关键词：GIS；闭合环路；电流互感器
北京某变电站220kV变电站隐患治理工程中，将220kV配电装置由原户外配电装置改为户内GIS，原单母线分段接线改为内桥接线。220kV配电装置采用某制造厂生产的SF6气体绝缘金属封闭组合电器（GIS），采用BCT2-252A型穿心式结构电流互感器，安装于断路器两侧。
1 GIS组合电器中电流互感器的现场检测
GIS组合电器为SF6气体绝缘属全封闭式电器，其电流互感器不能按《电流互感器检定规程》进行现场检测，而往往只能凭生产厂家出厂合格证书及测试报告予以认定。
GIS中电流互感器运行后发现误差超标时，由于其全密封在GIS装置中，如在现场进行全面检测需要将SF6气体放气回收，并部分解体GIS组合电器，现场检查工作量非常巨大，检查时间长。因此，通过理论分析和模拟试验的方法，指导和查找电流互感器测量误差原因，意义重大。
2 误差异常现象
现场220kV三相分体式GIS电流互感器误差测量时各组电流误差均很大，且不符合其误差曲线的规律。启动后发现GIS中电流互感器带负荷主表的测试三相电流偏差较大且不平衡，二次测量电流幅值相间最大偏差11%，相角最大偏差达到13.6°。同一进线侧电流互感器所带辅表与对端变电站电流互感器测量电流值三相平衡，与实际负荷大小相吻合，由此判断，该GIS中带负荷主表的电流互感器误差测量不准确。
2.1 现场数据
问题处理前主辅表数据如表1所示。
表1 问题处理前主辅表数据
220kV，600/5，三相四线，倍率：264000，主表示数：42.28，辅表示数：39.44。
部分电流互感器测试数据如表2所示。
表2 部分电流互感器测试数据
2.2 常规原因分析
一般为满足设计要求，电流互感器应具有规定的准确度等级，而出现误差超差的值应基本满足误差曲线规律，我们一般从磁路原因、二次绕组绝缘不良、绕组存在短路匝、其他外部原因等几个方面对其进行分析。
2.2.1 磁路原因
一次导体产生的磁通不能全部通过电流互感器铁芯，存在较大漏磁通，会造成测量不准确。通常电流互感器铁芯由高导磁材料组成闭合回路，发生漏磁的情况可以忽略，且GIS用电流互感器一般为外置式布置，一次导体外围绕有外壳，但外壳是非磁性材料或采取隔磁措施，一般不会发生漏磁现象。因此，本次问题漏磁的可能性不大。
2.2.2 二次绕组绝缘不良
因为电流互感器二次所接负载都是低阻的，其等值阻抗在欧姆数量级甚至更小。所以二次绕组的绝缘（包括匝间、层间和首末端间）要降低到欧姆数量级，才能极大地影响到电流互感器的测量结果。若有这种情况，在现场交接试验中进行绝缘电阻测试时是容易被发现的。因此，本次问题二次绕组绝缘不良的可能性不大。
2.2.3 绕组存在短路匝
绕组存在短路匝，除了一次绕组外，相当于有两个二次绕组，即正常绕组外，还存在一个处于短路状态的绕组，其短路的状态显然会影响正常绕组的测量结果。发生这种情况，在进行变比试验时容易被发现，而且，现场GIS 三相中每台电流互感器均存在误差超差的现象。因此，本次问题存在短路匝的可能性不大。
排除以上可能情况，基本可以确认电流互感器本身没有问题，可能是其他外部原因。
3 GIS现场检查及理论分析
在对GIS组合电器检查中发现电流互感器外罩相间固定支架为角铁，且在未采取绝缘措施固定在外罩上（如图1所示）。电流互感器金属外罩相间短路，是否是造成电流互感器测量误差超标的原因，需要进行进一步分析。
图1 电流互感器金属外罩相间短路
3.1 外罩相间短接影响的理论分析
3.1.1 电流互感器工作基本原理
图2 电流互感器外部相间的闭合回路
如图2所示，电流互感器如果存在外部闭合回路，对电流互感器来说一次电流减少到（I1-Ie），在这个状态下，从电流互感器的二次侧测量励磁特性，有以下两种情况：第一，虽然流向电流互感器的励磁电流对电流互感器铁芯会产生电压，但是外部的闭合回路也有电流，所以电压不容易上升。与正常相比，励磁电流值变大。第二，存在外部闭合回路时，在励磁特性试验以外的电流互感器端子间会有感应电压。
3.1.2 电流互感器一相外罩短接
如图2所示三相分体电流互感器，其中A相外罩表面有短接时，在电流互感器外部形成闭合回路，电流幅值变小，但对相位没有影响。
3.1.3 电流互感器外罩相间短接
若电流互感器B、C相间外罩短接时，在电流互感器外部相间形成闭合回路，以图2为例，此时B、C两相电流互感器外罩短接经GIS外壳接地端子形成闭合回路。
Ie=Ia×Na+Ib×Nb+Ic×Nc
式中Ie、Ia、Ib、Ic——电流向量。
Na、Nb、Nc——来自各相的感应率，Na很小。
因此，B相、C相的电流为
Ib=Ib-Ie Ic=Ic-Ie
结论：电流值变小，相位发生变化。
3.2 外罩短接模拟试验
为验证电流互感器测量准确性受外罩短接的影响，让厂家在厂内进行模拟伏安特性试验。试验时，对B相某组二次绕组加压，分别测试将B、C两相外罩用金属板短接和不短接情况下，在C相二次的感应电流和感应电压，在进行伏安特性试验的同时，检测是否对电流互感器形成闭合回路。试验结论为：
第一，在电流互感器外罩短接形成闭合回路的情况下，在某相电流互感器二次进行升流试验时，在邻相的电流互感器中会感应电动势。如果邻相电流互感器二次接入表计（电流表），在电流互感器中就有电流产生。
第二，闭合回路中是有电流的。如果是在GIS正常运行状态下，一次电流就是这个闭合回路中的电流就和一次导体中的电流进行矢量和。
第三，由以上理论分析和模拟试验，电流互感器外罩短接是影响电流互感器测量误差超标的原因，将短接金属板换成绝缘件后进行带负荷测试，电流互感器误差均达到规定的准确级要求。
4 问题改进
通过以上理论分析和模拟试验，电流互感器外罩短接是影响电流互感器测量误差异常超差的原因，现场将短接角铁锯开后进行带负荷测试，电流互感器误差达到准确级限值的要求。解决后主辅表示数如表3所示。
表3 改进后主辅表示数
改进后电流互感器测试数据如表4所示。
表4 改进后电流互感器测试数据
5 结束语
通过以上分析，引起GIS中三相分体式电流互感器测量不准确的原因除了内部原因，还要检查互感器外部是否有闭合回路。
因此在安装中为了使GIS能够长期正常运行而不留隐患，还必须采取一些行之有效的措施予以防范。加装绝缘环和绝缘垫片的过程要逐条螺栓加装，以防止漏气。加装绝缘螺栓要有防水密封措施，以防止螺栓进水锈蚀，破坏绝缘。由于电流互感器组件质量较大，制造厂在断路器和电流互感器之间增加支撑架时，支撑架也要采取绝缘措施。电流互感器外罩和GIS构架相碰也能形成短路，因而必须采取绝缘措施。由于断路器合跳闸振动，绝缘环会出现串动而造成绝缘破坏，因此绝缘环和绝缘垫应加工成一体，并尽可能采用机械强度更高的绝缘材料。
参考文献
[1] 罗学琛.SF6气体绝缘全封闭组合电器[M].北京：中国电力出版社，1999.
[2] 李建基.高压开关设备实用技术[M].北京：中国电力出版社，2005.
