零磁通电流互感器励磁电流异常的防范措施

零磁通电流互感器励磁电流异常的防范措施

张国栋

(国网青海省电力公司检修公司青海西宁810003)

摘要：目前直流工程模拟量采集大量使用零磁通装置进行电流测量，零磁通电子模块配置、信号电源及报警信号设置都将直接影响直流系统安全稳定运行，严重情况下将导致直流保护系统闭锁及误动风险。

关键字：零磁通电流互感器；励磁电流异常；原因分析；防范措施

0引言

目前随着直流系统不断发现，输送容量不断增大，对直流测量回路可靠性及稳定性提出更高要求，在运换流站多次出现因零磁通回路异常引起直流系统闭锁事件。2018年7月19日，某换流站极Ⅱ直流系统中性母线差动保护动作，造成单极闭锁，事故发生后初步判断极Ⅱ中性线直流断路器处电流测量零磁通电流互感器存在异常。

1零磁通电流互感器原理

EMVI型零磁通电流互感器原理如图1所示，图中符号“▄”表示绕组，符号“＝”表示环形铁心。

图1EMVI型零磁通电流互感器原理示意图

铁心绕组部分主要包含以下几部分，直流检测线包K1、K2，交流检测线包K3，二次绕组（流过二次电流I2）和一次绕组（流过一次电流I1）。直流检测线包K1与磁调制、解调器的原理见附件2。线包K2和K1的铁心、绕组参数完全相同，从基本工作原理的角度，不需要直流检测线包K2。它与K1一起接到电子单元中的交流激励源，不过绕组的极性相反。由交流激励电流在这两个铁心中产生的磁通也方向相反，这可以避免在二次绕组中产生过高的感应电压。因此线包K2的重要作用是抑制调制铁心K1在二次电流中产生的噪声，它与线包K1一起构成直流磁通检测器。线包K3是一个交流磁通检测器。

一次电流I1和二次电流I2合成后的残余磁势作用于三个线包K1、K2和K3，K1、K2检测直流残余磁通，K3检测交流残余磁通，产生的信号叠加后进入功率放大器输入，功率放大器输出驱动二次绕组产生和调整二次电流I2，使得一次电流I1和二次电流I2合成后的残余磁势接近为零，互感器工作于正常的、零磁通状态。与普通电流互感器相同，一次电流与二次电流之比等于其一次绕组、二次绕组匝数的反比。二次电流I2流过采样电阻，其压降信号进入差分放大器变为单端的电压输出。输出电压与一次电流满足式（1-1）。

（1-1）

零磁通电流互感器是一个闭环负反馈系统。正常工作时，电子单元输出的二次电流大小按比例始终跟踪一次电流的大小。这一闭环过程可描述如下：

一次电流与二次电流的安匝（电流与匝数的乘积）之差作用于直流磁通检测线包K1→N1绕组内激励电流峰值变化→峰值检测器（PeakDetect）输出电压变化→功率级（Powerstage）输出电压变化→功率级（Powerstage）输出的二次电流变化→一次电流与二次电流的安匝差变小。

2零磁通电流互感器运行提升防范措施

2.1设计、制造及验收投运阶段

（1）零磁通电流互感器本体及其电子放大单元不是传统意义上的一次设备和二次设备的关系，其两部分才能组成为一个完整的电流互感器。在设计、施工、验收阶段其二次线、接地及屏蔽必须严格采用原厂家设计图进行工作。

（2）设计及制造阶段避免将零磁通电流互感器低电压报警信号和磁饱和报警信号采用常闭接点。

（3）零磁通电流互感器是一个自动控制系统，存在着稳定性问题，因此验收时对厂家试验报告中误差测定，阶跃响应，频率响应，大电流、高频电流对连锁电路的影响，电磁兼容等型式试验要全面检查。

2.2.日常运维提升措施

（1）定期检查有无零磁通电流互感器低电压和磁饱和报警；

（2）周、月为单位对比分析零磁通电流互感器的同一测点不同通道、不同测点电流变化趋势；

（3）季度为单位检查零磁通电流互感器屏蔽接地等外观有无异常；

（4）季度为单位检查零磁通电流互感器电子放大单元电源电压正常，检查上级电源空开工作正常，标签标识工作正常。

2.3检修提升措施及注意事项

（1）检修时检查所有零磁通电流互感器所有通道零漂；

（2）年度检修期间检查零磁通电流互感器低电压报警信号和磁饱和报警信号是否正常，并检查紧固；

（3）新投运或更换零磁通电流互感器本体或电子放大单元后均应测量反馈放大线圈处励磁电流压降并记录，并在年度检修时定期检查试验，正常激励电流波形需满足以下要求：

a激励电流正负峰值均约为2V，误差±20%以内可视为正常，激励电流过小将使得直流检测线包K1和K2的铁心无法进入饱和状态；

b两个正峰或负峰之间的时间为18.18ms，误差±10%以内可视为正常；

c激励电流正峰和负峰之间的幅值几乎为零。

（4）新投运或更换零磁通电流互感器电子放大单元后应对其励磁电流压降幅值调节旋钮和波形零点调节旋钮进行检查，并对电子放大单元内各测量输出点和装置的连接螺栓进行检查；

（5）新投运或更换零磁通电流互感器本体或电子放大单元后均应测量各线圈直流电阻；

（6）零磁通电流互感器本体及其电子放大单元不是传统意义上的一次设备和二次设备的关系，其两部分才能组成为一个完整的电流互感器。其二次线、接地及屏蔽必须严格按原厂家内部工程图施工，应在验收时特别注意这一点，检修时应重点检查是否有多点接地，是否在本体侧有误接地。

（7）检修期间对零磁通电流互感器所有端子检查紧固；

（8）零磁通电流互感器本体开展试验前需断开其电子放大单元工作电源，方可开始放电操作及试验工作；

（9）零磁通电流互感器直流耐压试验后应再次测量一次传感器的一次端子对地的绝缘电阻，测得的绝缘电阻不应发生明显的衰减；

（10）测量准确度测试并记录分析，从一次端子注入直流电流，试验零磁通电流互感器各输出通道的准确度是否满足相关技术规范或标准的要求。准确度测量试验应在被试互感器额定电流的5%、20%、100%下进行；

（11）极性测试，直流电流从互感器一次的P1端流入时，二次输出电压应为正值；

（12）所有零磁通电流互感器告警信号检查；

（13）所有零磁通电流互感器所有通道零漂检查。

参考文献：

1.雷兹公司零磁通电流互感器使用说明书

作者简介：

张国栋（1981年06月），男，高级工程师，主要从事柴达木换流站运维检修管理工作

单位：国网青海省电力公司检修公司邮编:810000