探討互感器在電力系統設計中的問題

鄭洲

摘 要：隨著社會的不斷發展和進步，電力系統也在不斷完善，對電網安全運行方面的要求也在不斷提高。作為電網安全最前方的變電，它的運行狀況對整個大局的安全和穩定有著最直接的影響。在將互感器設計規范、監測方法和實際運行情況進行對比分析的前提下，要找出傳統設計方法的不足，并進行完善。通過上述工作推動互感器設計、檢測工作的發展，使互感器的質量得到提升，這樣就可以保證電網企業安全、可靠、經濟的運行。對互感器的原理進行研究，并且結合實際中遇到的問題進行分析。

關鍵詞：互感器；電力系統；檢測方法；質量

中圖分類號：TM45 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）05-0009-02

為了保證電力系統的安全運行，要加大對電力設備運行情況的監測，并對設備運行情況進行數據測量。而普通的測量和保護裝置不允許直接把一次高壓設備接入其中，需要把一次系統的高電壓和大電流按照不同比例來更換成低電壓和小電流，提供給測量儀表和保護裝置使用。我們看到的就是在執行這些任務時所使用的互感器。

1 互感器的種類和特征

1.1 互感器的種類

隨著社會的發展，電力工業也在快速發展，互感器的應用也越來越廣泛。互感器的電壓等級和準確度級別都有所提高，同時還出現了一些特殊的互感器，比如電壓、電流復合式互感器，直流電流互感器，高準確度的電流比率器和電壓比率器，大電流激光式電流互感器，電子線路補償互感器，超高電壓系統中的光電互感器，SF6全封閉組合電器（GIS）中的電壓、電流互感器等。

在多種互感器中，對互感器的使用有著重要影響的有兩種：①對電壓進行轉換的互感器，即電壓互感器。它有著電壓變換和隔離兩種作用，可以將高低壓回路的高電壓轉變為低電壓（一般為100 V），供給儀表和繼電保護裝置實現測量、計量和保護等作用。②對電流進行轉換的互感器，即電流互感器（簡稱CT）。它有著電流變換和隔離兩種作用，可以將高低壓回路的大電流轉變為小電流（一般為5 A），供給儀表和繼電保護裝置實現測量、計量、保護等作用。在電力工業中，為了達到電力系統測量、保護和控制的需要，必須要大力發展相應的電壓等級和準確度的互感器。隨著很多新型材料不斷被發現，互感器的種類也在不斷出現新的變化，又出現了電磁式互感器和光電式互感器等。

1.2 互感器的特征

互感器是一種按照比例變換電壓或電流的設備。它的作用主要是將高電壓或大電流按照比例變換成標準的低電壓（100 V）或標準小電流（5 A或1 A，這里指的都是額定值），這樣才可以更好地實現測量儀表、保護設備和自動控制設備的標準化、小型化。在這些基礎上，互感器還可以用來隔開高電壓系統，以保證人身和設備的安全。

2 對互感器設計檢測方法進行綜述

2.1 電力系統互感器的設計方法

2.1.1 分析互感器繼電保護繞組

假設其暫態面積的系數已經達到了30，那么其擴大的面積系數就是3——如果此時調度中心所給定的值是3.0，那就說明出現了約30倍的差距情況。由此可知，互感器繞組的設計與實際應用之間具有明顯的差異。

2.1.2 分析互感器計量繞組

假設電流互感器為0.2S級，二次負荷的設計值為100 A，其二次電流為5 A，那么二次阻抗就為4 Ω。如果在實際工作過程中二次回路已經依照規定流程的要求進行了替換，純電阻一般都小于4 Ω。由此看來，互感器繞組的容量設計、實際應用之間具有明顯的差異。

2.1.3 互感器的二次電流

如果按照目前的設計標準，可以設定為5 A和1 A兩種互感器。在滿足需要的情況下，使用1 A的互感器可以大大減少設計成本，同時對后續設備的校驗（相關二次成本等）可減小設備的重量，提高其安全性。但是在實際的運用中，多數都會選擇5 A的互感器，所以在二次電流的設計上，要從成本、重量等多方面去考慮，并要將設計與實際應用之間的差異考慮在內。

2.2 電力系統互感器的檢測方法

目前，大多數的互感器都是通過比較法來進行檢測的，經常用到的一些高壓互感器、配網用的組合式計量箱等在進行檢測時應該注意：高壓互感器的二次負荷明顯偏大，也就是說電流互感器對1/4倍額定負荷情況進行檢測，檢測結果合格，但是實際的回路阻抗不能達到額定負荷。雖然對電流互感器和電壓互感器的下限負荷有所限制，但是從過程的使用情況來看，一部分生產商并不是按照所定的規則進行生產和制造的，因為負荷與互感器誤差、保護特性都有一定的關聯。所以，在實際負荷的運行和檢測過程中，負荷的情況具有一定的差異。

在計量用互感器中，二次負荷主要包含二次回路和電能表的阻抗，在以前幾乎都采用機械式電能表，所以二次負荷的功率因數選擇為0.8. 現階段的電力系統由于經過了多年的發展，電子式電能表逐步取代了機械式電能表，互感器的二次負荷也都達到了1.0，但實際上還是按照原有的規程將功率選擇為0.8進行檢測。所以，互感器的實際功率因數在運行時和檢測時存在很大的差異（比如：利用型號HEJD—+的電流互感器校驗裝置檢測型號為LQJ-10，等級為0.2S級，編號為2420的電流互感器）。

隨著電力系統的迅猛發展，為了保證系統安全、穩定運行，互感器的設計、檢測工作顯得尤為重要。近年來，由于互感器繼電保護回路、電能計量二次回路越來越多的器件選用電子元件，因此使得回路的阻抗力大大降低，尤其是電能表從機械式電能表轉換成為電子式電能表。國內的各大電網都對安全提出了更多、更可靠的要求，所以互感器在容量匹配、繞組選配和試驗功率因數的選擇上，提出了更加精準的要求，同時還要優化設計、檢測規劃工作。

3 結束語

隨著社會的發展和進步，電力系統也在不斷完善，其逐漸向大機組、大電網、高電壓和遠距離輸電方面發展，也使得電力系統的規劃、設計更加有意義。電壓等級的不斷變化，遠距離、大電容量輸電線路和網絡電網的發展，使得高壓和超高壓變電站在規模和容量方面逐漸增加，互感器在電力系統中所起到的作用也越來越大，所以，對電力互感器的要求也越來越高。在實踐中，發現互感器在運用過程中存在的問題，要通過分析、研究找出合理、有效的解決方法。將互感器設計規范、監測方法與實際運行情況進行對比、分析，找到傳統設計方案的限制和不足，并提出相應的解決方法。同時，還需要通過對上述工作進行具體分析，找到解決方法來推動互感器的設計、檢測工作的發展，使互感器的質量得到提升，這樣就可以保證電網企業的安全、可靠、經濟運行。

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〔編輯：白潔〕

Explore the Transformer in the Power System Design Issues

Zheng Zhou

Abstract： With the continuous development and progress of society， the power system is constantly being improved， for the safe operation of the power grid requirements are also rising. As grid security at the forefront of transforming its operating conditions have the most direct impact on the overall situation of security and stability. Under the premise of the transformer design specifications， monitoring methods and comparative analysis of the actual operation， to identify the shortcomings of traditional design methods， and perfect. By the above work to promote the design， development testing work of transformers， the quality of the transformer would be enhanced， so as to ensure the power grid enterprises safe， reliable， economical operation. Study of the principles of the transformer， and combined with practical problems encountered in the analysis.

Key words： transformer； power systems； detection methods； quality