电流互感器二次开路怎么查？开路危害、告警判据与带电处理要点

电流互感器二次开路是二次回路里后果最严重的异常之一。我在现场处理过的开路事故，起因大多很小：端子箱里一颗螺丝没压紧、试验端子片忘了复位、电缆中间接头氧化。但一次开路就能把端子排烧穿、把保护装置的采样通道打坏，严重的还会伤到人。这个题目看着是接线问题，实际牵出的是设计、调试、运维三个环节。

下面按现场处理的顺序讲五件事：开路那一刻二次侧到底发生了什么、装置靠什么判据发现电流互感器二次开路、怎么确认是哪一相开路和开路点在哪、带电处理开路要按什么顺序做、以及从接线设计上怎么把开口堵住。继电保护相关的回路配合问题，可参考光纤差动保护对电流互感器的技术要求，那里讲的是选型侧的约束，这篇讲的是运行侧的排查与处理。

先给一条能站得住的判断。电流回路任何时候都不允许开路，运行中遇到开路要先短接再处理，顺序不能颠倒。现场出问题多数不是不知道这个道理，而是处理时心急，想先把松动的螺丝拧上，结果在拧的过程中把开口撑得更大。

一、开路那一刻二次侧发生了什么

理解开路的危害，要把电流互感器当成电流源看。它的一次电流由系统决定，二次侧正常接的是很小的负载，绕组近似处于短路状态，一次电流产生的磁势被二次电流几乎完全抵消，铁芯里的磁通保持在一个很低的水平。二次开路之后，二次电流消失，去磁这一侧没有了，一次电流全部变成励磁电流，铁芯迅速进入饱和。

铁芯饱和带来的第一个后果是二次感应电压急剧升高。磁通在饱和区来回变化，二次绕组感应出的是一串尖顶波，峰值可以达到数千伏，在一次电流较大、变比较大的回路里上万伏也不稀奇。这个电压加在本来按低压回路设计的端子、电缆和装置上，绝缘薄弱的地方会被击穿，端子排会爬电、烧蚀，严重时沿着电缆沟发展成火灾隐患。

第二个后果在保护逻辑上。铁芯深度饱和之后剩磁大，互感器的传变误差显著增大，二次电流的波形畸变、幅值偏小、相位偏移。对于差动保护，一侧互感器开路意味着这一侧电流读数失真，差流凭空出现，比率制动特性被破坏，可能造成误动；对于过流保护，开路相的电流读数偏低甚至为零，故障时保护拒动，只能靠上一级后备保护切除。这两种失误方向相反，但都会扩大事故范围。

二、装置靠什么判据发现CT断线

装置发现电流互感器二次开路，靠的是三类判据，三类判据各有盲区，实际使用时要搭配着投入，不能只留一类。

三相电流不平衡判据

这是最常用的一类。装置把同一间隔的三路相电流放在一起比较，某一路与另外两路的幅值差超过门槛并且持续一定时间，就报CT断线。门槛一般取0.15倍额定电流左右，延时取5到10秒，延时的作用是躲开系统本身的三相不平衡和负荷波动。这类判据的盲区有两个：三相同时开路时看不到不平衡；轻载运行时电流本身就小，差值达不到门槛，装置不报。

差流与零序、负序启动判据

差动保护的差流判据在CT断线时最灵敏，因为开路侧的电流直接消失，差流很快就会越过启动值。配合零序或者负序分量判据一起用，效果更稳：CT断线引起的负序分量与真正的区内故障在波形特征上有差别，装置可以据此区分是断线还是故障，避免把断线误判成故障跳闸。实际项目中比较稳妥的做法是断线时闭锁差动保护并告警，由运行人员确认后再决定是否退出。

回路自检与装置采样通道监视

部分保护测控装置带有电流回路断线自检功能，原理是在电流回路里注入一个微小信号或者监视回路电阻，开路时回路断开，自检立刻报警，不依赖一次电流大小。这个办法能覆盖轻载工况，也不需要等三相不平衡。我公司保护测控装置在设计上把回路自检和采样通道诊断做成常投功能，现场调试时只需要确认功能投入并核对动作时间，具体型号配置可参考继电保护测控装置系列说明。

需要写进运行规程的一点是：装置告警不等于保护已经退出。断线告警响起之后，保护装置的某些元件可能已经闭锁，也可能仍带着失真的电流继续运行，这两种状态的处置完全不同。值班人员接到告警后要做的第一件事是确认哪些保护元件被闭锁了，并根据现场运行方式决定是否需要申请退出该保护。

三、怎么确认哪一相开路、开路点在哪

定位的顺序是从信息最集中的地方往现场走：先看装置告警和采样值，再看后台数据，然后到端子箱比对，再到电缆和互感器本体。这个顺序能少走很多弯路，因为装置和后台的数据已经把范围缩小到了某一个间隔、某一相。

第一步看装置的三相电流实测值。正常带负荷的情况下三相电流应该接近对称，某相读数恰好为零，基本可以确定这一相开路；某相读数偏低但还有数，要区分是开路不彻底，还是互感器变比或者采样通道的问题。

第二步在保护屏端子排上用钳形电流表逐相测量，和装置读数对照。装置读数和钳形表读数一致，说明开路点在屏内接线之后；钳形表在三相上的读数分布与装置不同，开路点在屏外。这一步的关键是同时比对两侧，单看一侧得不出结论。

第三步进端子箱。端子箱是开路高发部位，常见原因有四种：螺丝未压紧或者压在了绝缘皮上、电缆受潮后端子氧化发热、试验端子片被误开或者复位不到位、以及互感器本体接线板上送出的引线松动。这类问题在开关柜项目里尤其集中，关于开关柜的定值配合与测控回路要点，高压开关柜继电保护定值与测控回路里有更细的排查清单，可以对照着看。

四、带电处理二次开路的顺序与安全做法

带电处理开路，核心动作只有一个：在电流互感器二次绕组最近的一端先短接。短接点选在端子箱内互感器侧，不是保护屏侧。选错位置，短接点与开路点之间那一段仍然带电，等于白做。

具体顺序按四步走。找到故障相和开路点所在端子箱之后，用专用短接端子把该相电流回路的互感器侧短接，确认短接可靠、接触连续；接着退出受影响的保护功能，涉及差动、母线保护这类跨间隔保护时要提前申请并通知调度；然后处理开路点本身，拧紧螺丝、更换端子片或者重做接头；处理完成先恢复保护功能，再拆除短接，拆短接与恢复功能的先后顺序也要写进措施票。

短接片的选型和施工细节不能省。短接线用铜芯截面不小于4平方毫米的专用短接线，短接片用带弹性的专用件，不能用普通导线缠绕，也不能用螺丝临时压接。短接过程中要保持接触连续，出现时通时断会在开口处产生电弧，本来想解决的问题反而被放大。作业人员戴绝缘手套，工具用带绝缘套的，作业前按二次工作安全措施票逐条核对。

有一种情况必须停电处理，不能带电短接：开路点本身已经烧蚀、端子排碳化，或者电缆绝缘已经击穿。这种状态下的回路已经失去正常的绝缘水平，带电短接的风险高于收益，应申请停电，更换受损段之后再做通断与绝缘测试。处理完的间隔要重做带负荷试验，核对三相电流的幅值、相位和极性，确认与一次电流的对应关系正常，再投入保护。

有一类作业要格外提醒：为了查开路，在现场用万用表去量电流回路的通断。万用表的电阻档内部有电源，加在带电的电流回路上既是安全隐患，也会因为回路带电而读不出正确结果。测电流回路通断必须在停电、并在互感器侧短接之后进行。

五、从接线设计上把开路堵住

防止开路，最好的时机是设计和组屏阶段，调试阶段再补也来得及，等投运之后再靠运维去堵，成本会高很多。下面几件事是我在这些环节里反复强调、也确实降过事故率的做法。

试验端子按功能分开选型

电流回路的试验端子必须用先合后分的结构，切换过程中测量回路和短接回路始终有一条是通的，避免操作瞬间形成开路。普通连片端子用于电流回路是引发开路事故的常见根源，这一点在设计阶段就要在图纸上明确，不要留给现场按库存选。

端子的区分与标识

电流回路、电压回路、直流回路在端子排上分段布置，用不同的标识颜色区分，并且把短接点位置在图纸上标出来。屏内混排之后，现场抢修时很容易在错误的端子上动作。继电保护测控屏这类出厂即完成配线的屏柜，把对外接口段的端子做成独立的分区并加标识，现场改动的时候会省很多核对的功夫。

装置侧的断线告警要投到位

保护测控装置的CT断线告警功能在投运时常常被忽略，调试人员把注意力放在保护定值上，告警功能没有逐项确认。这项功能投入之后，开路能在几秒内被发现，处理窗口从被动抢修变成主动处置。投运前的检查表里应当明确列出断线告警功能的投入确认项，并记录动作时间和门槛值。

运维阶段的三个固定动作

运行中能降低开路概率的动作不多，但都有效：利用每年停电检修紧固一次端子箱和互感器接线板的螺栓，对端子箱做一次红外测温，以及检查端子箱的防潮密封。这三件事成本很低，却是把开路堵在发生之前最直接的办法。电缆沟积水、端子箱进水受潮的站，建议把密封检查和测温的周期缩短一半。

回到整件事的主线：电流互感器二次开路的核心是电流回路不允许开路，发现之后先短接再处理，短接点选在互感器侧。装置告警能帮我们尽早发现问题，但最终能不能把事故控制住，取决于运行和检修人员对处置顺序的执行。我公司在二次系统的设计和供货上，会把端子区分、回路标识和断线告警上送作为标准配置提出来，让现场的判断依据更直接一些。