电流互感器运行与维护

电流互感器运行与维护

摘要
    电力系统中广泛采用电磁式电流互感器,一次绕组中的电流I1*取决于待测电路的负载大小,而不受二次电流I2的影响,这是电流互感器与变压器区别的重要特点,二次绕组匝数N2较多,它所连接的仪表和继电器的电流线圈阻抗很小,故电流互感器正常工作情况近于短路状态下运行。电流互感器利用变压器原、副边电流成比例的特点制成。

电力系统中广泛采用电磁式电流互感器,它的主要结构和工作原理和变压器相似,电流互感器的一次绕组匝数N1很小,串联被侧电路中,因此,一次绕组中的电流I1*取决于待测电路的负载大小,而不受二次电流I2的影响,这是电流互感器与变压器区别的重要特点,二次绕组匝数N2较多,它所连接的仪表和继电器的电流线圈阻抗很小,故电流互感器正常工作情况近于短路状态下运行。电流互感器利用变压器原、副边电流成比例的特点制成。其工作原理、等值电路也与一般变压器相同,只是其原边绕组串联在被测电路中,且匝数很少;副边绕组接电流表、继电器电流线圈等低阻抗负载,近似短路。原边电流（即被测电流）和副边电流取决于被测线路的负载,而与电流互感器的副边负载无关。由于副边接近于短路,所以原、副边电压U1和Uc2都很小,励磁电流I0也很小。电流互感器运行时,副边不允许开路。因为一旦开路,原边电流均成为励磁电流,使磁通和副边电压大大超过正常值而危及人身和设备安全。因此,电流互感器副边回路中不许接熔断器,也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。

　　1）发现CT二次开路,要先分清是哪一组电流回路故障、开路的相别、对保护有无影响,汇报调度,解除有可能误动的保护。

　　2）尽量减小一次负荷电流。若CT严重损伤,应转移负荷,停电处理。

　　3）尽快设法在就近的试验端子上用良好的短接线按图纸将CT二次短路,再检查处理开路点。

　　4）若短接时发现有火花,那么短接应该是有效的,故障点应该就在短接点以下的回路中,可进一步查找。若短接时没有火花,则可能短接无效,故障点可能在短接点以前的回路中,可逐点向前变换短接点,缩小范围检查。

　　5）在故障范围内,应检查容易发生故障的端子和元件。对检查出的故障,能自行处理的,如接线端子等外部元件松动、接触不良等,立即处理后投入所退出的保护。若开路点在CT本体的接线端子上,则应停电处理。若不能自行处理的（如继电器内部）或不能自行查明故障的,应先将CT二次短路后汇报上级

　  电流互感器开路电压

　　电流互感器二次发生开路会产生高电压。常见的对这一现象的解释是:“如果电流互感器二次开路,二次电流消失,去磁作用随之消失,铁心中的磁密很高;又由于二次绕组匝数特多,二次电压会很高。有时可达几千伏”电流互感器的一次匝数很少,其一次绕组通常是一次设备的进出导线,只有一匝或两匝,而起二次绕组很多。我们知道其二次电压U2与一次电压U1的关系应该为 U2=U1*W2/W1,其中W2、W1分别为二次和一次的绕组匝数。比如一个额定变比为1200/5的电流互感器其一次绕组为1匝,而二次绕组为240匝。如果互感器二次开路,而如果我们所说的这个变比为1200/5的互感器使用在110kV系统,那么当二次开路时是不是就要产生110kV×240这样高的电压呢?说实话,这是我以前的一个误解。而上面的推算过程中发生的关键错误是把一次系统的额定电压当成了互感器的一次电压U1,而真正的U1实际上应该是电流流过互感器一次,在互感器进线和出线端产生的电压。考虑到这么短的一次导体的阻抗非常小,即使电流很大,zui后电压也不会大。而这个不会很大的一次电压传递到二次的开路端也就是几千伏而已了。当然也不*如此,你的前提是电流互感器铁心正常（不饱和）情况下的,正常的电磁传变特性,可以用一次导线上的一小段电压乘以变比,得出二次的电压,这样算来,电压是不高,但是忽略了电流互感器饱和的因素。应该讲一次电流越大,二次电压越高,但不是线性的!应该讲一次电流在二次不开路有去磁作用的情况下,去励磁的电流是很小的,一般保护级该励磁电流不允许超过总的电流的10%。也就是说正常励磁电流下,铁心是不饱和的,那么在铁心中的励磁电流所产生的磁通就不会畸变,还是标准的正弦波。如果二次开路,那么一次电流因二次无去磁,使得一次电流全部去励磁,那么此时激磁电流剧增,铁心饱和,此时的激磁电流产生的磁通畸变。为什么二次会有电压,其实是磁感应来的,就是我们常说的感应电动势e = N（dφ/dt）,这里N是匝数,是常量,关键是磁通的变化陡度!那么我们来比较一下上述两种情况的的磁通的变化陡度。看图:需要说明的是如果一次电流很小,只要全部去励磁而电流互感器不饱和,可以用一次导线上的一小段电压乘以变比,得出二次的电压,这样算来,电压是不高。这里关键是一次电流大了,就有问题了。电流互感器正常工作时,二次回路近于短路状态。这时二次电流所产生的二次绕组磁动势F2对一次绕组磁动势F1有去磁作用,因此合成磁势F0=F1-F2不大,合成磁通φ0也不大,二次绕组内感应电动势E2的数值zui多不超过几十伏。因此,为了减少电流互感器的尺寸和造价,互感器铁心的截面是根据电流互感器在正常工作状态下合磁磁通φ0很小而设计的。 使用中的电流互感器如果发生二次回路开路,二次绕组磁动势F2等于零,一次绕组磁动势F1仍保持不变,且全部用于激磁,合成磁势F0=F1,这时的F0较正常时的合成磁势（F1-F2）增大了许多倍,使得铁心中的磁通急剧地增加而达到饱和状态。由于铁心饱和致使磁通波形变为平顶波,因为感应电动势正比于磁通的变化率dφ/dt,所以这时二次绕组内将感应出很高的感应电动势e2。二次绕组开路时二次绕组的感应电动势e2是尖顶的非正弦波,其峰值可达数千伏之高,这对工作人员和二次设备以及二次电缆的绝缘都是极危险的;另一影响是,因铁心内磁通的剧增,引起铁心损耗增大,造成严重发热也会使电流互感器烧毁;第三个影响是因铁心剩磁过大,使电流互感器的误差增加 带电的电流互感器二次绕组严禁开路运行。 简单的讲,这是因为一次的匝数很少。二次的匝数相对一次是很多的,当二次绕组开路会产生很高过电压,对人身和设备造成威胁,所以电流互感器是严禁开路的。