關于手持式電流互感器測試儀研究

韋俊年+郭霽月

摘 要：繼電保護裝置的正常運行受電壓互感器和電流互感器極性的直接影響，所以，相關工作人員必須熟練掌握判定和測試電壓互感器、電流互感器極性的方法。傳統的測試方法將會被逐步淘汰，而新型測試儀器體積大、測量過程煩瑣，因此，利用CT極性的特點制作手持式CT極性測試儀，能夠更有效地進行極性測試。

關鍵詞：電流互感器；二次回路；極性判定；繼電保護

中圖分類號：TM452 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0046-02

1 互感器極性測定原理

互感器是由電壓互感器和電流互感器組成的。它是一次回路和二次回路進行交流轉換的橋梁，用來向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，主要作用是反饋電氣元件的正常運行情況和故障情況。互感器的作用是將一次側回流爐的高電壓和大電流變為二次回路的標準低電壓（100 V）和小電流（5 A或1 A），使測量儀表和保護裝置標準化、小型化。將二次設備與高電壓部分隔離，并且互感器二次側均接地，這樣的方式能夠保證設備和工作人員的安全。

1.1 分析和判定電流互感器極性的方法

1.1.1 電流互感器極性介紹

在一次繞組和二次繞組時，將電流互感器的極性定義為：在一次繞組和二次繞組時，同時有同極性端子通入電流時，產生的磁通方向應該是一致的。在交流回路中應用電流互感器，電流會隨著時間的變化而改變方向。一次側和二次側的某一端在某個時刻具有相同的極性，均為負極或正極，這時，極性就被稱為同名端或同極性端。

由圖3中的接線方式可知，2個一次繞組的端頭由A和X表示，2個二次繞組的端頭由a和x表示，A和a、X和x分別是兩次繞組的同極性端子。同極性端子是用A和a、X和x標注電壓互感器的極性，假如僅將相對極性關系標出即可，可以將符號“。”或“*”標注在同極性端子上。楞次定律說明，當有一次性電流流入極性端子A時，二次繞組時的極性端子a就會流出感應電流。

1.2.2 判定電壓互感器極性的方法

測試電壓互感器極性的試驗按照圖4所示接線。

通過小開關S的電池正極與干電壓互感器的一次側S端相接，干電壓互感器一次側的x端則與負極相接。如果將S斷開的瞬間直流毫安表指針擺動的方向為正，閉合S時，直流毫安表指針擺動的方向為負，那么，電壓互感器的A，a為非同極性端，如果相反，則為同極性端。

2 極性反接對繼電保護裝置的影響

導致繼電保護裝置無法正常運行的主要原因是二次阻抗過大和電流互感器接線錯誤。二次阻抗和一次電流是影響電流互感器變比誤差的重要因素，鐵芯飽和、猛增的激磁電流和增大的變比誤差都是劇增的一次電流引起的。當一次電流固定時，增大二次負荷阻抗、升高二次工作電壓會增大激磁電流與電流比差，這時，電流互感器就會因為線路短路而出現過大誤差，相關保護也可能因此拒動。相關規程指出，為了保證繼電保護裝置的可靠性，互感器電流和保護用電流不能出現10%以上的誤差。電流互感器的二次負荷抗阻Z2、一次電流倍數m和電流誤差三者之間的關系是由其重要技術數據10%誤差曲線體現出來的。當電流互感器已知時，計算電流倍數為：

計算出電流倍數后，在曲線中找到二次負荷阻抗即可。當繼電保護裝置在二次負荷抗阻中的實際計算值小于規定值時，即可以保證其穩定性。由此可以說明：①在二次側時，流經繼電器線圈的電流不一定會因為電流互感器兩相的極性不同而下降；②在電流互感器兩相極性不同時，勢必會造成短路形式下二次負荷阻抗的增大，在一定程度上會影響二次回路中有較長連接導線的地方；③如果二次負荷阻抗增大是由電流互感器兩相機型不同造成的，那么，在誤差允許的范圍內，繼電保護裝置的可靠性是不會受到影響的。

3 手持式電流互感器極性測試儀

從電流互感器、單相電壓互感器中引出的端子有2個，當其中的任一側引出端子用錯時，都會使二次電壓或電流的相位改變180°。從電壓和電流方向的角度考慮，由楞次定律可知，當極性端子流入一次電流時，二次繞組中的極性端會有感應電流流出。基于此原理，研制出了手持式電流互感器極性測試儀。

便攜式CT極性測試儀面板如圖5所示。

該儀器的操作方法是：①將貼有P1、P2的測試線一端插在插座（P1/P2）上，另一端分別對應夾在互感器P1、P2上。②如果用通道1測試，將貼有1S1、1S2的測試線一端插在插座（1S1/1S2）上，另一端分別對應夾在互感器S1、S2上。此時按下按鍵“通道1”，極性的測試結果就會在顯示屏“通道1”的下方顯示。③如果用通道2或通道3測試，將貼有2S1、2S2、3S1、3S2的測試線一端插在插座（2S1/2S2/3S1/3S2）上，另一端分別對應夾在互感器的S1、S2上。此時按下按鍵“通道2”或“通道3”，則極性的測試結果會在顯示屏“通道2”或“通道3”的下方顯示。

在操作該儀器時要注意以下三點：①要找好相應的通道進行測試連接，按下對應的按鍵，這樣才會顯示出正確的結果。②當測試線的P1夾在電流互感器的P1、測試線的S1夾在電流互感器的S1上時，測試結果顯示極性為“-”。③當電量不足時，會顯示“請充電”字樣，此時可用充電器插入充電接口開始充電。在充電過程中，充電器指示燈為紅色，當充滿后紅燈滅。

4 結束語

總之，電流互感器、電壓互感器的極性直接影響繼電保護裝置的工作情況，隨著數字化的發展，傳統的測試方法將會被逐步淘汰，而新型測試儀器體積大、測量過程煩瑣，所以，手持式電壓互感器越來越受歡迎，將會逐步被廣泛應用。

參考文獻

[1]王勇.手持式三相極性測試儀在變電工程中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2013（32）.

[2]陳瓊，王磊.便攜式電流互感器變比測試儀的設計[J].南昌航空大學學報（自然科學版），2009（3）.

[3]陸永平.鉗形電流表的選型校準及使用[J].工業計量，2013（3）.

〔編輯：白潔〕

（a）接線圖 （b）相量圖

圖1 電流互感器接線圖和相量圖

由圖1可知，2個一次繞組的端頭由L1和L2表示，2個二次繞組的端頭由K1和K2表示，L1和K1、L2和K2分別為兩次繞組的同極性端子。同極性端子是采用相同腳注和不同符號標標注電流互感器的極性，假如僅將相對極性關系標出即可，

可以將符號“。”或“*”標注在同極性端子上。楞次定律說明，當極性端子L1有一次性電流流入時，在二次繞組中感應出的電流從極性端子K1流出。通常將一次電流換算為二次電流，并且勵磁電流被忽略時，可以進行繪制。因為這樣能任意選擇一、二次電流的正方向，所以，有兩種繪制相量圖的方法。一般情況下，在繼電保護中會以L1向L2流定為一次繞組中的正向，K2向K1流定為二次繞組中的正向。

1.1.2 判定電流互感器極性的方法

測試電流互感器極性的試驗按照圖2所示接線。

圖2 電流互感器極性測試的試驗接線

在通過小開關S電流互感器的一次線圈中，有一組電池接入，將直流毫安表PA接入二次線圈。將S閉合的瞬間，如果直流毫安表指針擺動的方向為負，說明分別接在直流毫安表正極和電池正極的一次性端子K1和L1是非極性端子；如果直流毫安表指針擺動的方向為正，說明它們是同極性端子。如果回路的電阻抗較大，還需要臨時短接變壓器低壓繞組，才能測定其電阻抗。

1.2 分析和判定電壓互感器極性的方法

1.2.1 電壓互感器極性介紹

在一次繞組和二次繞組時，將電流互感器的極性定義為：在一次繞組和二次繞組時，如果電流從同極性端子同時通入，

那么，在鐵芯中，它們會產生相同方向的磁通。

摘 要：繼電保護裝置的正常運行受電壓互感器和電流互感器極性的直接影響，所以，相關工作人員必須熟練掌握判定和測試電壓互感器、電流互感器極性的方法。傳統的測試方法將會被逐步淘汰，而新型測試儀器體積大、測量過程煩瑣，因此，利用CT極性的特點制作手持式CT極性測試儀，能夠更有效地進行極性測試。

關鍵詞：電流互感器；二次回路；極性判定；繼電保護

中圖分類號：TM452 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0046-02

1 互感器極性測定原理

互感器是由電壓互感器和電流互感器組成的。它是一次回路和二次回路進行交流轉換的橋梁，用來向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，主要作用是反饋電氣元件的正常運行情況和故障情況。互感器的作用是將一次側回流爐的高電壓和大電流變為二次回路的標準低電壓（100 V）和小電流（5 A或1 A），使測量儀表和保護裝置標準化、小型化。將二次設備與高電壓部分隔離，并且互感器二次側均接地，這樣的方式能夠保證設備和工作人員的安全。

1.1 分析和判定電流互感器極性的方法

1.1.1 電流互感器極性介紹

在一次繞組和二次繞組時，將電流互感器的極性定義為：在一次繞組和二次繞組時，同時有同極性端子通入電流時，產生的磁通方向應該是一致的。在交流回路中應用電流互感器，電流會隨著時間的變化而改變方向。一次側和二次側的某一端在某個時刻具有相同的極性，均為負極或正極，這時，極性就被稱為同名端或同極性端。

由圖3中的接線方式可知，2個一次繞組的端頭由A和X表示，2個二次繞組的端頭由a和x表示，A和a、X和x分別是兩次繞組的同極性端子。同極性端子是用A和a、X和x標注電壓互感器的極性，假如僅將相對極性關系標出即可，可以將符號“。”或“*”標注在同極性端子上。楞次定律說明，當有一次性電流流入極性端子A時，二次繞組時的極性端子a就會流出感應電流。

1.2.2 判定電壓互感器極性的方法

測試電壓互感器極性的試驗按照圖4所示接線。

通過小開關S的電池正極與干電壓互感器的一次側S端相接，干電壓互感器一次側的x端則與負極相接。如果將S斷開的瞬間直流毫安表指針擺動的方向為正，閉合S時，直流毫安表指針擺動的方向為負，那么，電壓互感器的A，a為非同極性端，如果相反，則為同極性端。

2 極性反接對繼電保護裝置的影響

導致繼電保護裝置無法正常運行的主要原因是二次阻抗過大和電流互感器接線錯誤。二次阻抗和一次電流是影響電流互感器變比誤差的重要因素，鐵芯飽和、猛增的激磁電流和增大的變比誤差都是劇增的一次電流引起的。當一次電流固定時，增大二次負荷阻抗、升高二次工作電壓會增大激磁電流與電流比差，這時，電流互感器就會因為線路短路而出現過大誤差，相關保護也可能因此拒動。相關規程指出，為了保證繼電保護裝置的可靠性，互感器電流和保護用電流不能出現10%以上的誤差。電流互感器的二次負荷抗阻Z2、一次電流倍數m和電流誤差三者之間的關系是由其重要技術數據10%誤差曲線體現出來的。當電流互感器已知時，計算電流倍數為：

計算出電流倍數后，在曲線中找到二次負荷阻抗即可。當繼電保護裝置在二次負荷抗阻中的實際計算值小于規定值時，即可以保證其穩定性。由此可以說明：①在二次側時，流經繼電器線圈的電流不一定會因為電流互感器兩相的極性不同而下降；②在電流互感器兩相極性不同時，勢必會造成短路形式下二次負荷阻抗的增大，在一定程度上會影響二次回路中有較長連接導線的地方；③如果二次負荷阻抗增大是由電流互感器兩相機型不同造成的，那么，在誤差允許的范圍內，繼電保護裝置的可靠性是不會受到影響的。

3 手持式電流互感器極性測試儀

從電流互感器、單相電壓互感器中引出的端子有2個，當其中的任一側引出端子用錯時，都會使二次電壓或電流的相位改變180°。從電壓和電流方向的角度考慮，由楞次定律可知，當極性端子流入一次電流時，二次繞組中的極性端會有感應電流流出。基于此原理，研制出了手持式電流互感器極性測試儀。

便攜式CT極性測試儀面板如圖5所示。

該儀器的操作方法是：①將貼有P1、P2的測試線一端插在插座（P1/P2）上，另一端分別對應夾在互感器P1、P2上。②如果用通道1測試，將貼有1S1、1S2的測試線一端插在插座（1S1/1S2）上，另一端分別對應夾在互感器S1、S2上。此時按下按鍵“通道1”，極性的測試結果就會在顯示屏“通道1”的下方顯示。③如果用通道2或通道3測試，將貼有2S1、2S2、3S1、3S2的測試線一端插在插座（2S1/2S2/3S1/3S2）上，另一端分別對應夾在互感器的S1、S2上。此時按下按鍵“通道2”或“通道3”，則極性的測試結果會在顯示屏“通道2”或“通道3”的下方顯示。

在操作該儀器時要注意以下三點：①要找好相應的通道進行測試連接，按下對應的按鍵，這樣才會顯示出正確的結果。②當測試線的P1夾在電流互感器的P1、測試線的S1夾在電流互感器的S1上時，測試結果顯示極性為“-”。③當電量不足時，會顯示“請充電”字樣，此時可用充電器插入充電接口開始充電。在充電過程中，充電器指示燈為紅色，當充滿后紅燈滅。

4 結束語

總之，電流互感器、電壓互感器的極性直接影響繼電保護裝置的工作情況，隨著數字化的發展，傳統的測試方法將會被逐步淘汰，而新型測試儀器體積大、測量過程煩瑣，所以，手持式電壓互感器越來越受歡迎，將會逐步被廣泛應用。

參考文獻

[1]王勇.手持式三相極性測試儀在變電工程中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2013（32）.

[2]陳瓊，王磊.便攜式電流互感器變比測試儀的設計[J].南昌航空大學學報（自然科學版），2009（3）.

[3]陸永平.鉗形電流表的選型校準及使用[J].工業計量，2013（3）.

〔編輯：白潔〕

（a）接線圖 （b）相量圖

圖1 電流互感器接線圖和相量圖

由圖1可知，2個一次繞組的端頭由L1和L2表示，2個二次繞組的端頭由K1和K2表示，L1和K1、L2和K2分別為兩次繞組的同極性端子。同極性端子是采用相同腳注和不同符號標標注電流互感器的極性，假如僅將相對極性關系標出即可，

可以將符號“。”或“*”標注在同極性端子上。楞次定律說明，當極性端子L1有一次性電流流入時，在二次繞組中感應出的電流從極性端子K1流出。通常將一次電流換算為二次電流，并且勵磁電流被忽略時，可以進行繪制。因為這樣能任意選擇一、二次電流的正方向，所以，有兩種繪制相量圖的方法。一般情況下，在繼電保護中會以L1向L2流定為一次繞組中的正向，K2向K1流定為二次繞組中的正向。

1.1.2 判定電流互感器極性的方法

測試電流互感器極性的試驗按照圖2所示接線。

圖2 電流互感器極性測試的試驗接線

在通過小開關S電流互感器的一次線圈中，有一組電池接入，將直流毫安表PA接入二次線圈。將S閉合的瞬間，如果直流毫安表指針擺動的方向為負，說明分別接在直流毫安表正極和電池正極的一次性端子K1和L1是非極性端子；如果直流毫安表指針擺動的方向為正，說明它們是同極性端子。如果回路的電阻抗較大，還需要臨時短接變壓器低壓繞組，才能測定其電阻抗。

1.2 分析和判定電壓互感器極性的方法

1.2.1 電壓互感器極性介紹

在一次繞組和二次繞組時，將電流互感器的極性定義為：在一次繞組和二次繞組時，如果電流從同極性端子同時通入，

那么，在鐵芯中，它們會產生相同方向的磁通。

摘 要：繼電保護裝置的正常運行受電壓互感器和電流互感器極性的直接影響，所以，相關工作人員必須熟練掌握判定和測試電壓互感器、電流互感器極性的方法。傳統的測試方法將會被逐步淘汰，而新型測試儀器體積大、測量過程煩瑣，因此，利用CT極性的特點制作手持式CT極性測試儀，能夠更有效地進行極性測試。

關鍵詞：電流互感器；二次回路；極性判定；繼電保護

中圖分類號：TM452 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）20-0046-02

1 互感器極性測定原理

互感器是由電壓互感器和電流互感器組成的。它是一次回路和二次回路進行交流轉換的橋梁，用來向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，主要作用是反饋電氣元件的正常運行情況和故障情況。互感器的作用是將一次側回流爐的高電壓和大電流變為二次回路的標準低電壓（100 V）和小電流（5 A或1 A），使測量儀表和保護裝置標準化、小型化。將二次設備與高電壓部分隔離，并且互感器二次側均接地，這樣的方式能夠保證設備和工作人員的安全。

1.1 分析和判定電流互感器極性的方法

1.1.1 電流互感器極性介紹

在一次繞組和二次繞組時，將電流互感器的極性定義為：在一次繞組和二次繞組時，同時有同極性端子通入電流時，產生的磁通方向應該是一致的。在交流回路中應用電流互感器，電流會隨著時間的變化而改變方向。一次側和二次側的某一端在某個時刻具有相同的極性，均為負極或正極，這時，極性就被稱為同名端或同極性端。

由圖3中的接線方式可知，2個一次繞組的端頭由A和X表示，2個二次繞組的端頭由a和x表示，A和a、X和x分別是兩次繞組的同極性端子。同極性端子是用A和a、X和x標注電壓互感器的極性，假如僅將相對極性關系標出即可，可以將符號“。”或“*”標注在同極性端子上。楞次定律說明，當有一次性電流流入極性端子A時，二次繞組時的極性端子a就會流出感應電流。

1.2.2 判定電壓互感器極性的方法

測試電壓互感器極性的試驗按照圖4所示接線。

通過小開關S的電池正極與干電壓互感器的一次側S端相接，干電壓互感器一次側的x端則與負極相接。如果將S斷開的瞬間直流毫安表指針擺動的方向為正，閉合S時，直流毫安表指針擺動的方向為負，那么，電壓互感器的A，a為非同極性端，如果相反，則為同極性端。

2 極性反接對繼電保護裝置的影響

導致繼電保護裝置無法正常運行的主要原因是二次阻抗過大和電流互感器接線錯誤。二次阻抗和一次電流是影響電流互感器變比誤差的重要因素，鐵芯飽和、猛增的激磁電流和增大的變比誤差都是劇增的一次電流引起的。當一次電流固定時，增大二次負荷阻抗、升高二次工作電壓會增大激磁電流與電流比差，這時，電流互感器就會因為線路短路而出現過大誤差，相關保護也可能因此拒動。相關規程指出，為了保證繼電保護裝置的可靠性，互感器電流和保護用電流不能出現10%以上的誤差。電流互感器的二次負荷抗阻Z2、一次電流倍數m和電流誤差三者之間的關系是由其重要技術數據10%誤差曲線體現出來的。當電流互感器已知時，計算電流倍數為：

計算出電流倍數后，在曲線中找到二次負荷阻抗即可。當繼電保護裝置在二次負荷抗阻中的實際計算值小于規定值時，即可以保證其穩定性。由此可以說明：①在二次側時，流經繼電器線圈的電流不一定會因為電流互感器兩相的極性不同而下降；②在電流互感器兩相極性不同時，勢必會造成短路形式下二次負荷阻抗的增大，在一定程度上會影響二次回路中有較長連接導線的地方；③如果二次負荷阻抗增大是由電流互感器兩相機型不同造成的，那么，在誤差允許的范圍內，繼電保護裝置的可靠性是不會受到影響的。

3 手持式電流互感器極性測試儀

從電流互感器、單相電壓互感器中引出的端子有2個，當其中的任一側引出端子用錯時，都會使二次電壓或電流的相位改變180°。從電壓和電流方向的角度考慮，由楞次定律可知，當極性端子流入一次電流時，二次繞組中的極性端會有感應電流流出。基于此原理，研制出了手持式電流互感器極性測試儀。

便攜式CT極性測試儀面板如圖5所示。

該儀器的操作方法是：①將貼有P1、P2的測試線一端插在插座（P1/P2）上，另一端分別對應夾在互感器P1、P2上。②如果用通道1測試，將貼有1S1、1S2的測試線一端插在插座（1S1/1S2）上，另一端分別對應夾在互感器S1、S2上。此時按下按鍵“通道1”，極性的測試結果就會在顯示屏“通道1”的下方顯示。③如果用通道2或通道3測試，將貼有2S1、2S2、3S1、3S2的測試線一端插在插座（2S1/2S2/3S1/3S2）上，另一端分別對應夾在互感器的S1、S2上。此時按下按鍵“通道2”或“通道3”，則極性的測試結果會在顯示屏“通道2”或“通道3”的下方顯示。

在操作該儀器時要注意以下三點：①要找好相應的通道進行測試連接，按下對應的按鍵，這樣才會顯示出正確的結果。②當測試線的P1夾在電流互感器的P1、測試線的S1夾在電流互感器的S1上時，測試結果顯示極性為“-”。③當電量不足時，會顯示“請充電”字樣，此時可用充電器插入充電接口開始充電。在充電過程中，充電器指示燈為紅色，當充滿后紅燈滅。

4 結束語

總之，電流互感器、電壓互感器的極性直接影響繼電保護裝置的工作情況，隨著數字化的發展，傳統的測試方法將會被逐步淘汰，而新型測試儀器體積大、測量過程煩瑣，所以，手持式電壓互感器越來越受歡迎，將會逐步被廣泛應用。

參考文獻

[1]王勇.手持式三相極性測試儀在變電工程中的應用[J].城市建設理論研究（電子版），2013（32）.

[2]陳瓊，王磊.便攜式電流互感器變比測試儀的設計[J].南昌航空大學學報（自然科學版），2009（3）.

[3]陸永平.鉗形電流表的選型校準及使用[J].工業計量，2013（3）.

〔編輯：白潔〕

（a）接線圖 （b）相量圖

圖1 電流互感器接線圖和相量圖

由圖1可知，2個一次繞組的端頭由L1和L2表示，2個二次繞組的端頭由K1和K2表示，L1和K1、L2和K2分別為兩次繞組的同極性端子。同極性端子是采用相同腳注和不同符號標標注電流互感器的極性，假如僅將相對極性關系標出即可，

可以將符號“。”或“*”標注在同極性端子上。楞次定律說明，當極性端子L1有一次性電流流入時，在二次繞組中感應出的電流從極性端子K1流出。通常將一次電流換算為二次電流，并且勵磁電流被忽略時，可以進行繪制。因為這樣能任意選擇一、二次電流的正方向，所以，有兩種繪制相量圖的方法。一般情況下，在繼電保護中會以L1向L2流定為一次繞組中的正向，K2向K1流定為二次繞組中的正向。

1.1.2 判定電流互感器極性的方法

測試電流互感器極性的試驗按照圖2所示接線。

圖2 電流互感器極性測試的試驗接線

在通過小開關S電流互感器的一次線圈中，有一組電池接入，將直流毫安表PA接入二次線圈。將S閉合的瞬間，如果直流毫安表指針擺動的方向為負，說明分別接在直流毫安表正極和電池正極的一次性端子K1和L1是非極性端子；如果直流毫安表指針擺動的方向為正，說明它們是同極性端子。如果回路的電阻抗較大，還需要臨時短接變壓器低壓繞組，才能測定其電阻抗。

1.2 分析和判定電壓互感器極性的方法

1.2.1 電壓互感器極性介紹

在一次繞組和二次繞組時，將電流互感器的極性定義為：在一次繞組和二次繞組時，如果電流從同極性端子同時通入，

那么，在鐵芯中，它們會產生相同方向的磁通。