电，所以探讨简易的方法：不停电通过查看分析功率因数角即可判断电流互感器极性是否正确很有实用意义。

1电流互感器极性接反危害浅析

1.1极性接反造成差动保护动作

从电磁感应原理知道，电流互感器是有极性的，即同名端，变压器差动回路的电流互感器指向母线侧还是变压器侧，将对变压器差动电流的计算结果正确与否有直接影响，供电系统正常的相序为正序，也就是与A相为基准，B相比A相超前120°，C相比A相滞后120°，如果变压器任何一侧的电流互感器出现极性接错的情况，就会形成差电流，导致变压器差动保护误动作。

例如：1、2009年合武线长安集变电所主变侧电流互感器4LH极性接反，一、二次侧电流向量和得出差流电流（正常运行差流电流应为0），导致3#、4#主变差动保护动作。

2、2019年青阜线青町变电所试投运时主变侧电流互感器9LH、11LH极性接反，导致1#主变差动保护动作。

1.2、馈线侧电流互感器极性接反造成阻抗保护拒动

当馈线侧电流互感器极性接反会导致馈线距离保护和故障测距误动，或者故障报告不准。因为馈线距离保护和测距装置电流向量的采集都由馈线电流互感器测量而来，流互极性接反将会使阻抗角计算出错，从而造成保护误动。

正常馈线负荷角度一般在0-90之间，当电流互感器极性接反时负荷角度偏转增加180°，此时负荷角就为180°-270°，而在阻抗保护特性图中，四边形特性阻抗在第三象限完全拒动，平行四边形特性图中阻抗动作区大大减小。会使故障动作值很低无法起到正常保护的作用。

例如：开通运行至2010年合肥客分区兼开闭所馈线侧电流互感器1LH、2LH极性接反，导致271DL运行2年阻抗保护从未动作（拒动）。当馈线侧流互极性接反则会导致馈线距离保护的拒动，或者故障报告的不准确，因为馈线距离保护和测距装置电流向量的采集都由馈线流互测量而来，流互极性的接反将会使阻抗角计算出错，从而造成保护的拒动。

2电流互感器极性传统的判别方法

测量电流互感器的极性的方法很多，我们在工作时常采用的有以下三种试验方法：①直流法；②交流法；③仪器法；④通过功率因数角的简易判别极性。一般线路都采用减极性，如果测得流互为加极性则电流互感器二次线会接反，具体按设计说明校正极性。

2.1直流法

用1.5～3V干电池将其正极接于互感器的一次线圈L1，干电池负极接互感器的一次线圈L2，互感器的二次侧K1接指针式毫安表正极，互感器的二次侧K2接毫安表负极，接好线后，将K合上指针式毫安表指针正偏，将K拉开后指针式毫安表指针负偏，说明互感器接在电池正极上的端头与接在毫安表正端的端头为同极性，即L1、K1为同极性即互感器为减极性，如指针摆动与上述相反为加极性，减极性为正确接法。

2.2交流法

U₁为二次U侧电压，U₂为一次侧电压，L₁、L₂为一次侧线圈，K₁、K₂为二次侧线圈。将电流互感器一次线圈的L₂和二次侧K₂用导线连接起来，在二次侧通以1～5V的交流电压(用小量程)，用10V以下的电压表测量U₂及U₃的数值若U₃=U₁-U₂为减极性。U₃=U₁+U₂为加极性。

2.3仪表法

一般的互感器校验仪都有极性指示器，按仪器操作程序在测量前先检查仪器极性，再按仪器使用方法接线，若指示器没有指示则说明被试电流互感器极性为正确的减极性。

2.4通过功率因数角的简易判别极性

2.4.1馈线侧电流互感器极性接反的功率因数角判定法

功率因数角的分类：电工学中功率因数角是有功功率和视在功率的夹角。它是反映该馈线线路端口处电压与电流的相位差。理论依据：功率因数角的测量原理是检测输入信号为线电压和线电流，即Uca 与Ib或Ubc与Ia或Uab与Ic，他们之间的夹角θ和待测量角ψ的对应关系如下图：

图1 相角ψ与θ角对应关系

从图1中可以看出，当电路

纯阻性时ψ=0°

感性ψ=0°～90°之间

容性ψ=0°～—90°之间

纯感性时ψ=90°

纯容性时ψ=—90°

2.4.2根据上述线路感性和容性特征，分析电力机车通过时，功率因数角有以下四种情况：

①当变电所未投入电容补偿情况下，普通电力机车通过时，功率因数角应该在第一象限。

②当变电所未投入电容补偿情况下，对于动车组采用机车自动动态补偿通过时，功率因数角在第四象限。

③当变电所未投入电容补偿情况下，同一供电臂内普通电力机车和动车组两种车型同时通过时，阻抗角在0°左右。

④当变电所投入电容补偿情况下，普通电力机车通过时，阻抗角在第一、四象限。（动车组线路不投入动态补偿）

电气化铁路线路是即有感性也有容性，因此他的负荷角（功率因数角）在一、四象限区间。当功率因数角在二、三象限时则电流互感器极性接反。

2.4.3在保护装置里查看功率因数角

查看功率因数角一定要选择电力机车通过时。因为线路没有电力机车通过时基本无电流，所以也就没有阻抗角，而装置此时也会显示一个角度，这个角度是设定的一个固定量不具有实际的意义。

2.4.4在故障报文信息中查看阻抗角

当线路发生短路故障时，在故障报告中会有阻抗角显示。

例如： 1、2020年08月20号某变电所211断路器跳闸，阻抗一段动作，跳闸数据电阻R=1.50Ω、电抗：X=3.55Ω、阻抗角θ=67.1º。。

2、2020年09月12日某变电所213断路器跳闸U=69.62V，I=2.14A，Z=32.85Ω，阻抗角θ=51.2º。

3、2020年11月02号某变电所212断路器跳闸，U=38.69V，I=1.98A，Z=19.63Ω，阻抗角θ=63.1º 。

上面三个例子可以看出当线路发生供电故障时，故障报告都会出具阻抗角，根据历年跳闸故障报告可以看出接触网馈线故障阻抗角都在第一象限。当故障报告中，阻抗角偏移到第三象限时，可以判断为馈线电流互感器极性接反。

3结束语

对于新建成的电气化铁路线，施工单位要进行详细的整组传动极性效验，验收单位严把验收关；变压器初次投运时要及时查看保护装置显示的差电流；对于流互极性接反导致馈线阻抗保护拒动的，在运行初期要安排专人定时查看保护装置上的功率因数角度，并进行认真详细的统计分析，如果发现角度经常出现在90°到270°之间的要及时安排计划进行专项的检查，防止发生保护拒动，造成越级跳闸等更为严重的事故。

参考文献

[1]秦曾荒. 电工学电工技术. 高等教育出版社，2013

[2]郭勤俭、杨卫国. TA21型牵引变电所安全监控与综合自动化系统说明书（成都交大许继电气有限责任公司），2005

[3]国电南自微机变压器保护测控装置技术说明书、微机馈线保护测控装置技术说明书（国电南自）2010