一、引言
在電力系統和電氣測量、保護裝置中,電流互感器是一種至關重要的設備。它的主要作用是將一次回路中的大電流按比例轉換為標準、安全的小電流(通常為5A或1A),以便于測量儀表、繼電保護裝置等二次設備安全、準確地使用。為確保設備和人身安全,電流互感器的二次側必須進行可靠接地,這一要求是電力系統安全運行的基本準則之一。本文將重點闡述電流互感器二次側接地的核心保護作用。
二、核心保護作用分析
電流互感器二次側接地,通常是指在電流互感器二次繞組的一個端子(通常為S2端)與地之間建立直接的電氣連接。其主要保護作用體現在以下幾個方面:
1. 防止高壓竄入,保障人身與設備安全
這是二次側接地最根本、最重要的作用。電流互感器一次繞組直接連接在高壓或大電流主回路上。如果由于制造缺陷、絕緣老化、過電壓沖擊或意外事故等原因,導致一次繞組與二次繞組之間的絕緣被擊穿,高壓將直接侵入二次回路。二次回路連接著大量的低壓儀表、保護繼電器和控制電纜,其絕緣水平通常僅能承受幾百伏的電壓。若不接地,這個高壓將直接加在所有二次設備上,造成設備燒毀,更嚴重的是,會威脅到現場操作、維護人員的生命安全。通過可靠的接地,可以將竄入的高壓直接引入大地,使二次回路的對地電位被鉗制在安全范圍(接近地電位),從而形成有效的安全屏障。
2. 為二次回路建立穩定的參考電位
接地為整個二次電流回路提供了一個穩定、統一的電位參考點(零電位點)。這能有效避免因電容耦合、靜電感應或電磁干擾在二次回路中產生懸浮電位。懸浮電位可能導致測量儀表指示不準確、保護裝置誤判或拒動,影響系統的監控和保護的可靠性。一個穩定的接地參考點確保了信號測量的基準一致,提高了二次系統的抗干擾能力和工作穩定性。
3. 防止絕緣擊穿時產生危險的高電壓
即使沒有發生一次側高壓直接擊穿的情況,當二次回路對地絕緣在某處發生損壞時,如果沒有接地點,回路可能通過其他途徑(如分布電容)與高壓部分構成耦合,在二次回路上感應出危險的高電壓。可靠接地可以確保在任何絕緣損壞點發生時,故障電流都能通過接地線流入大地,避免危險電壓的長期存在。
4. 保障保護裝置的正確動作
在繼電保護應用中,特別是差動保護、零序電流保護等,需要準確檢測電流的幅值和相位。二次側不接地或接地不良可能導致電流回路電位異常,引入額外的干擾電流,使保護裝置采樣出錯,嚴重時可能造成該動作的保護拒動(故障時不動作)或不該動作的保護誤動(無故障時動作),擴大事故范圍。良好的接地是保護裝置正確感知系統故障信息的基礎。
三、接地注意事項
為確保接地發揮應有的保護作用,在工程實踐中必須注意:
- 一點接地原則:一個電流互感器組(如三相)的二次回路只允許有一個接地點,通常是在配電裝置處的端子箱或保護屏柜內實現。多點接地會形成地網環流,該環流可能流入保護裝置,導致測量誤差和保護誤動。
- 接地應可靠牢固:接地線必須有足夠的機械強度和導電截面,連接點應牢固,防止銹蝕、松動,接地電阻應符合規程要求。
- 禁止在二次繞組間直接接地:對于有多個二次繞組的電流互感器,每個繞組的接地點應獨立引至接地母線,而不應在互感器端子處直接將它們連接在一起后再接地。
四、結論
電流互感器二次側接地絕非可有可無的環節,而是一項關鍵的安全保護措施。它通過將二次回路鉗位至地電位,有效防止了一次側高壓意外侵入對二次設備和人員造成的致命威脅,同時為二次系統提供了穩定的工作基準,保障了測量和保護的準確性、可靠性。嚴格遵守“一點可靠接地”的原則并做好日常維護,是確保電力系統安全、穩定運行的重要基石。