電流互感器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與維護(hù)

聶占芝

摘要：電流互感器是電力工程施工過(guò)程中常見(jiàn)的設(shè)備，多用于像變電站和發(fā)電廠的大型電氣設(shè)備中，其正常工作與否將直接影響到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。電流互感器是把電力系統(tǒng)中的一次大電流轉(zhuǎn)換成能夠接入儀表和保護(hù)裝置的二次小電流的裝置。本文主要介紹了電流互感器的內(nèi)部構(gòu)造、飽和問(wèn)題以及在變電站中的運(yùn)用等。在實(shí)際工作中，要防止互感器中接線、配置的失誤，加強(qiáng)互感器驗(yàn)收工作，這樣才能減少故障，避免事故發(fā)生。

關(guān)鍵詞：電力工程；電流互感器；電氣設(shè)備；保護(hù)裝置；飽和問(wèn)題；應(yīng)用維護(hù)

電流互感器是電力工程施工過(guò)程中常見(jiàn)的設(shè)備，多用于像變電站和發(fā)電廠的大型電氣設(shè)備中，其正常工作與否將直接影響到電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。電流互感器是電氣設(shè)備上的重要組成部分，也是直接連接母線的設(shè)備，所以，其很容易引起影響較大且不易處理的故障，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的無(wú)法正常運(yùn)行。

1 電流互感器概述

1.1 電流互感器介紹

電流互感器作為一次設(shè)備和二次設(shè)備的聯(lián)絡(luò)元件，在電力系統(tǒng)中具有不可或缺性。電流互感器是按比例來(lái)對(duì)設(shè)備的電流進(jìn)行變換，將大電流按比例變換為標(biāo)準(zhǔn)小電流，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量和保護(hù)功能。在電力系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，其一次線圈串聯(lián)在電路，而且匝數(shù)較少，所以一次線圈中的電流完全取決于被測(cè)電路的負(fù)載電流，二次線圈所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗較小，接近于短路狀態(tài)。

1.2 電流互感器誤差

在電流互感器誤差中，其中導(dǎo)致誤差產(chǎn)生的最大原因主要來(lái)自于電流互感器內(nèi)部鐵芯存在的勵(lì)磁電流，由于其產(chǎn)生的勵(lì)磁阻抗性質(zhì)為電抗，而二次負(fù)載的性質(zhì)為阻抗，這就會(huì)造成不同電阻元件電流在相位和幅值上會(huì)存在一定的異，從而對(duì)比差和角差帶來(lái)一定的影響，導(dǎo)致角度誤差和幅值誤差的產(chǎn)生。所以為了能夠有效的降低電流互感器的誤差，通常情況下在選擇鐵芯時(shí)需要采用高導(dǎo)磁率的材料，增大鐵心的截面，增加線圈匝數(shù)，對(duì)二次負(fù)載帶來(lái)的影響進(jìn)行限制，適當(dāng)對(duì)電流互感器的變比進(jìn)行增大，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電流互感器誤差的有效控制。

2 電流互感器的飽和影響

2.1 變壓器保護(hù)影響及對(duì)策

電流互感器的飽和問(wèn)題會(huì)對(duì)變壓器的安全運(yùn)行帶來(lái)較大的影響。通常情況下變壓器由于自身容量不大，具有較高的可靠性，而且在母線上進(jìn)行安裝時(shí)，高壓短路電流與系統(tǒng)的短路電流相同，但低壓側(cè)的短路電流則相對(duì)較大，所以需要對(duì)變壓器采取必要的保護(hù)措施，否則會(huì)導(dǎo)致變壓器或是電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性受到較大的影響。近年來(lái)，隨著系統(tǒng)自動(dòng)化要求不斷提高，在這種情況下，一些變電站內(nèi)往往會(huì)配置變壓器開(kāi)關(guān)柜，系統(tǒng)的保護(hù)裝置性能也得以進(jìn)一步增強(qiáng)，但在配置過(guò)程中往往缺乏對(duì)電流互感器飽和問(wèn)題的重視。特別是在當(dāng)前變壓器往往采用共用互感器，而且為了有效的確保準(zhǔn)確計(jì)量，則電流互感器的變比通常都較小，所以一旦變壓器有故障發(fā)生，則會(huì)導(dǎo)致電流互感器飽和問(wèn)題發(fā)生，引發(fā)變壓器保護(hù)拒動(dòng)。當(dāng)故障發(fā)生在變壓器中高側(cè)時(shí)，則短路電流會(huì)將后備保護(hù)動(dòng)作自動(dòng)進(jìn)行切除。而發(fā)生在低壓側(cè)時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致故障無(wú)法切除，造成變壓器燒毀事故的發(fā)生，嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行的安全。針對(duì)電流互感器飽和引發(fā)的變壓器保護(hù)拒動(dòng)問(wèn)題，需要合理對(duì)變壓器進(jìn)行配置，在對(duì)電流互感器進(jìn)行選擇時(shí)，要充分的考慮到飽和問(wèn)題的存在，在配時(shí)，需要根據(jù)電流互感器功能不同而將其安裝在變壓器的低壓側(cè)或是高壓側(cè)，從而確保計(jì)量的精度，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的有效保護(hù)。

2.2 電流保護(hù)影響及對(duì)策

由于發(fā)生飽和的電流互感器會(huì)導(dǎo)致二次等效電流減小，產(chǎn)生保護(hù)拒動(dòng)，但當(dāng)遠(yuǎn)離電源或是阻抗系數(shù)較大時(shí)，線路出口的短路電流則會(huì)較小，但當(dāng)對(duì)系統(tǒng)規(guī)模進(jìn)行擴(kuò)大則短路電流

會(huì)開(kāi)始增大，導(dǎo)致系統(tǒng)電流互感器發(fā)生飽和，導(dǎo)致保護(hù)裝置拒動(dòng)，使故障無(wú)法及時(shí)切除，范圍擴(kuò)大，嚴(yán)重影響設(shè)備運(yùn)行的安全，不利于供電的可靠性。由于電流互感器飽和發(fā)生時(shí)，一次電流會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?lì)磁電流，二次電流和繼電器電流均為零，保護(hù)裝置拒動(dòng)。所以在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)互感器的負(fù)載阻抗進(jìn)行有效的降低，避免電流互感器存在共用的現(xiàn)象，通過(guò)增加電纜截面和長(zhǎng)度，控制電流互感器變比，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)飽和問(wèn)題的有效防范。

3 電流互感器的繞組及接地

3.1 互感器繞組布置

電流互感器在電力系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，其繞組布置具有非常重要的意義，在具體實(shí)施過(guò)程中，不僅需要確保不同保護(hù)裝置的保護(hù)范圍的交叉，在母線側(cè)安裝電流互感器的極性端，同時(shí)還要有效的避免保護(hù)死區(qū)及對(duì)容易出現(xiàn)故障的地方進(jìn)行規(guī)避。另外還要將互感器底部與母線保護(hù)實(shí)現(xiàn)分離。

3.2 互感器接地。為了確保電力系統(tǒng)中電流互感器運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，則需要采取必要的接地措施，通常情況下，電流互感器接地以一次接地和二次接地為主。在一次接地時(shí)，通常以電流互感器外殼和末屏接地為主。利用兩根主線將電流互感器的外殼與計(jì)接地網(wǎng)進(jìn)行，確保達(dá)到熱穩(wěn)校核要求，這樣不僅可以有效的防范感應(yīng)電壓對(duì)外部絕緣的破壞作用，同時(shí)還能夠有效的避免人身傷事故的發(fā)生。電流互感器的末屏層即是多層油紙保護(hù)的主絕緣的最外部的一層，通過(guò)對(duì)末屏層進(jìn)行接地，可以有效的防范高電場(chǎng)作用下外層產(chǎn)生高電壓情況下導(dǎo)致絕緣被擊穿、互感器爆裂的問(wèn)題發(fā)生，確保電流互感器運(yùn)行的安全，實(shí)現(xiàn)對(duì)工作人員人身安全的保護(hù)。在電流互感器二次回路接地時(shí)，通常都是由端子箱進(jìn)行一點(diǎn)接地，從而有效的保護(hù)設(shè)備和人身的安全。這樣可以有效的防范電流互感器的高電壓進(jìn)入到二次回路。在回路接地情況下，電容短接狀態(tài)下二次回路電壓會(huì)處于零的狀態(tài)，從而有效確保了二次回路運(yùn)行的安全。對(duì)于由多組互感器連接組成的保護(hù)裝置，則需要在保護(hù)屏上通過(guò)端子排來(lái)進(jìn)行接地連接。

4 結(jié)束語(yǔ)

在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)測(cè)量及保護(hù)，需要將儀表和保持裝置接入到電力設(shè)備中，但由于電力設(shè)備電壓和電流都較大，這就導(dǎo)致在接入時(shí)需要通過(guò)電流互感器對(duì)電力系統(tǒng)聽(tīng)一次大電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其變?yōu)槎涡‰娏?，從而?shí)現(xiàn)儀器和保護(hù)裝置的連接。本文從電流互感器概述入手，分析了電流互感器的飽和影響，并進(jìn)一步對(duì)電流互感器繞組和接地進(jìn)行了具體的闡述。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：勝利油田電力分公司）