陳永琪

淺談雙抽頭式電流互感器二次接線方式

陳永琪

介紹了雙抽頭式電流互感器的工作原理和正確的接線方式，通過對錯誤接線方式的分析，同時結合工程實際應用情況，提出了合理的建議。

電流互感器；雙抽頭；變比；接線方式

0 引言

鐵路牽引變電所中，通常采用固定變比的電流互感器采集二次電流用以電能計量、電流測量及微機保護。近年來，隨著高速鐵路及客運專線的蓬勃發(fā)展，為了滿足鐵路運營方式的改變導致負荷增大的需要，節(jié)省重新購置電流互感器的資金投入和更換電流互感器的時間投入，雙抽頭式電流互感器在220 kV牽引變電所中得到了更加廣泛的應用。

雙抽頭式電流互感器是一次繞組固定不變，二次繞組有2個抽頭的電流互感器，其優(yōu)點是擁有2個變比（大小為2倍的關系），使用這種電流互感器可以根據(jù)具體負荷電流大小，調整二次接線端子的接線，從而改變其變比，而不需要更換電流互感器，給運營提供了方便。

1 雙抽頭式電流互感器的結構和接線方式

1.1 雙抽頭式電流互感器的結構原理

雙抽頭式電流互感器由固定不變的一次繞組和繞在同一鐵心上且頭尾相連的2個二次繞組組成。2個二次繞組匝數(shù)相等，繞向一致，繞組兩端及中間連接處引出3個接線端子，分別為s1、s2、s3。其電氣原理圖如圖1所示。設一次繞組的匝數(shù)為N1，一次電流為I1，2個二次繞組的匝數(shù)分別為、，=，二次電流為′，Z為電流互感器二次負載（電度表、測量表計或微機保護裝置電流回路的阻抗）。

圖1 雙抽頭式電流互感器電氣原理圖

由圖1 a可以看出，當二次負載Z連接在s1和s2時，鐵心中的磁勢平衡方程式為

此時，流過電流互感器的一次電流與二次電流的比例關系為

由圖1 b可以看出，當二次負載Z連接在s1和s3時，鐵心中的磁勢平衡方程式為

因為2N′=2N′′，所以此時流過電流互感器的一次電流與二次電流的比例關系為

比較式（2）和式（4）可以看出，當二次負載Z接在電流互感器s1和s3時，電流互感器的變比為Z接在s1和s2時的2倍。

1.2 雙抽頭式電流互感器的接線方式

從雙抽頭式電流互感器的結構和原理可以得到該類電流互感器的正確接線方式：當使用電流互感器小變比時，從s1、s2引出到負載對應的端子；當使用電流互感器大變比時，從s1、s3引出到負載對應的端子，s2應懸空。

以哈大高鐵文官屯220 kV牽引變電所為例，220 kV電流互感器額定變比為500/1、1 000/1。投運初期設計院按照流互變比為500/1計算整定值，根據(jù)前面論述，變電所投運前應該將二次線從s1、s2引出接至電度表或保護裝置相應的端子，s3端子應懸空。如果此后運行方式發(fā)生改變，上線列車大幅增多，該電流互感器預留將變比調整為1 000/1的條件，改造時將二次線從s1、s3引出至電度表或保護裝置相應的端子，s2端子懸空，并調整相應的整定值即可。

那么，雙抽頭式電流互感器在使用過程中有一個端子懸空并未違背“電流二次回路嚴禁開路”這一基本原則，這是因為以s1、s2、s3為引出點的二次繞組共用一個鐵心。雖然s3端子空著，但在s1和s2端子之間有二次電流存在，其產(chǎn)生的二次磁通對一次磁通同樣起去磁的作用，所以不會在2個端子之間感應出高電壓，不會產(chǎn)生破壞互感器絕緣的熱量，也不會影響電流互感器的角差和比差。

2 雙抽頭式電流互感器錯誤接線方式分析

2.1 雙抽頭式電流互感器的錯誤接線方式

筆者在試驗過程中發(fā)現(xiàn)，牽引變電所初期投運時，一般使用雙抽頭式電流互感器的小變比，作業(yè)隊施工技術人員在接完s1、s2端子上的二次線后，往往擔心s2和s3兩個端子之間空著沒有導線連接違背了“電流互感器二次回路嚴禁開路”的基本原則，鐵心磁通飽和而感應出極高電壓，于是就仿照多鐵心多次級的電流互感器那樣，畫蛇添足地將s2和s3兩個端子用導線短封起來或將s3重復接地（接地與短封效果相同），如圖2所示。這種錯誤的接線方式使電流互感器的變比發(fā)生很大的改變，造成嚴重的計量、測量、保護誤差，留下了極其嚴重的安全隱患。

2.2 錯誤接線方式所產(chǎn)生的后果

如圖2所示，設一次繞組的匝數(shù)為N1，一次電流為I1，2個二次繞組的匝數(shù)分別為2N′、2N′′，N2′=N2′′。二次電流為I2′，s2和s3之間的電流為I2′′，Z為二次負載。當一次繞組通過交流電流I1時，鐵心中的磁勢方程式為

此時，流過電流互感器的一次電流與二次電流的比例關系為

由式（6）可以看出，在使用這種電流互感器的s1和s2接線時，若s2和s3端子短封或將s3端子重復接地，則電流互感器的二次電流I2由流過電度表或保護裝置電流線圈的電流2I′和流過短封導線的電流組成，一次電流I1等于額定變比乘以2個二次繞組電流之和。由于二次電流沒有全部通過電度表或保護裝置等負載，僅有2I′流過電度表或保護裝置，2I′′并沒有計入電流采樣，故二次采樣電流要小于正確接線的計算電流，因此造成了電能計量或保護裝置電流采樣差錯。

由于用于短封s2和s3端子的連接導線（或接地線）的阻抗遠大于電度表或保護裝置電流二次回路的阻抗，所以2I′′在數(shù)值上要大于2I′，也就是說實際采集到的電流2I′要遠遠小于正確接線的二次電流I2。

圖2 雙抽頭式電流互感器錯誤接線圖

筆者在武廣客運專線廣州南220 kV牽引變電所做過試驗，該變電所采用的電流互感器為雙抽頭式電流互感器，變比為750/1（二次線接s1和s3時變比為1 500/1），將測試線由s1和s2端子引出，s3端子懸空，試驗結果顯示互感器角差和比差均誤差符合相關標準。然后將s2和s3端子用導線短封，試驗結果如表1所示。

表1 武廣客運專線廣州南220 kV牽引變電所錯誤接線時試驗數(shù)據(jù)表

由表1數(shù)據(jù)可以得出，當發(fā)生錯誤接線時，實際流入電度表或保護裝置的二次電流不到理論值的一半，而計算出來的互感器變比為額定變比的2.5倍左右。該種接線方式造成的后果就是導致采樣電流大大減小。對于計量回路來說，這屬于變相的“偷電”行為，將會給供電局和鐵路運營單位帶來很大的經(jīng)濟損失。對于保護回路來說，采樣電流減小會影響電氣故障時保護裝置正確的動作，存在牽引變電所內或接觸網(wǎng)電氣設備燒毀的風險。

3 相關建議

（1）電流互感器供貨商應在雙抽頭式電流互感器二次端子箱內明顯位置加上警示語：“當使用s1和s2時，s2和s3端子之間不得短接且s3端子不得重復接地”。

（2）項目部技術主管部門需給施工班組做好技術交底，對這種新技術、新工藝要進行特別的培訓和宣貫，讓一線員工從原理上掌握每件設備的施工方法。

（3）在雙抽頭式電流互感器投運前的交接試驗中一定要進行升流試驗（一次通流），確保互感器變比正確無誤。

（4）送電前要做好檢查工作，特別是電流、電壓回路，一定要逐個檢查，防止試驗后現(xiàn)場施工人員為了害怕“電流回路開路”而恢復不該有的短封線或接地線。

4 結語

電氣化鐵路牽引變電所內的設備隨著鐵路的發(fā)展也發(fā)生了日新月異的變化，現(xiàn)場運行的電氣設備種類越來越多，產(chǎn)品更新也越來越快，這就要求技術人員適時地進行技術總結分析，從結構和原理上了解新型產(chǎn)品的性能、指標，并能給基層施工人員做好技術交底，這樣才能確保牽引變電所內電氣設備安全可靠的運行。

The working principle and correct wiring mode for double tap current transformer are introduced, and adequate proposals are put forward on basis of analysis of wrong wiring mode and with reference of actual engineering application.

Current transformer; double tap; transformation ratio; wiring mode

U224.2+4

B

1007-936X(2015)02-0025-03

2014-08-28

陳永琪.中鐵電氣化局集團第一工程有限公司，工程師，電話：13921176567。