一、引言
在电力系统和电气测量、保护装置中,电流互感器是一种至关重要的设备。它的主要作用是将一次回路中的大电流按比例转换为标准、安全的小电流(通常为5A或1A),以便于测量仪表、继电保护装置等二次设备安全、准确地使用。为确保设备和人身安全,电流互感器的二次侧必须进行可靠接地,这一要求是电力系统安全运行的基本准则之一。本文将重点阐述电流互感器二次侧接地的核心保护作用。
二、核心保护作用分析
电流互感器二次侧接地,通常是指在电流互感器二次绕组的一个端子(通常为S2端)与地之间建立直接的电气连接。其主要保护作用体现在以下几个方面:
1. 防止高压窜入,保障人身与设备安全
这是二次侧接地最根本、最重要的作用。电流互感器一次绕组直接连接在高压或大电流主回路上。如果由于制造缺陷、绝缘老化、过电压冲击或意外事故等原因,导致一次绕组与二次绕组之间的绝缘被击穿,高压将直接侵入二次回路。二次回路连接着大量的低压仪表、保护继电器和控制电缆,其绝缘水平通常仅能承受几百伏的电压。若不接地,这个高压将直接加在所有二次设备上,造成设备烧毁,更严重的是,会威胁到现场操作、维护人员的生命安全。通过可靠的接地,可以将窜入的高压直接引入大地,使二次回路的对地电位被钳制在安全范围(接近地电位),从而形成有效的安全屏障。
2. 为二次回路建立稳定的参考电位
接地为整个二次电流回路提供了一个稳定、统一的电位参考点(零电位点)。这能有效避免因电容耦合、静电感应或电磁干扰在二次回路中产生悬浮电位。悬浮电位可能导致测量仪表指示不准确、保护装置误判或拒动,影响系统的监控和保护的可靠性。一个稳定的接地参考点确保了信号测量的基准一致,提高了二次系统的抗干扰能力和工作稳定性。
3. 防止绝缘击穿时产生危险的高电压
即使没有发生一次侧高压直接击穿的情况,当二次回路对地绝缘在某处发生损坏时,如果没有接地点,回路可能通过其他途径(如分布电容)与高压部分构成耦合,在二次回路上感应出危险的高电压。可靠接地可以确保在任何绝缘损坏点发生时,故障电流都能通过接地线流入大地,避免危险电压的长期存在。
4. 保障保护装置的正确动作
在继电保护应用中,特别是差动保护、零序电流保护等,需要准确检测电流的幅值和相位。二次侧不接地或接地不良可能导致电流回路电位异常,引入额外的干扰电流,使保护装置采样出错,严重时可能造成该动作的保护拒动(故障时不动作)或不该动作的保护误动(无故障时动作),扩大事故范围。良好的接地是保护装置正确感知系统故障信息的基础。
三、接地注意事项
为确保接地发挥应有的保护作用,在工程实践中必须注意:
- 一点接地原则:一个电流互感器组(如三相)的二次回路只允许有一个接地点,通常是在配电装置处的端子箱或保护屏柜内实现。多点接地会形成地网环流,该环流可能流入保护装置,导致测量误差和保护误动。
- 接地应可靠牢固:接地线必须有足够的机械强度和导电截面,连接点应牢固,防止锈蚀、松动,接地电阻应符合规程要求。
- 禁止在二次绕组间直接接地:对于有多个二次绕组的电流互感器,每个绕组的接地点应独立引至接地母线,而不应在互感器端子处直接将它们连接在一起后再接地。
四、结论
电流互感器二次侧接地绝非可有可无的环节,而是一项关键的安全保护措施。它通过将二次回路钳位至地电位,有效防止了一次侧高压意外侵入对二次设备和人员造成的致命威胁,同时为二次系统提供了稳定的工作基准,保障了测量和保护的准确性、可靠性。严格遵守“一点可靠接地”的原则并做好日常维护,是确保电力系统安全、稳定运行的重要基石。