彭韶敏

（中山市凱能集團(tuán)有限公司電力技術(shù)服務(wù)分公司，廣東 中山528455）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)和電氣智能化的快速發(fā)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(hù)電網(wǎng)運行穩(wěn)定、提高供電設(shè)備正常運行水平、減少事故發(fā)生就成為電力行業(yè)所面臨的一項重要任務(wù)。電流互感器在整個電力系統(tǒng)中占據(jù)著重要地位，無論在發(fā)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(wǎng)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(jìn)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(shù)指標(biāo)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(shù)、額定準(zhǔn)確限值一次電流和準(zhǔn)確限值電流倍數(shù)、準(zhǔn)確級、暫態(tài)特性參數(shù)等。定期對這些性能進(jìn)行檢測，對出現(xiàn)故障的電流互感器及時修復(fù)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(zhǔn)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(jù)電磁感應(yīng)原理制成的，其作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來進(jìn)行保護(hù)、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(nèi)的主磁通是通過一次線圈中的交流電壓產(chǎn)生，而電流互感器的主磁通是由一次線圈內(nèi)的電流所產(chǎn)生，同時一次主磁通在二次線圈中感應(yīng)出二次電動勢而產(chǎn)生二次電流［1］。

根據(jù)電流互感器的工作原理可知：一次線圈和二次線圈的匝數(shù)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(nèi)容，雖然它的準(zhǔn)確度應(yīng)該由生產(chǎn)廠家來保證，但由于在制造過程中經(jīng)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(nèi)部原因，如鐵芯截面與材料、二次線圈匝數(shù)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(fù)荷的大小，比差和角差的數(shù)值與其成正比；（3）二次負(fù)荷功率因數(shù)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(cè)極性與二次側(cè)某一端極性相同，即同時為正或同時為負(fù)，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(hù)回路上，極性的錯誤將引起保護(hù)回路上保護(hù)裝置的誤動作以及不能進(jìn)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(guān)系。如果從小到大調(diào)整電壓，將所加電壓對應(yīng)的每一個電流同時畫在一個坐標(biāo)系中（縱坐標(biāo)為電壓，橫標(biāo)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(dāng)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(fù)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(hù)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(xiàn)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(diào)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(dāng)系統(tǒng)容量較大時，現(xiàn)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(tǒng)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(diào)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(xiàn)場試驗，因為它的設(shè)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(nèi)。

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(cè)開路后，二次側(cè)的勵磁電流與兩端所加電壓的關(guān)系曲線，本質(zhì)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(guān)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(zhì)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(xiàn)象。這個試驗的接線比較復(fù)雜，單單使用1個調(diào)壓器是無法升到試驗電壓的（因為當(dāng)電流的值到達(dá)額定值時，電壓已經(jīng)達(dá)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(jìn)行比較，電壓不能有較為明顯的降低，如果有，應(yīng)該及時檢查二次繞組，看看是否存在匝間短路現(xiàn)象，基于此，在測試時需要多測試幾點。測試的過程中，內(nèi)部電流表應(yīng)該采用內(nèi)接法，而且為了提高測量的準(zhǔn)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(chǎn)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(jié)干電池、1塊萬用表和1根導(dǎo)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(dǎo)線穿過互感器孔徑，導(dǎo)線靠P2側(cè)接電池負(fù)極；將導(dǎo)線靠P1側(cè)線端與電池正極瞬間接觸，同時查看電壓表的讀數(shù)。如果讀數(shù)為正，說明接萬用表負(fù)表筆的為S2、接萬用表正表筆的為S1；為負(fù)則反之。在測試過程中，只要能夠看到萬用表的讀數(shù)正負(fù)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(cè)K2連接起來，然后在二次側(cè)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(shù)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(yù)先檢查極性，如果指示器有反應(yīng)則說明被試電流互感器極性錯誤。

3 結(jié)語

本文詳細(xì)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(biāo)的分析處理，可以較好地解除現(xiàn)場多處類似安全隱患。高電壓、大容量、長線路的發(fā)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(jīng)進(jìn)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(xù)進(jìn)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(fā)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(shù)，1999（2）

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

［4］林福宗.多媒體技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2002