高壓電流互感器新型檢定方法

張浩淼

【摘 要】在電網運行中，電流互感器是重要設備之一，及時掌握其設備運行狀態，對于整個電網安全運行具有重要意義，現階段對其運行狀態的檢測主要有預試方式、在線監測、帶電檢測，這些方法，在電網設備狀態檢測中起著較大作用。但在工程實際中，由于在線監測、帶電檢測，均在設備運行狀態下進行，檢測設備的抗干擾能力，獲取測量信號的方法，測試設備的精度，均對電流互感器的狀態檢測的結果影響較大，對地工頻漏電流較小，導致測量誤差較大，使得帶電檢測工作無法進行或無法得到真實測值。

【關鍵詞】高壓電流；互感器；新型鑒定；方法；分析

1導言

在電力系統中，作為重要的計量、測量、保護元件，電流互感器起著不可或缺的作用。如果高壓電流互感器二次側斷線，二次側（以下簡稱二次）會產生很高的感應電壓，可達幾千伏，而變電站二次電纜、儀表、繼電器絕緣性能相對較低，這種情況下就存在人身觸電、設備損壞等嚴重危險，嚴重影響電力系統的正常運行。

2電流互感器

2.1基本概念

電流互感器原理是依據電磁感應原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次繞組匝數很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經常有線路的全部電流流過，二次繞組匝數比較多，串接在測量儀表和保護回路中，電流互感器在工作時，它的二次回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護回路串聯線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態接近短路。

2.2工作原理

在發電、變電、輸電、配電和用電的線路中電流大小懸殊，從幾安到幾萬安都有。為便于測量、保護和控制需要轉換為比較統一的電流，另外線路上的電壓一般都比較高如直接測量是非常危險的。電流互感器就起到電流變換和電氣隔離作用。對于指針式的電流表，電流互感器的二次電流大多數是安培級的（如5A等）。對于數字化儀表，采樣的信號一般為毫安級（0-5V、4-20mA等）。微型電流互感器二次電流為毫安級，主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。微型電流互感器也有人稱之為“儀用電流互感器”。（“儀用電流互感器”有一層含義是在實驗室使用的多電流比精密電流互感器，一般用于擴大儀表量程。）電流互感器與變壓器類似也是根據電磁感應原理工作，變壓器變換的是電壓而電流互感器變換的是電流罷了。電流互感器接被測電流的繞組（匝數為N1），稱為一次繞組（或原邊繞組、初級繞組）；接測量儀表的繞組（匝數為N2）稱為二次繞組（或副邊繞組、次級繞組）。電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2的電流比，叫實際電流比K。電流互感器在額定電流下工作時的電流比叫電流互感器額定電流比，用Kn表示。Kn=I1n/I2n電流互感器（Current transformer簡稱CT）的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、測量等用途。如變比為400/5的電流互感器，可以把實際為400A的電流轉變為5A的電流。

2.3按用途分類

2.3.1測量用電流互感器

在測量交變電流的大電流時，為便于二次儀表測量需要轉換為比較統一的電流（中國規定電流互感器的二次額定為5A或1A），另外線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。它是電力系統中測量儀表、繼電保護等二次設備獲取電氣一次回路電流信息的傳感器，電流互感器將高電流按比例轉換成低電流，電流互感器一次側接在一次系統，二次側接測量儀表、繼電保護等。正常工作時互感器二次側處于近似短路狀態，輸出電壓很低。在運行中如果二次繞組開路或一次繞組流過異常電流（如雷電流、諧振過電流、電容充電電流、電感啟動電流等），都會在二次側產生數千伏甚至上萬伏的過電壓。這不僅給二次系統絕緣造成危害，還會使互感器過激而燒損，甚至危及運行人員的生命安全。

2.3.2保護用電流互感器

保護用電流互感器分為：一是過負荷保護電流互感器，二是差動保護電流互感器，三是接地保護電流互感器（零序電流互感器）保護用電流互感器主要與繼電裝置配合，在線路發生短路過載等故障時，向繼電裝置提供信號切斷故障電路，以保護供電系統的安全。保護用電流互感器的工作條件與測量用電流互感器完全不同，保護用互感器只是在比正常電流大幾倍幾十倍的電流時才開始有效的工作。保護用互感器主要要求：一是絕緣可靠，二是足夠大的準確限值系數，三是足夠的熱穩定性和動穩定性。保護用互感器在額定負荷下能夠滿足準確級的要求最大一次電流叫額定準確限值一次電流。準確限值系數就是額定準確限值一次電流與額定一次電流比。當一次電流足夠大時鐵芯就會飽和起不到反映一次電流的作用，準確限值系數就是表示這種特性。

3操作步驟

根據《電力互感器》要求，對電流互感器按照傳統比較測差法，測試1%In，5%In，20%In點誤差，并取得參考點誤差值；采用四端電阻法，測試被檢電流互感器二次繞組電阻值；測試被檢電流互感器二次勵磁導納，推算100%In，120%In點誤差。

3.1傳統法測試

1%In，5%In，20%In點誤差，T為調壓器，SL為升流器，TAX為被檢電流互感器，TA0為標準電流互感器，，調節調壓器開始誤差試驗，依次記下：1%In，5%In，20%In點誤差，繼續升電流并盡可能升到最大，記下這一參考點誤差和電流百分數，誤差為εg=?g+jδg，電流百分數為Ig，降電壓至零，完成傳統法測試。

3.2測試二次勵磁導納

T為調壓器，SL為升流器，TAX為被檢電流互感器，N1為TAX一次繞組，N2為TAX二次繞組。將其一次繞組開路，工作電壓施加于二次繞組上，調節調壓器后產生二次勵磁電流，輸入校驗儀的K，D端鈕，校驗儀在測試導納工作模式下測得勵磁電流I02與工作電壓U的比值，就是被測二次勵磁導納，

4試驗數據驗證

我們以0.2 S級變流比300/5的10kV電流互感器為試驗對象，先后用傳統法和本檢定法，按照《電力互感器》規定的負荷點，進行了誤差試驗，通過兩種檢定方法的測試結果對比看出，比值差（電流誤差）差值最大的為0.016%，相位差最大的為1.3′，差值都很小，滿足測量誤差要求，說明本檢定法能夠準確測得被試電流互感器的誤差，符合最初的理論推導分析。

5結論

計量檢定規程JJG 1021—2007《電力互感器》（以下簡稱《電力互感器》）要求高壓互感器須首次檢定、后續檢定和使用中檢驗，對高壓電流互感器須檢定1%In—120%In下的誤差。傳統檢測法需要標準電流互感器、負荷箱、互感器校驗儀、電壓調節器以及大電流導線、二次測試線等儀器設備和材料，所需電源容量大，設備體積龐大、笨重，現場開展工作困難，經常導致一次電流升不到額定值而影響測試。基于以上原因，現場檢定人員常常采用快速、簡便的低校高法檢定高壓電流互感器誤差，測試方便、接線簡單。借鑒低校高法檢定思路，本文現提出一種在傳統檢測法基礎上，推算出100%In—120%In誤差數據的檢定方法。

參考文獻：

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（作者單位：國網寧夏電力有限公司寧夏電力科學研究院）