一种基于自耦原理检查多抽头电流互感器二次接线的方法

姚 慧， 吴文联，吴 靖

（国网浙江省电力公司杭州供电公司，杭州 310009）

一种基于自耦原理检查多抽头电流互感器二次接线的方法

姚 慧， 吴文联，吴 靖

（国网浙江省电力公司杭州供电公司，杭州 310009）

分析了电流法、电压法检查变压器套管电流互感器变比的原理以及主要特点，提出了一种基于多抽头电流互感器二次侧自耦原理的简便检查方法。通过试验验证和现场的实际应用情况可知，该方法相比于电流法和电压法，极大地简化了检查过程，有效降低工作量和规避作业风险，具有设备精简便携、试验接线简单、操作方便等优点，检查正确率达到100%。

多抽头电流互感器；变压器套管；自耦；二次接线；变比

0 引言

TA（电流互感器）[1-2]二次回路是保护、测控和自动化装置的重要组成部分。若二次接线错误，将导致设备异常或保护装置无法正确动作，对电力系统造成严重危害。多抽头TA[3]是指二次绕组采用同一铁心多个抽头的设计，使电流互感器具有多变比，如变压器套管TA[4]。

TA投产前、更换绕组后、大修后的二次接线检查试验被列为重要试验项目之一，主要验证TA二次侧是否接入了正确的变比，以及排除二次侧抽头多点短接或二次侧开路的情况。文献[5-6]介绍了常用的电流法、电压法检查变压器套管TA变比正确性的方法。

基于多抽头TA二次侧自耦原理，提出了一种检查变压器套管TA二次接线正确性的简便方法。该方法在检查变比正确性的同时，还可以发现多抽头TA几个端子短接的情况，避免因二次侧抽头多点短接或二次侧开路导致的异常情况。相比于电流法和电压法，该方法极大地简化了检查过程，有效规避了作业风险。

1 常用检查方法存在的难点

1.1 电流法检查变压器套管TA变比

采用电流法[5]检查变压器套管TA变比，试验接线如图1所示，等值电路如图2所示。图中：i为电流源（调压器和升流器）；A1，A2为电流表；I1为一次电流为折算到一次侧的二次电流；r1，x1为一次线圈电阻、漏抗为折算到一次侧的二次线圈电阻、漏抗；rm，xm为励磁电阻、电抗。

图1 电流法检查套管TA变比的试验接线

图2 电流法检查套管TA变比的等值电路

从图2可知，当TA正常运行时，二次侧短路，铁磁密度低，励磁阻抗xm很大，则励磁电流很小，忽略不计。因此，试验时，在TA一次侧通入大电流，用A1监测其一次电流I1，用A2测量二次电流I2，两者的比值即为变比k=I1/I2。

采用电流法测量变压器套管TA变比是模拟其实际运行工况（仅二次负荷有差别），是在变压器大修时检查其套管TA变比的常用方法。然而，该方法有以下缺点：

（1）随着电力系统容量增加，TA的一次电流不断增大，甚至达到数万安培。试验时，加数百安培的电流已非常困难，如果试验电流降低太多，测量误差将剧增。

（2）试验时必须将变压器套管TA拆除并从变压器上吊装下来方可进行。需使用大型起重设备，作业风险高且容易发生事故。

（3）试验仪器升流器体积大，造价高昂。

1.2 电压法检查变压器套管TA变比

电压法[5]的试验接线如图3所示，等值电路如图4所示。图中：U为电压源；mV为毫伏表；V为电压表；U1为一次电压为折算到一次侧的二次电压；r1，x1为一次线圈电阻、漏抗为折算到一次侧的二次线圈电阻、漏抗；rm，xm为励磁电阻、电抗。

图3 电压法检查套管TA变比的试验接线

图4 电压法检查套管TA变比的等值电路

采用电压法测量变压器套管TA变比不用将其拆除，且设备小巧便携、操作方便。然而，该方法有以下缺点：

（1）需一次班组配合，作业风险高。

（2）试验时，一次线圈开路，铁磁密度高，极易饱和。加入的电压稍高，二次线圈中励磁电流ie就会骤增，若过大，则会影响检查准确性。

（3）选用电压表的量程也会影响检查准确性。

综上所述，电压法理论上可行，但实际应用局限性很大，所以工作现场检查变压器套管TA二次接线时常用的方法主要是电流法，此外还有二次电缆核对、以及二次通流等辅助手段。

2 基于自耦原理检查套管TA二次接线

变压器套管TA二次侧线圈在同一个铁心上，分别在其适当匝数（位置）上接出若干抽头，满足不同变比需要，同时各组抽头间自耦，如图5所示。

在进行套管TA二次接线检查工作时可以采用基于此原理的检查方法。试验接线如图6所示。图中：i为继电保护测试仪；A1，A2为两个电流表。

试验时，选取一组抽头作为参照组，通入试验电流I1。用电流表A1监视参照组的输入电流I1，A2用于测量另一组抽头的反馈电流I2。实际二次接线检查过程中，为了避免繁琐的拆接过程以及恢复接线时出错，通常使用钳形表来测量被测抽头组的电流。

根据电工原理，I1与I2比值的倒数即为两组抽头的相对变比，且参照组的变比K1已知，综上分析可得被测抽头组的变比：K2=K1×（I1/I2），从而判断其接入二次回路的变比是否正确。

综上所述，使用基于多抽头TA二次侧自耦原理的方法检查变压器套管TA二次接线正确性时，与被测TA的一次侧没有任何电气关系，大大降低了试验风险。该方法适用于各种环境，不受变压器套管TA安装位置、接线方式等因素的影响。而且TA二次侧的额定电流一般为5 A，试验时可以使用普通的继电保护测试仪加电流。因此，只需携带2个电流表或者钳形表以及继电保护测试仪即可完成检查工作。相比于电流法、电压法，具有设备小巧便携、试验接线简单、易操作等优点。

图5 多抽头电流互感器原理

图6 基于二次侧自耦原理检查套管TA二次接线的试验接线

3 基于自耦原理的检查方法验证

为了验证基于多抽头TA二次侧自耦原理的检查方法的正确性，使用该方法对变比如图7所示的变压器套管TA进行了二次接线检查。同时，将试验结果与电流法的试验结果进行了对比。

测试时，模拟变压器套管TA实际接线情况，S1为二次侧极性端，分别选取S1与S2，S1与S3，S1与S4作为参照组，通入试验电流I1，假设二次回路中需接入的变比为800/5，即接入S1与S5，测量其感应电流I2。如果被测抽头组S1与S5接线正确，不论以哪一组作为参照组，K2=K1×（I1/I2）= 800/5，如表1所示。综上所述，被测抽头组接线正确。

图7 某变压器套管TA变比

表1 某变压器套管TA二次侧接线检查结果

假设需要的变比为800/5，即接入S1与S5。以S1与S2为参照组为例。假设接入二次回路时，错将S2当成S1。此时，I1加入试验电流3 A，测得I2=1 A，则K2=K1×（I1/I2）=600/5≠800/5。由此可以判定二次接线错误。若选取不同参照组，结果如表2所示。

表2 假设S2错当成S1时套管TA二次侧接线检查结果

从表2可知，当接线错误时，不论以哪一组抽头作为参照组，最终计算所得的被测抽头组变比均不等于预计的变比800/5。因此，不论以哪一组抽头作为参照组，均可得出结论，被测抽头组接线错误。同样，当参照组有接线错误时，被测组的二次电流也将不与计算值一致。

同时，使用电流法对该TA进行了二次接线检查，将两者的试验结果进行对比，结果证明基于自耦原理的二次接线检查方法正确有效。

4 基于自耦原理的检查方法实践

基于自耦原理的检查方法在经过了多次试验并和电流法反复对比后，确认该方法没有条件限制，可以准确地判断接入电力系统的变压器套管TA二次接线是否正确。同时，该方法还可以发现多抽头TA几个端子短接的情况，避免因其二次侧抽头多点短接或二次侧开路导致的异常情况。在某供电公司的变压器套管TA二次接线检查工作中的测试结果如表3所示。

表3 基于自耦原理的检查方法的应用

从表3可知，在220 kV庆丰变电站（简称庆丰变，其余类推）2号主变压器（简称主变）套管TA的检查工作中成功查出了接线错误，耗时短，操作简单。在某供电公司多个变电站的多个变压器套管TA的接线检查中应用这一检查方法，已取得了很好的效果。

5 结语

基于多抽头电流互感器二次侧自耦原理，提出了一种检查变压器套管TA二次接线的简便方法。通过将其试验结果和电流法的检查结果对比可得，该方法正确率为100%，可以准确地判断变压器套管TA二次接线是否正确。从实际应用情况可知，相比于电流法和电压法，该方法极大地简化了检查过程，有效规避了作业风险，具有设备精简、小巧便携、试验接线简单、易操作等优点，值得推广应用。

[1]张志竟，黄玉铮.电力系统继电保护原理与运行分析（上册）[M].北京：水利电力出版社，1995.

[2]费圣英，冯军，黄卫国，等.电力系统继电保护原理与实用技术[M].北京：中国电力出版社，2006.

[3]李宇牧，祝小红.多抽头式电流互感器二次误接线对计量的影响[J].湖北电力，2008，32（S2）∶41-42.

[4]张智刚，李明节，陈国平，等.国家电网公司继电保护培训教材（上册）[M].北京：中国电力出版社，2009.

[5]陈亦平，穆国平，徐伟明，等.电压法测变压器套管TA变比[J].电力系统保护与测控，2010，38（2）∶122-123.

[6]马敏军.电流互感器变比测试方法探讨[J].云南电力技术，2010，39（2）∶107-110.

（本文编辑：杨 勇）

The Method Based on Self-coupling for Checking Secondary Connection of Multi-tap Current Transformer

YAO Hui，WU Wenlian，WU Jing
（State Grid Hangzhou Power Supply Company，Hangzhou 310009，China）

The paper analyzes principles and main characteristics of current method and voltage method for checking transformation ratio between transformer and bushing current transformer and puts forward a simple check method based on self-coupling at secondary side of multi-tap current transformer.Through test validation and field application，it is proved that the new method，in contrast with current method and voltage method，can greatly simplify the check process，reduce the work load and avoid operation risks；it is also characterized by device portability，simple test connection，convenient operation，etc.The correct check rate can be up to 100%.

multi-tap current transformer；transformer bushing；self-coupling；secondary connection；transformer ratio

TM645.2

B

1007-1881（2015）11-0001-04

2015-09-17

姚 慧（1985），女，工程师，从事电力系统继电保护工作。