變電站常用電流互感器簡述

馬自偉謝 靜

（1．云南省電力設計院有限責任公司，昆明 650051；2．昆明理工大學，昆明 650500）

變電站常用電流互感器簡述

馬自偉1謝 靜2

（1．云南省電力設計院有限責任公司，昆明 650051；2．昆明理工大學，昆明 650500）

結合變電站工程中常用電流互感器型號，介紹了不同類型互感器結構及特點，并對設備選型提出建議。

電流互感器；CT；多變比；正立式；倒置式

電流互感器（current transformer，CT）作為變電站中關鍵設備之一，其作用是將一次側大電流轉換為較小的二次電流，供保護、測量和計量用，額定二次電流為5A或1A。由于使用條件、安裝位置不同，CT的選型也不同。對于初入設計行業的新員工而言，并不明白設備型號所代表的含義，也不了解各型號設備具有何種結構和特點。國內有關 CT的技術論文大多圍繞設備的某一項具體問題進行研究，尚無綜述性的文章，因此，有必要對變電站中常用CT做一全面介紹，以供設計人員參考。

1 CT原理結構

傳統的 CT基于電磁感應原理，由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心等部分組成。一次繞組的匝數N1較少，直接串聯于電源線路中，二次繞組的匝數N2較多，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負荷Z串聯形成閉合回路。理想情況下，一、二次繞組和電流遵循I1N1=I2N2的關系。實際工程應用中，CT多采用穿心式結構，即鐵心采用硅鋼片搟卷制成環形，一次導體從環形鐵心中穿過，二次繞組纏繞在環形鐵心上，如圖1所示。

圖1 穿心式電流互感器結構原理圖

鑒于系統近、遠期負荷水平變化較大，為滿足CT在量程25%～100%范圍內精確測量[1-2]，二次繞組通常采用多抽頭的方式，實現不同變比，以滿足不同時期負荷電流的測量需要。同時，繼電保護、測量、計量所要求的變比和容量不盡相同，因此通常將不同級次的二次繞組做成獨立繞組，每個獨立繞組可根據需要做成多抽頭，如圖2所示。以計量級為例，二次繞組設中間抽頭，可實現兩個變比，假設 1K1-1K3變比為 1000∶1，則 1K1-1K2變比為500∶1。

圖2 多變比帶抽頭CT原理圖

在系統容量大、電壓等級高的回路中，負荷電流從幾百安到幾千安變化，單靠二次繞組抽頭來實現更多變比在技術上比較困難，因此需要將一次繞組設計為可串、并聯結構，通過調節一次接線端撥片來實現一次繞組的串、并聯接線，如圖 3、圖 4所示。當為串聯接線時，穿過二次線圈的一次繞組匝數為兩匝；并聯接線時，一次繞組匝數為一匝。因此串聯時的變比為并聯時的一半。同樣以計量級為例，一次繞組串聯時，1K1-1K3變比為 500∶1，1K1-1K2變比為250∶1；一次繞組并聯時，1K1-1K3變比為1000∶1，1K1-1K2變比為500∶1。由此可見，此類 CT變比更靈活，可滿足電流變化范圍較大、測量精度要求較高的工況。

圖3 一次繞組串聯接線圖

圖4 一次繞組并聯接線圖

2 常用型號介紹

根據絕緣介質的不同，CT分為干式、油浸式、SF6氣體絕緣、環氧樹脂澆注絕緣等類型[3]，按安裝方式分為戶外獨立式、套管式、支柱式、穿墻式、母線式等類型，按二次繞組的安裝位置又分為正立式和倒置式。工程中常用 CT型號有 LB、LVB、LVQB（T）、LZZB（J）、LRB、LXK、LMZB等。在變電站工藝系統中，不同配電裝置采用的 CT型號不同。

2.1 LB型CT

LB型為正立式CT，為早期電網中廣泛采用的型號，電壓等級可從 35kV到 220kV。設備型號中字母L表示電流互感器，B表示帶保護級。此類設備一次導體為U形結構，主絕緣采用高壓電纜紙包繞在一次導體上，二次繞組穿過U形導體位于下部，產品內部注入變壓器油，如圖5所示。此類設備的優點：設計和制造成熟，運行基本穩定，重心低，耐震性能好，便于運輸等。但也存在顯著的缺點：由于采用油紙絕緣結構，制造工藝不良時容易導致絕緣缺陷存在，為日后運行埋下安全隱患[4-6]；同時運維麻煩，需要定期監測內部絕緣狀況；一次導體太長，損耗大，散熱性能差；結構復雜，重量大；容量低；動熱穩定性受限；經濟性能差等。目前新建的變電站中，LB型CT很少再用于110kV及以上配電裝置，僅用于小電流、低電壓回路，如變壓器中性點放電間隙回路。

圖5 正立式CT內部結構圖

2.2 LVB型CT

型號中字母V表示倒置式。與LB型相比，CT二次繞組置于產品頭部，繞組采用絕緣包扎后置于環形屏蔽罩中，一次導電桿從屏蔽罩中心穿過，二次繞組引線通過引線導管引至底座上的接線盒，瓷套內部采用油紙絕緣結構，如圖6所示。此類型號設備優點：二次繞組置于屏蔽罩內，漏磁小，暫態性能好，能滿足繼電保護 TP級的精度要求；結構緊湊，一次導體短，通流能力大，損耗小，散熱好；動熱穩定性好。缺點是：頭重腳輕，耐震性能差；同其他油紙絕緣結構設備一樣，存在絕緣缺陷和運維麻煩的問題。在目前運行的變電站中，仍有少部分CT采用LVB型，主要用于35～750kV配電裝置，但也存在逐漸被新型CT取代的趨勢。

2.3 LVQB（T）型CT

設備型號中字母Q表示氣體絕緣，T表示帶暫態保護。結構上與LVB型相同，區別在于內部采用SF6氣體絕緣。此類設備為新型產品，具有LVB型設備的所有優點，并且重量更輕，維護方便，不存在火災危險，避免了油紙復合絕緣設備所具有的缺點，因而在近年的電網運用中得到廣泛使用。相比LVB型設備，LVQB（T）型設備經濟性更佳。對于耐震性，近年所生產的LVQB（T）型設備已能滿足8度地震烈度地區的使用安裝要求，另外還可在設計中采用加裝橡膠墊片的方法減緩地震沖擊，因而此類型號CT應用前景廣闊。

2.4 LZZB（J）型CT

設備型號中第一個字母Z表示支柱式，第二個字母Z表示澆注絕緣，J表示加強型。LZZB（J）型CT采用環氧樹脂全封閉澆注，適用于全工況，尺寸小，重量輕，不需要特別維護，不僅用作CT設備，還可用于母線支撐，廣泛用于 35kV及以下開關柜設備。

2.5 LR（B）型CT

型號中字母R表示套管式，若僅用于測量或計量級，則為LR型，用于保護級則為LRB型。主要用于變壓器、電抗器、罐式斷路器等場合。根據絕緣介質不同，又分為 LRZB型絕緣澆注式、LRGB型干式套管CT等。

2.6 LXK型CT

型號中字母X表示零序型，K表示開合式，主要用于 35kV及以下電纜回路零序電流保護用，戶內安裝。該類型 CT為開合式，用樹脂澆注成半圓形，然后用加緊箍連接。安裝時將互感器分為兩半，然后合為一體，安裝極為方便。一般要求電纜外徑不大于120mm。

2.7 干式CT

干式CT是繼油浸式、SF6氣體絕緣CT之后推出的一種新型設備，其特點是無油、無氣、無瓷。結構上主要由U形一次導體、箱體、硅橡膠外套等部分組成，二次繞組置于底座箱體中，如圖7所示。內絕緣采用聚四氟乙烯薄膜纏繞在一次導體上，外敷電容屏以使沿面電場分布均勻。外絕緣采用硅橡膠外套。此類CT缺點是對絕緣包繞工藝要求較高，工藝不良時容易埋下安全隱患，且二次繞組不可拆卸，現場不可修復。但其重量輕、維護少、耐污和抗老化性能好，因此近來在一些中、低壓戶外布置場合逐漸被使用。

圖7 干式CT結構圖[7]

2.8 其他型號CT

低壓配電系統中還有 LMZB、LD（F）Z、LA等多種型號CT，型號中字母M表示母線式，D表示單匝貫穿式，F表示復匝貫穿式，A表示穿墻式，均為絕緣澆注型，如圖8所示。

圖8 其他型號CT外形圖

3 結論

綜上所述，LB、LVB型油浸式CT屬于老舊產品，目前已逐漸被新型的LVQB型SF6氣體絕緣CT取代，可廣泛用于各電壓等級。干式 CT為新型產品，基于其獨特的優勢，有望在中、低壓戶外布置場合被廣泛使用。

在變電站設計中選擇 CT型號時，不僅要考慮CT安裝位置、工藝要求，還應考慮所處的環境條件，選擇適宜的 CT型號。同樣在編制設備訂貨規范書時，應準確書寫設備型號，切忌張冠李戴，應避免定錯設備的情況發生。提供以下建議：

1）地震烈度8度及以下地區，35kV及以上敞開式配電裝置優先選用LVQB型設備，地震烈度高于8度地區，宜選用套管CT。

2）選用套管CT時，注意區別LR型測量型CT和LRB保護型CT。

3）低電壓、小電流回路優先選用LB型設備。

4）開關柜中優先選用LZZBJ型設備。

[1]GB/T 50063—2008.電力裝置的電測量儀表裝置設計規范[S].

[2]DL/T 866—2015.電流互感器和電壓互感器選擇及計算規程[S].

[3]電力工業部西北電力設計院.電力工程電氣設備手冊[M].北京：中國電力出版社,1998.

[4]趙春明,白羽,王朔,等.一起倒置式電流互感器故障分析[J].吉林電力,2013,41(6)：39-41.

[5]王世閣.倒置式電流互感器運行狀況分析及提高安全運行性能的建議[J].變壓器,2009,46(9)：64-68.

[6]王銳,齊鳳霞.220kV母聯電流互感器爆裂噴油事故分析及處理[J].內蒙古電力技術,2007,25(1)：61-62.

[7]唐紹予.干式高壓電流互感器的特征及關鍵生產工藝[J].高壓電器,2006,42(3)：223-224.

多維度實時切割電網模型生成統計范圍的網損計算方法

近日，國家知識產權局公布專利“多維度實時切割電網模型生成統計范圍的網損計算方法”，申請人為中國南方電網有限責任公司。

本發明是一種多維度實時切割電網模型生成統計范圍的網損計算方法。包括有如下步驟：①通過能量管理系統的實時庫接口，讀取電力系統設備模型數據、實時數據；②分析模型，判斷電力系統不同區域的邊界設備，包括電廠出線、邊界變壓器、送受電聯絡線；③分析實時數據，判斷邊界設備上有功的方向，計算分區域的上網電力、下網電力；④通過上網電力差值計算網損。

采用本發明可實現秒級實時計算電力系統網損，可以按區域、資產所屬單位、電壓等級分攤網損。采用本發明不需要建設專用的電能量計量系統，及部署專用的電量計量采集裝置，節省大量投資。

本發明實現簡單實用，可以直接在EMS系統上開發應用，改造工作量非常小，易于實用化。

馬自偉（1979），男，云南省昆明市人，碩士，高工，主要從事變電站設計、高電壓與絕緣技術研究工作。