零序電流互感器主要技術(shù)性能探討

歐陽斌

(中國電建集團(tuán)青海省電力設(shè)計(jì)院有限公司，青海 西寧 810008)

0 引 言

零序電流互感器是指在線路發(fā)生接地故障后會(huì)產(chǎn)生零序電流。零序電流互感器能夠靈敏地感應(yīng)零序電流信號。當(dāng)動(dòng)作值達(dá)到整定值時(shí)，斷路器的開關(guān)會(huì)及時(shí)跳開，可以對電纜起到一定的保護(hù)作用。電纜產(chǎn)生故障時(shí)，會(huì)使電網(wǎng)在運(yùn)行中產(chǎn)生波動(dòng)。為了保證電流的穩(wěn)定性，可以將零序電流互感器安裝到一次電纜上，從而提取出零序電流。因此，需要充分了解零序電流互感器的技術(shù)性能，確保其發(fā)揮良好的保護(hù)作用。圖1為零序電流互感器。

圖1 零序電流互感器

1 零序電流互感器的特征

電力系統(tǒng)運(yùn)行中，需要保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全和電流傳輸?shù)姆€(wěn)定。因此，采用了電流互感器。它的電流信號主要依靠電磁感應(yīng)進(jìn)行傳輸。在測量區(qū)域，電流產(chǎn)生所需要的條件與普通的互感器不同。零序電流互感器所具體的特征如下。

1.1 可以起到隔離效果

當(dāng)電力線路處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，零序電流互感器的保護(hù)作用主要體現(xiàn)在隔離方面。電氣設(shè)備被零序電流互感器實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)電氣設(shè)備產(chǎn)生故障或者系統(tǒng)運(yùn)行不暢時(shí)，零序電流互感器可以及時(shí)準(zhǔn)確地做出判斷，同時(shí)發(fā)出警報(bào)。隨著保護(hù)系統(tǒng)的啟動(dòng)，會(huì)有自動(dòng)跳閘指令產(chǎn)生，此時(shí)線路停止運(yùn)行。零序電流互感器采用隔離的方式發(fā)揮保護(hù)設(shè)備和系統(tǒng)的作用，從而保證配電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

1.2 降低事故發(fā)生率

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中，零序電流互感器的應(yīng)用對設(shè)備和系統(tǒng)起到了很好的保護(hù)作用，有效降低了電力系統(tǒng)故障的發(fā)生率，確保其發(fā)揮保護(hù)作用而不會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作[1]。

零序電流互感器有很好的故障判斷能力。故障發(fā)生時(shí)，它能夠在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障，并且對故障點(diǎn)做出判斷，發(fā)出警報(bào)，使維修人員及時(shí)趕到現(xiàn)場消除故障。

當(dāng)配電網(wǎng)處于高效運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，應(yīng)用零序電流互感器具有很好的靈活性，對極小的故障也可以做出判斷，準(zhǔn)確故障發(fā)生的范圍、故障發(fā)生的類型和故障的時(shí)間等，降低故障產(chǎn)生的損失。

1.3 對各種設(shè)備起到很好的保護(hù)作用

零序電流互感器主要發(fā)揮保護(hù)作用。當(dāng)電力系統(tǒng)設(shè)備和系統(tǒng)自身運(yùn)行發(fā)生故障時(shí)，零序電流互感器可以將產(chǎn)生故障的設(shè)備和系統(tǒng)自動(dòng)隔離，啟動(dòng)保護(hù)裝置，同時(shí)發(fā)出警報(bào)。維修人員接到通知后，會(huì)立即到現(xiàn)場維修，從而排除故障。可見，零序電流互感器對各種型號的設(shè)備和系統(tǒng)都可以起到很好的保護(hù)作用。

配電時(shí)，零序電流互感器還可以發(fā)揮監(jiān)督作用，實(shí)時(shí)監(jiān)督電力系統(tǒng)和所安裝的設(shè)備及時(shí)解決出現(xiàn)的問題，保證系統(tǒng)處于安全可靠的運(yùn)行狀態(tài)[2]。

互感器的運(yùn)行可以通過設(shè)定程序來實(shí)現(xiàn)，確保操作人員的操作及時(shí)且準(zhǔn)確。監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行中可以互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人性化操作。當(dāng)有突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，互感器能夠自主應(yīng)對，切實(shí)發(fā)揮保護(hù)作用。

2 零序互感器的重要技術(shù)性能

2.1 提高靈敏度

在有剩余電流的情況下，零序互感器的電勢會(huì)增加，靈敏度也會(huì)隨之變高。當(dāng)輸入電流恒定時(shí)，二次線圈的匝數(shù)越多，零序互感器的靈敏度會(huì)越高。所以，可以采用增加二次線圈匝數(shù)的方法來提高零序互感器的靈敏度。

確定了互感器的規(guī)格，相當(dāng)于確定了磁路的長度和截面積。從空間角度出發(fā)，確定二次線圈的匝數(shù)，二次線圈將會(huì)對零序互感器的性能產(chǎn)生一定影響。所以，提高零序互感器的靈敏度，增加二次線圈的匝數(shù)是較好的方法[3]。

2.2 平衡性能

零序互感器具有平衡性能。當(dāng)零序互感器處于理想運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，二次側(cè)不會(huì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢。在過電流環(huán)境下，要明確規(guī)定電流。但是，在零序互感器的實(shí)際運(yùn)行過程中，線圈纏繞在鐵芯上，由于纏繞不均勻，加之空間有限，會(huì)導(dǎo)致一次導(dǎo)體穿過零序互感器時(shí)不存在剩余電流，從而輸出感應(yīng)電勢。隨著感應(yīng)電勢的增加，零序互感器會(huì)缺乏平衡性能，電能供應(yīng)也會(huì)缺乏可靠性，導(dǎo)致零序互感器產(chǎn)生誤動(dòng)作，影響電能供應(yīng)的可靠性。所以，要想改善零序互感器的平衡性能，在繞制二次線圈時(shí)要均勻排列一次導(dǎo)體，保證其對稱排列[4]。如果條件允許，要確保二次線圈從零序互感器的中間穿過，控制好屏蔽罩，注意不能產(chǎn)生漏磁現(xiàn)象。在屏蔽罩的選擇上，要控制好規(guī)格，避免受到周圍磁場的影響。特別是強(qiáng)電場，對零序互感器的影響非常大，要盡量避免干擾。圖2為二次線圈。

2.3 過載性能

零序互感器具備過載性能。當(dāng)一次側(cè)產(chǎn)生短路電流時(shí)，所流過的電流非常大。當(dāng)零序互感器受到大電流沖擊時(shí)，鐵芯的磁狀態(tài)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)飽和，之后恢復(fù)電流狀態(tài)，此時(shí)并不會(huì)影響零序互感器的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)零序互感器的運(yùn)行狀態(tài)很差時(shí)，有大電流對零序互感器產(chǎn)生沖擊，性能參數(shù)將無法恢復(fù)，零序互感器會(huì)產(chǎn)生拒動(dòng)[5]。要改善零序互感器的過載性，需要對鐵芯進(jìn)行二次熱處理。

2.4 溫度性能

零序互感器在運(yùn)行過程中會(huì)受到溫度的影響。溫度變化時(shí)，零序互感器的輸出也會(huì)隨之變化，即為零序互感器的溫度特性。

溫度升高時(shí)，零序互感器的輸出增加，會(huì)有很高的靈敏度，易產(chǎn)生誤動(dòng)作。隨著溫度的降低，零序互感器的輸出減少，零序互感器的靈敏度降低，會(huì)產(chǎn)生拒動(dòng)現(xiàn)象。所以，零序互感器在運(yùn)行過程中受溫度的影響非常大，要充分考慮溫度性能[6]。

圖2 二次線圈

3 結(jié) 論

綜上所述，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)技術(shù)性能不斷完善。當(dāng)電力系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，存在各種問題，會(huì)對電能供應(yīng)產(chǎn)生一定的影響。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，零序電流互感器起到了一定的保護(hù)作用。為了保證零序互感器切實(shí)地發(fā)揮作用，要充分了解其技術(shù)性能，保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。