电流互感器如何接地

电流互感器接地是电力系统安全运行的基石，其正确实施直接关系到设备保护、测量精度及人身安全。本文将从接地原理出发，系统阐述保护用与测量用电流互感器接地的核心差异，深入剖析星形、不完全星形、三角形等典型接地方式的应用场景与接线要点。同时，文章将详解接地电阻选择、接地线规格、接地位置等关键实操细节，并针对现场常见的接地不良、多点接地等故障现象提供诊断与解决方案，旨在为电力从业者提供一套完整、规范且实用的接地技术指导。

       理解电流互感器接地的根本目的

       电流互感器，作为电力系统中进行电流变换与电气隔离的关键设备，其二次侧的接地处理绝非一个可有可无的步骤，而是保障整个系统安全、可靠运行的强制性要求。接地的首要目的是为了安全。当电流互感器一次侧与二次侧之间的绝缘因老化、过电压或制造缺陷而发生击穿时，高电压会窜入二次回路。如果二次回路没有可靠接地，这个高电压将对连接在二次回路上的所有仪表、继电保护装置以及操作人员构成致命威胁。通过将二次侧一点可靠接地，可以有效地将窜入的高电位引入大地，限制二次回路对地电压，从而建立一道坚实的安全屏障。

       保护用与测量用电流互感器接地的侧重点差异

       虽然安全是共通的底线，但针对不同用途的电流互感器，接地设计的侧重点有所不同。对于测量用电流互感器，接地的核心诉求在于保证测量精度和稳定性。不正确的接地方式可能引入额外的接地电阻或形成地环路，干扰微弱的二次电流信号，导致计量失准。而对于保护用电流互感器，接地的首要任务是确保继电保护装置的绝对可靠动作。在系统发生故障时，保护用电流互感器需要快速、准确地将故障电流信息传送到保护装置，任何因接地问题导致的信号畸变或延迟都可能造成保护拒动或误动，引发事故扩大。

       电流互感器接地的基本原则：一点接地

       这是电流互感器接地中最重要、必须严格遵守的铁律。所谓“一点接地”，是指在电流互感器的二次回路中，有且仅有一个接地点。这个接地点通常选择在配电装置或主控制室的接地端子排上。如果违反此原则，出现两个或多个接地点，那么由于大地并非理想零电位，不同接地点之间存在的地电位差就会在二次回路中产生额外的循环电流（即环流）。这个环流会叠加在正常的二次电流上，严重干扰测量仪表的读数，更会导致对电流相位敏感的保护装置（如差动保护、距离保护）发生误判和误动作，对系统安全构成极大隐患。

       星形接线方式下的接地实施

       星形接线，又称Y形接线，广泛应用于中性点直接接地系统（如110千伏及以上系统）的三相电流保护与测量。在这种接线中，三相电流互感器的二次绕组尾端（即非极性端S2）连接在一起，形成一个中性点。接地操作就在这个公共中性点上执行。具体做法是：将三相的S2端子在端子箱或保护屏内可靠短接，然后从此公共点引出一根截面足够的黄绿双色接地线，牢固地连接到现场的接地铜排或主接地网上。这种接地方式能正确反映各种相间短路和单相接地短路故障。

       不完全星形接线与接地的特殊性

       不完全星形接线（V形接线）通常用于中性点不接地或经消弧线圈接地的35千伏及以下配电系统，它使用两只电流互感器分别接在A相和C相。其接地点的选择有其特殊性。常见的正确做法是，将B相（即公共相）的二次回路在配电装置现场接地。这是因为在这种系统中，通过公共相的电流反映了A相和C相电流的矢量和，在发生单相接地故障时（系统允许短时间运行），能构成回路供绝缘监察装置使用。接地点的合理设置是保证其功能正常的关键。

       三角形接线方式的接地考量

       三角形接线（D形接线）主要应用于需要滤除零序电流分量的场合，例如Y/d接线变压器的差动保护中，用于补偿两侧电流的相位差。在三角形接线中，电流互感器二次绕组首尾相连，形成一个闭环，线电流是相电流的根号三倍，且相位差30度。对于三角形接线的电流互感器二次回路，其接地点的选择不能在绕组内部，而必须在三角形接线引出后的公共线上实现一点接地，通常选择在保护屏的端子排上完成，以确保接地不会破坏电流的相位关系。

       零序电流互感器的接地独特性

       零序电流互感器是一种特殊的电流互感器，其三根相线（A、B、C）和中性线（N）一同从互感器中心孔穿过，通过检测三相电流的矢量和（即零序电流3I0）来判断单相接地故障。由于其一次侧是被测电缆本身，二次绕组是独立的，因此其二次回路的接地更为直接。通常，将其二次绕组的其中一个端子（通常是S2或标有“接地”符号的端子）通过绝缘导线引至就近的接地网或专用接地桩可靠接地即可。关键在于，安装零序电流互感器时，其自身的金属外壳也必须接地，但电缆的金属铠装层在穿过互感器时则需做绝缘处理，以防止铠装层中的不平衡电流导致保护误动。

       接地电阻的技术要求与选择

       接地电阻的大小直接决定了接地效果的好坏。根据国家能源局发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求》及相关设计规程，电流互感器二次回路接地点的接地电阻必须满足严格要求。对于变电所或发电厂的主接地网，其接地电阻值一般要求控制在0.5欧姆以下。对于独立的接地极，电阻值也应尽可能低，通常不宜超过4欧姆。在选择和施工时，应使用接地电阻测试仪进行实测，确保电阻值达标，以减少接地阻抗上的压降，保证保护动作的可靠性。

       接地导线的规格与选型标准

       连接电流互感器二次端子到接地点的导线，其规格不容忽视。这根导线必须采用多股软铜线，因其柔韧性好，便于施工且接触可靠。截面积是核心参数，根据《电力装置的电测量仪表装置设计规范》的规定，此接地线的最小截面积不应小于4平方毫米。在实际工程中，为提高机械强度和可靠性，常选用4平方毫米或6平方毫米的黄绿双色绝缘铜线。导线两端的接线端子必须使用铜质镀锡的鼻状接头，并用压接钳压接牢固，以确保接触良好，长期运行不松动、不氧化。

       接地点的位置选择最佳实践

       如前所述，“一点接地”的原则决定了接地点位置的战略性。最佳实践是：对于安装在开关场、变压器等户外高压设备附近的电流互感器，其二次绕组应在开关场的端子箱内实现接地。此端子箱本身有与主接地网可靠连接的接地铜排。然后，从端子箱到主控制室保护屏的二次电缆，其屏蔽层应在保护屏端单端接地。这样做的目的是将因一次系统故障产生的高压暂态地电位升高的影响隔离在开关场侧，避免其通过电缆屏蔽层传入控制室，危及屏内设备和人员安全。

       二次回路绝缘检查与接地的关系

       在电流互感器投运前、定期检修或进行二次回路改动后，都必须使用1000伏兆欧表（摇表）对电流互感器的二次回路进行全面的绝缘电阻测试。测试时，需要将所有电流互感器的二次侧接地线临时断开，将二次回路的所有端子与外部的连接解开。测量项目包括：各绕组对地绝缘、绕组间绝缘以及整个二次回路对地绝缘。按照《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》要求，绝缘电阻值不应低于1兆欧（通常在10兆欧以上为佳）。这项检查是验证二次回路绝缘完好、确保后续接地有效性的前提。

       常见接地不良故障的诊断与处理

       接地不良是现场最常见的缺陷之一。现象包括：测量仪表指示不稳、摆动或偏差大；保护装置无故发“CT断线”或“采样异常”告警；在系统无故障时，差动保护等可能误动。诊断时，首先应使用万用表电阻档测量接地连接点的导通性，检查接地线是否虚接、断线或腐蚀。然后，可钳形电流表测量接地线中是否有异常电流。处理方法是，彻底清理接地端子及接地排的接触面，紧固螺丝，更换不合格的接地线，确保连接紧固、导电良好。

       多点接地危害的深度剖析与防范

       多点接地的危害性极大。除了前述的产生环流干扰外，在系统发生雷击或短路故障时，巨大的故障电流流入大地，会使变电站内不同地点的地电位瞬间产生巨大差异，有时可达数千伏。如果电流互感器二次回路存在多点接地，这个地电位差就会直接施加在二次回路上，产生极大的附加电流，足以烧毁二次设备或导致保护严重误动。防范措施包括：在设计阶段明确唯一接地点；在施工和验收时，用万用表电阻档仔细核查，确保除规定接地点外，回路其他部分对地绝缘；定期巡检，检查有无因电缆破损等原因造成的意外接地点。

       电流互感器二次侧开路的风险及接地的作用

       电流互感器二次侧开路是极其危险的工况。开路时，一次电流全部成为激磁电流，导致铁芯严重饱和并高度磁化，会在二次绕组两端感应出数千伏甚至上万伏的高电压，严重威胁人身和设备绝缘安全。虽然接地的主要目的不是防止开路，但正确的接地可以在开路发生时，为产生的高压提供一个泄放通路（尽管可能仍会产生电弧），在一定程度上限制电压的无限升高，并为保护装置检测到异常电压提供条件，是一种重要的安全后备措施。

       不同电压等级下的接地规范差异

       不同电压等级的电力系统，其接地规范对电流互感器的接地有细节上的差异。在超高压和特高压系统（如500千伏、1000千伏）中，由于系统容量大、短路电流水平高，对继电保护的速动性和可靠性要求极严，因此其电流互感器二次回路的接地设计更为讲究。通常要求采用截面更大的接地线（如6平方毫米或以上），并且接地点必须直接连接在开关场由粗铜缆构成的主接地网上，以减少接地阻抗。而在10千伏、35千伏等中压配电系统，虽然原则不变，但在接地线和接地电阻的要求上可根据实际情况适当调整，但最低标准仍需严格遵守。

       接地工程的施工工艺与安全注意事项

       接地施工的质量直接决定接地效果。施工时，必须确保电流互感器二次端子、接地线鼻子、接地排接触面平整、光亮、无氧化层。紧固螺栓应使用弹簧垫圈或双螺帽防松。接地线应尽量短直，避免盘圈，以减少电感。在运行中的设备上作业时，必须严格执行安全操作规程，办理工作票，使用绝缘工具，防止造成电流互感器二次侧开路或短路。施工完毕后，应由专人复核接地点的唯一性和连接可靠性，并做好记录。

       定期巡检与维护接地系统的要点

       接地系统并非一劳永逸，需要定期巡检和维护。巡检内容包括：目视检查接地线有无断股、腐蚀、松动；连接点有无过热氧化痕迹（可辅以红外测温）；定期（如结合设备大小修）测量接地电阻值是否仍符合要求。在经历过近区短路、雷击等事件后，应增加特巡。维护工作主要是紧固松动的连接螺栓，清除氧化层，更换锈蚀的接地线或接地排。建立完善的接地系统台账，记录每次检查和维护的情况，是实现状态检修、保障长期安全的基础。

       总结：将规范融入实践，筑牢安全防线

       电流互感器的接地，看似是一个简单的“连线”动作，实则是一项融合了电气原理、系统保护、设备安全与人身安全的精密系统工程。从深刻理解“一点接地”的铁律，到熟练掌握不同接线方式下的接地方法；从严谨选择接地材料和规格，到规范施工与精细维护，每一个环节都至关重要。只有将规程规范内化于心、外化于行，才能真正筑牢电力系统二次回路的安全防线，确保电网的稳定运行。作为电力从业者，对此必须怀有敬畏之心，不容丝毫马虎。