110 k V電流互感器性能檢測研究

彭韶敏

（中山市凱能集團有限公司電力技術服務分公司，廣東 中山528455）

0 引言

隨著社會經濟和電氣智能化的快速發展，電在人們生活中所占的比重越來越大，故而人們對供電可靠性的要求也越來越高。維護電網運行穩定、提高供電設備正常運行水平、減少事故發生就成為電力行業所面臨的一項重要任務。電流互感器在整個電力系統中占據著重要地位，無論在發電、變電，還是在輸電、配電、用電的線路中都要使用到，其在這些線路中間起到電流變換和電氣隔離的作用。所以，電流互感器的好壞將會影響到整個電網的運行。

基于此，本文通過介紹電流互感器的基本原理，重點對其性能檢測中的變比、極性和伏安特性檢測進行分析，以供工作人員參考。

1 常見的電流互感器性能檢測

電流互感器的性能參數指標包括：額定一次電流、額定二次電流、額定輸出、二次繞組電阻、額定短時熱電流、額定儀表限值一次電流和儀表保安系數、額定準確限值一次電流和準確限值電流倍數、準確級、暫態特性參數等。定期對這些性能進行檢測，對出現故障的電流互感器及時修復成為了重中之重。常見的性能檢測包括變比、極性檢查、伏安特性、退磁檢查和準確度檢查等，本文重點介紹前3個。

1.1 變比

電流互感器（Current Transfor mer，簡稱CT）是根據電磁感應原理制成的，其作用是可以把數值較大的一次電流通過一定的變比轉換為數值較小的二次電流，用來進行保護、測量等。電流互感器的組成和變壓器基本類似，都是鐵芯、一次繞組和二次繞組，不同之處在于變壓器鐵芯內的主磁通是通過一次線圈中的交流電壓產生，而電流互感器的主磁通是由一次線圈內的電流所產生，同時一次主磁通在二次線圈中感應出二次電動勢而產生二次電流［1］。

根據電流互感器的工作原理可知：一次線圈和二次線圈的匝數比決定了變比的大小。電流互感器變比檢測是一項重要的檢測內容，雖然它的準確度應該由生產廠家來保證，但由于在制造過程中經常會因抽頭錯誤、連接錯誤等而造成互感器變比的錯誤，因此電流互感器變比檢測在日常工作中變得尤為重要。對電流互感器變比的影響既有內部原因，如鐵芯截面與材料、二次線圈匝數等，也有外部原因。影響較大的因素有以下5個：（1）電流值，比差和角差與二次電流的大小成反比；（2）二次負荷的大小，比差和角差的數值與其成正比；（3）二次負荷功率因數的大小，比差與之成反比，而角差與之成正比；（4）電源頻率；（5）其他方面的原因。

1.2 極性

電流互感器的極性指的是在某一時刻，一次側極性與二次側某一端極性相同，即同時為正或同時為負，極性相同的端成為同名端，用符號“＊”、“－”或“.”表示。

極性檢測可以防止在接線時將極性弄錯，如果是用在繼電保護回路上，極性的錯誤將引起保護回路上保護裝置的誤動作以及不能進行正確的測量。

1.3 伏安特性

電流互感器的伏安特性從字面上解釋，就是二次繞組的電壓與電流之間的關系。如果從小到大調整電壓，將所加電壓對應的每一個電流同時畫在一個坐標系中（縱坐標為電壓，橫標為電流），由這樣的點所組成的曲線就稱為伏安特性曲線。

由于電流互感器的鐵芯是逐漸飽和的，當短路時，電流互感器的鐵芯趨向于飽和，同時勵磁電流也急劇上升，在一次電流中勵磁電流所占的比例大大增加，比差朝著負方向不斷增大。因為繼電器的動作電流要比額定電流大幾倍，所以在繼電保護中使用的電流互感器要能夠保證可靠動作，不能誤動作甚至拒動。

2 電流互感器性能檢測方法

2.1 變比檢測

電流互感器的變比檢測試驗是現場檢測的重要項目，常用的方法有電流法和電壓法。

2.1.1 電流法

電流源包括1臺調壓器和1臺升流器；L1、L2表示電流互感器一次線圈的2個端子；K1、K2表示電流互感器二次線圈的2個端子；A1用來測量電流互感器的一次電流；A2用來測量電流互感器的二次電流［2］。

電流法檢驗電流互感器基本可以模擬電流互感器的實際運行，從理論上講是非常完美的，不僅容易理解還能在精度上有一定的保證。但當系統容量較大時，現場加電流至百萬安培有較大困難，如果減小實驗電流會引起較大的誤差，所以在大容量系統上，一般不使用電流法。

2.1.2 電壓法

電壓法是將需要檢驗的一次繞組和不被檢測的二次繞組開路，然后將調壓器的輸出端和需要檢驗的二次繞組端接到一起，緩慢升壓，同時二次繞組端電壓U2用交流電壓表測量，一次繞組端的電壓U1用交流毫伏表測量，最后計算二者比值，把它與銘牌上該繞組的額定電流比相比較，看是否相同。

用電壓法測量電流互感器變比，只需要限制激磁電流的等級為毫安級，即可對測量精度有一定的保證。電壓法適用于現場試驗，因為它的設備重量較輕，但是要想保證它的測量精度需要將二次線圈的勵磁電流限制在10 mA以內。

2.2 伏安特性檢測

CT伏安特性是指將電流互感器的一次側開路后，二次側的勵磁電流與兩端所加電壓的關系曲線，本質上就是鐵芯的磁化曲線，也叫勵磁特性。CT伏安特性曲線的測試方法如圖1所示，將CT的原方開路，從付方加入交流電壓U2，測量電流I2，U2與I2的關系曲線即為伏安特性曲線。

圖1 伏安特性曲線的測試方法

通過試驗檢查互感器的鐵芯質量、鑒別磁化曲線的飽和度，用10%誤差曲線來判斷有無匝間短路現象。這個試驗的接線比較復雜，單單使用1個調壓器是無法升到試驗電壓的（因為當電流的值到達額定值時，電壓已經達到400 V以上），需要加1個升壓和1個PT來讀取電壓。

每次需要把測得的伏安特性曲線與過去的進行比較，電壓不能有較為明顯的降低，如果有，應該及時檢查二次繞組，看看是否存在匝間短路現象，基于此，在測試時需要多測試幾點。測試的過程中，內部電流表應該采用內接法，而且為了提高測量的準確度，可先將電流互感器退磁然后升到額定值再降為0，最后逐點上升。

2.3 極性檢測

測量電流互感器極性的方法有很多，但日常生產生活中用的最多的一為直流法，二為交流法，三為儀器法。

最簡單的即為直流法，需要1節干電池、1塊萬用表和1根導線。首先將萬用表打到直流電壓檔，2根萬用表筆接在互感器二次輸出繞組上（任意連接）；然后將導線穿過互感器孔徑，導線靠P2側接電池負極；將導線靠P1側線端與電池正極瞬間接觸，同時查看電壓表的讀數。如果讀數為正，說明接萬用表負表筆的為S2、接萬用表正表筆的為S1；為負則反之。在測試過程中，只要能夠看到萬用表的讀數正負即可，最好能夠采用指針表看指針的擺動方向。

交流法是將電流互感器一、二次線圈中的L2和二次側K2連接起來，然后在二次側通以1～5 V的交流電壓，最后用10 V以下的電壓表測量U2及U3的數值。若U3＝U1－U2為減極性，反之則為加極性。

所謂儀器法即在測量電流互感器誤差之前，先用儀器預先檢查極性，如果指示器有反應則說明被試電流互感器極性錯誤。

3 結語

本文詳細介紹了電流互感器的性能檢測及其診斷方法，通過對這些指標的分析處理，可以較好地解除現場多處類似安全隱患。高電壓、大容量、長線路的發展對電流互感器也提出了越來越高的要求，TP類抗飽和電流互感器［3］、PX類電流互感器［4］、電子式電流互感器等也已經進入實用階段，對電流互感器的性能檢測和診斷方法的探討與研究仍將繼續進行。

［1］王裕喜.電流互感器變比和極性的測試方法［J］.云南水力發電，2008（6）

［2］馬繼先，郭東升.電流互感器變比檢查試驗方法［J］.華北電力技術，1999（2）

［3］李振剛，杜龍生.計算機房的日常管理和維護［J］.實驗技術與管理，2006（8）

［4］林福宗.多媒體技術基礎［M］.北京：清華大學出版社，2002