電流互感器現(xiàn)場試驗中誤差大幅度偏差問題的研究

張偉亞

摘 ?要：近年來，電流互感器產(chǎn)品出廠試驗合格問題受到人們的廣泛關(guān)注，產(chǎn)品從出廠整理、包裝、運輸，再到用戶現(xiàn)場，經(jīng)常存在試驗誤差問題。基于此，該文以電流互感器誤差偏差問題作為研究對象，根據(jù)電流互感器的結(jié)構(gòu)原理，分別從一次繞組串聯(lián)并聯(lián)、一次繞組故障、二次繞組故障等方面，闡述電流互感器現(xiàn)場試驗過程中誤差出現(xiàn)大幅度偏差問題。

關(guān)鍵詞：電流互感器 ?現(xiàn)場試驗 ?大幅度偏差

中圖分類號：TM452 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）05（a）-0041-02

電流互感器從出廠到使用，人們需要通過現(xiàn)場試驗了解電流互感器存在的誤差，如果誤差處于允許范圍內(nèi)，該電流互感器可以投入使用，如果誤差超過額定范圍，設(shè)備需要額外檢驗。作為變換電流的變壓器，電流互感器在正常使用條件下，互感器二次繞組接測量儀器儀表，人們需要觀察電流實際變化情況，從而掌握電流互感器的誤差信息。

1 ?電流互感器的結(jié)構(gòu)原理分析

電流互感器現(xiàn)場試驗中，線路一次電流通過，并產(chǎn)生變化時，電流互感器二次電流也會產(chǎn)生相應(yīng)的變化，相關(guān)信息也會同時傳遞給儀器儀表設(shè)備。為了滿足人們對多種一次二次電流比值變化需求，在設(shè)計電流互感器產(chǎn)品的時候，就會按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)通過一次繞組多匝或二次繞組多抽頭實現(xiàn)電流互感器的優(yōu)化設(shè)計。應(yīng)用到的磁動勢平衡方程為I1N1=I2N2，其中一次繞組就是采用一次繞組串聯(lián)與并聯(lián)切換接入的方式，在不同電流情況下保證電流互感器的匝數(shù)不變化，通過保持該數(shù)據(jù)的不便得到通過電流互感器的電流比，而二次繞組指的是通過不同的抽頭，與一次電流相互對應(yīng)，進(jìn)而得到通過電流互感器的電流比[1]。

2 ?電流互感器現(xiàn)場試驗中誤差大幅度偏差問題分析

2.1 一次繞組串聯(lián)、并聯(lián)結(jié)構(gòu)原理分析

研究人員使用電流互感器進(jìn)行現(xiàn)場試驗，實驗中發(fā)現(xiàn)電流互感器誤差出現(xiàn)了較大程度的偏差問題。分析一次繞組串并聯(lián)原理，了解電位聯(lián)接情況，查看電流互感器的儲油柜電位，明確了通過電流互感器的電流基本走向。一次繞組視為一匝，不管電流互感器是串聯(lián)還是并聯(lián)的聯(lián)接方式，電位都要同電流互感器儲油柜完成相連，并且與電流互感器端子處保持絕緣狀態(tài)。這樣才能夠保證電流互感器的電流走向不會發(fā)生改變，還能夠保證儲油柜不會在電場內(nèi)發(fā)生懸浮放電的現(xiàn)象[2]。

2.2 一次繞組故障分析

2.2.1 產(chǎn)品內(nèi)部故障

分析電流互感器產(chǎn)生誤差的原因，首先要考慮到電流互感器自身是否存在故障。電流互感器出廠之后，在運輸或安裝過程中如果絕緣發(fā)生損壞，那么部分電位就有可能與儲油柜相通，電流互感器電流走向也會因此發(fā)生變化。一次電流通過電流互感器的儲油柜，發(fā)生反流，部分電流實際情況上并沒有通過電流互感器下部油箱二次繞組，進(jìn)而使電流互感器一次電流對二次電流產(chǎn)生的勵磁發(fā)生改變，導(dǎo)致誤差發(fā)生嚴(yán)重的偏離。這種故障問題出現(xiàn)時，人們現(xiàn)場對電流互感器進(jìn)行試驗，發(fā)現(xiàn)每個二次繞組產(chǎn)生的誤差都不符合設(shè)備規(guī)格要求，且誤差出現(xiàn)大幅度偏差問題。經(jīng)過研究人員的科學(xué)統(tǒng)計，這種情況比較少，因此診斷故障時很容易辨別故障原因[2]。

2.2.2 現(xiàn)場試驗過程中一次母線聯(lián)接故障

針對電流互感器進(jìn)行現(xiàn)場試驗時，母線連接了電流互感器的子端，側(cè)母線和儲油柜之間的絕緣距離小，或者二者出現(xiàn)搭接現(xiàn)象，甚至是側(cè)母線與儲油柜上螺栓搭接在一起，都會引發(fā)一次電流在通過儲油柜時出現(xiàn)分流現(xiàn)象。這一現(xiàn)象就會改變一次電流對二次電流的勵磁，產(chǎn)生的誤差也會偏大。比如某廠家生產(chǎn)的電流互感器產(chǎn)品，傳感器可以測量頻率范圍：從0.7Hz到350MHz，電流范圍從：50mA到500kA的任意電流信號，包括測量瞬態(tài)信號、諧波、脈沖、正弦型、射頻以及各種復(fù)雜電路信號，且保證測試精度不低于1%。使用者收到產(chǎn)品后，先對電流互感器進(jìn)行試驗，發(fā)現(xiàn)側(cè)母線和儲油柜上部螺栓出現(xiàn)了搭接現(xiàn)象，正是因為這一原因產(chǎn)生的電流誤差。隨后，該用戶在電流互感器產(chǎn)品廠家指導(dǎo)下，將側(cè)母線與螺栓搭接處進(jìn)行調(diào)整，再次經(jīng)過實驗后，電流互感器的誤差合格。經(jīng)過猜想，該用戶產(chǎn)生誤差大幅度偏差的原因應(yīng)該是電流互感器在運輸環(huán)境中的問題。

與上文提到的內(nèi)容相同，出現(xiàn)這一故障時，電流互感器每一個二次繞組誤差均不合格，且誤差的偏差比較大，但是電流互感器產(chǎn)品沒有出現(xiàn)漏油情況，外觀上也沒有遭到損壞。經(jīng)過分析得知，出現(xiàn)這種問題是比較普遍的，這與用戶對電流互感器結(jié)構(gòu)不夠了解有關(guān)，雖然用戶購買了電流互感器，但是對互感器上儲油柜聯(lián)接情況并不了解，試驗時如果誤差不合格，需要將母線連接的問題進(jìn)行排除，然后再繼續(xù)考慮[3]。

2.3 二次繞組故障原因分析

2.3.1 二次繞組外絕緣破損形成短路環(huán)引發(fā)故障

當(dāng)電流互感器產(chǎn)品出現(xiàn)后，會經(jīng)過一系列程序被消費者購買。電流互感器在運輸環(huán)節(jié)中最容易出現(xiàn)故障，即使產(chǎn)品出廠時已經(jīng)被檢測合格，但是由于運輸距離遠(yuǎn)，二次繞組的數(shù)量比較多，經(jīng)過長期顛簸下，二次繞組外絕緣部分容易發(fā)生損壞現(xiàn)象。人們對電流互感器加以試驗時，就會出現(xiàn)導(dǎo)線短接問題。出現(xiàn)這種情況一般屬于個別電流互感器二次繞組誤差偏差過大，而不是整個電流互感器的二次繞組不合格。經(jīng)過統(tǒng)計可知，這一故障現(xiàn)象發(fā)生概率很低，只屬于個別故障情況。

2.3.2 現(xiàn)場試驗中二次繞組開路分析

電流互感器在運行中，二次回路必須接有負(fù)荷，或者直接短路。如果一次繞組中存在電流，二次繞組呈現(xiàn)出開路狀態(tài)，那么二次反磁現(xiàn)象并不存在，一次繞組的磁勢被用來勵磁，容易造成電流互感器的開路電壓情況。最終，二次繞組鐵心出現(xiàn)剩磁，如果人們沒有對這一現(xiàn)象加以關(guān)注，直接將未通過試驗的電流互感器拿來使用，將會導(dǎo)致不退磁現(xiàn)象，誤差也會持續(xù)增大，甚至?xí)＜笆褂谜叩娜松戆踩?。?jīng)過分析得知，出現(xiàn)這種狀況一般情況下屬于電流互感器的二次繞組誤差不合格，并不是整個電流互感器產(chǎn)品不合格，這一故障現(xiàn)象與上文提到的故障同樣屬于個別想象，并不常見。

2.3.3 現(xiàn)場試驗中帶抽頭二次繞組短接分析

研究人員對電流互感器展開多樣化誤差分析，為了滿足使用者對電流互感器的高質(zhì)量要求，廠家在設(shè)計電流互感器繞組時使用了抽頭式二次繞組。使用的時候，多個抽頭情況下二次繞組除了有一組需要接入電流互感器以外，剩下的繞組不能和抽頭進(jìn)行短接。按照上文提到的電流互感器磁動勢平衡方程，需要探究通過電流互感器的負(fù)荷電流情況，將兩個并聯(lián)的繞組進(jìn)行磁通。

2.4 現(xiàn)場試驗結(jié)果分析

根據(jù)上文提到的與電流互感器相關(guān)的誤差假設(shè)，對于一次繞組部位來說，不管是外部環(huán)境聯(lián)接問題，還是內(nèi)部環(huán)境自身缺陷問題，整個電流互感器產(chǎn)品的二次繞組全部誤差不合格。研究人員在進(jìn)行電流互感器產(chǎn)品現(xiàn)場試驗時，需要對一次繞組接入母線額外注意，明確母線不可以直接與端子以外任何金屬構(gòu)件聯(lián)接，防止電流通過電流互感器儲油柜時發(fā)生分流現(xiàn)象。如果電流互感器上存在多個抽頭，二次繞組除了有一組接入以外，不能讓剩下的二次繞組與抽頭短接。如果不使用二次繞組，并發(fā)生了短接現(xiàn)象，將會感應(yīng)出較高的開路電壓，嚴(yán)重情況下會危及個人人身安全。因此，人們在使用電流互感器時需要掌握它的實用特點：使用簡單，非接觸測量;擅長測量高脈沖，崎嶇電流信號;不能測量直流信號;需要考慮發(fā)熱;需要防止磁飽和現(xiàn)象。

3 ?結(jié)語

總而言之，隨著檢測技術(shù)的發(fā)展，人們針對電流互感器展開現(xiàn)場試驗時，可以按照一次繞組與二次繞組的實際情況查看是否有誤差偏大問題。如果二次繞組的接線沒有問題，可以考慮絕緣是否被損壞、電流互感器內(nèi)部是否存在環(huán)流電流現(xiàn)象，通過有效的措施解決問題。

參考文獻(xiàn)

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[3] 王子凱.電流互感器現(xiàn)場試驗中誤差大幅偏差問題的研究[J].變壓器，2018，55（5）：67-68.