從事電力行業(yè)的朋友都知道，變電所內(nèi)一定會(huì)有的一種裝置，那就是電流互感器。變電所內(nèi)為什么要有電流互感器：
我們變電所內(nèi)的二次設(shè)備(如繼電保護(hù)測(cè)試儀、自動(dòng)裝置、測(cè)量?jī)x表等)需要對(duì)一次系統(tǒng)的電流測(cè)量與控制。但是電力系統(tǒng)一次電壓很高，電流也很大，且運(yùn)行的額定參數(shù)千差萬(wàn)別。有了電流互感器就可以對(duì)一次系統(tǒng)的大電流進(jìn)行隔離，從而能準(zhǔn)確安全地獲取電氣一次電流信息。
對(duì)電流互感器的要求。
一、電流互感器的一次額定電壓應(yīng)與所用電網(wǎng)的額定電壓等級(jí)相同，其絕緣水平應(yīng)能承受長(zhǎng)期運(yùn)行及可能出現(xiàn)的短時(shí)過(guò)電壓。
二、變換精度高，應(yīng)能滿足測(cè)量精度，確保繼電保護(hù)動(dòng)作可靠。
三、變比適當(dāng)，其變比應(yīng)能保證系統(tǒng)在額定工況下測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的測(cè)量精度要求及工作在線性區(qū)。
四、容量足夠大，應(yīng)滿足正常及電力系統(tǒng)短路故障時(shí)，繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的測(cè)量精度要求。
五、滿足熱穩(wěn)定及動(dòng)穩(wěn)定的要求，飽和倍數(shù)足夠大。
繼電保護(hù)測(cè)試儀
TP-60A微機(jī)繼電保護(hù)測(cè)試儀
電流互感器的構(gòu)成及工作特點(diǎn)：
電流互感器的作用是將電力系統(tǒng)的一次大電流變換成與其成正比的二次小電流，然后輸入到測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置中。其構(gòu)成及工作特點(diǎn)如下：
1、一次匝數(shù)少，二次匝數(shù)多
用于電力系統(tǒng)中的電流互感器，其一次繞組通常是一次設(shè)備的進(jìn)、出導(dǎo)線，只有1匝或2匝;其二次匝數(shù)卻很多。如：變比為1250/1的電流互感器，其一次為1匝，二次匝數(shù)有1250匝。
2、鐵芯中工作磁密很低，系統(tǒng)故障時(shí)磁密大
正常運(yùn)行時(shí)，電流互感器鐵芯中工作磁密很低，其一次與二次保持安匝平衡。當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，由于故障電流很大，二次電壓很高，勵(lì)磁電流增大，鐵芯中磁密急劇升高，甚至使鐵芯飽和。
電流互感器的構(gòu)成及工作特點(diǎn)：
3、高內(nèi)阻，電流源
正常工況下，鐵芯中的磁密很低，勵(lì)磁阻抗很大，而二次匝數(shù)很多。從二次側(cè)看進(jìn)去，其阻抗很大。負(fù)載阻抗與電流互感器的內(nèi)阻相比，可以忽略不計(jì)，故負(fù)載阻抗的變化對(duì)二次電流的影響不大，可稱之為電流源。
4、需要二次負(fù)載小(相對(duì)電壓互感器)
電流互感器的二次負(fù)責(zé)如果很大，運(yùn)行時(shí)其二次電壓很高，勵(lì)磁電流必然增大，從而使電流變換的誤差增大。特別是在系統(tǒng)故障時(shí)，電流互感器一次電流可能達(dá)額定電流的數(shù)十倍，致使鐵芯飽和，電流變換誤差很大，不滿足繼電保護(hù)的要求，甚至使保護(hù)誤動(dòng)。
5、二次回路不得開(kāi)路
電流互感器的二次回路不得開(kāi)路。如果在運(yùn)行中二次回路開(kāi)路，二次電流消失，去磁作用也隨之消失，鐵芯中的磁密很高;又由于二次匝數(shù)特多，二次電壓會(huì)很高，有時(shí)可達(dá)數(shù)千伏，危及二次設(shè)備及人身安全。
電流互感器的極性
為什么電流互感器一、二次要標(biāo)出極性：
因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)負(fù)荷方向的存在，二次設(shè)備用的二次電流必須和一次潮流相對(duì)應(yīng)，故需要一、二次標(biāo)出極性。任何一側(cè)的引出端子出錯(cuò)，都會(huì)使二次電流相位變化180度，影響二次設(shè)備的正常工作。
電流互感器的極性一般采用減極性的標(biāo)注方法：
電流互感器一、二次側(cè)一般都標(biāo)有“*”或腳注(如1作頭，2作尾等)。
所謂“減極性”
一、二次側(cè)引出端子上同一符號(hào)或同名腳注為同極性端子。采用的是減極性標(biāo)注：當(dāng)一次繞組從標(biāo)1的端子通入交流電流時(shí)，在二次繞組回路中感應(yīng)的電流應(yīng)從標(biāo)1端流出。從兩側(cè)同極性端觀察時(shí)，一、二次側(cè)電流的方向相反。
電流互感器的誤差
在具有鐵芯的電流互感器中，由于勵(lì)磁電流IM的存在(呈感性)，電流互感器二次電流I2與一次實(shí)際電流I1幅值不同，相位也不同。
所以反映電流互感器測(cè)量誤差的由變比誤差和相位誤差構(gòu)成。設(shè)變比為Y。
變比誤差=100%*(I1–I2*Y)/I1
一般我們要求變比誤差不大于10%，相位誤差不大于7度
電流互感器10%誤差的校核
其方法主要是計(jì)算出在大短路電流時(shí)二次回路的大允許阻抗ZMAX，與該二次回路的實(shí)際阻抗ZL(二次負(fù)載)進(jìn)行比較，該實(shí)際阻抗必須小于大允許阻抗，即ZL小于等于ZMAX。
電流互感器的負(fù)載阻抗
電流互感器實(shí)際負(fù)載阻抗的測(cè)量
電流互感器二次回路的負(fù)載阻抗一般通過(guò)實(shí)際測(cè)量后得出。
負(fù)載阻抗測(cè)量注意事項(xiàng)
1、測(cè)量電流二次回路負(fù)載阻抗時(shí)，必須包括連接電纜與所有可能接入的負(fù)載。
2、必須使用50HZ的交流試驗(yàn)電源。
3、在無(wú)法判定哪一相或哪一種接線二次負(fù)載大時(shí)，應(yīng)測(cè)量所有方式下的二次負(fù)載，取其中大值。
電流互感器的準(zhǔn)確度
1、測(cè)量、計(jì)量用的電流互感器繞組
為了保證計(jì)量、測(cè)量的準(zhǔn)確性，保證保護(hù)裝置動(dòng)作可靠、正確，電流互感器必須達(dá)到一定的準(zhǔn)確度。
在國(guó)標(biāo)GB1208-1997中，規(guī)定測(cè)量用的電流互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)分為0.1、0.2、0.5、1、3、5等六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這是一個(gè)相對(duì)誤差標(biāo)準(zhǔn)。
1.0-1的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)其二次負(fù)荷應(yīng)在額定負(fù)荷的25%-100%之間，3、5兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)其二次負(fù)荷應(yīng)在額定負(fù)荷的50%-100%之間，否則準(zhǔn)確度不能滿足要求。
由于現(xiàn)實(shí)應(yīng)用當(dāng)中，負(fù)荷范圍比較廣，有時(shí)候?qū)?zhǔn)確度要求較高。
我們會(huì)采用經(jīng)補(bǔ)償?shù)?.2S和0.5S電流互感器，該電流互感器在1%-120%額定負(fù)荷間均能滿足準(zhǔn)確度要求。
開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行過(guò)程中，絕緣材料會(huì)受到高溫、高壓、油污、化學(xué)物質(zhì)、振動(dòng)等各方面的作用，絕緣性能不斷惡化，加快了局部放電的速度，反過(guò)來(lái)局部放電又對(duì)絕緣的惡化起到推動(dòng)作用。因此使用局部放電檢測(cè)儀檢測(cè)開(kāi)關(guān)柜的局部放電可以有效預(yù)防故障。
在開(kāi)關(guān)柜絕緣系統(tǒng)中，各部位的電場(chǎng)強(qiáng)度存在差異，某個(gè)區(qū)域的電場(chǎng)強(qiáng)度一旦達(dá)到其擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，該區(qū)域就會(huì)出現(xiàn)放電現(xiàn)象，不過(guò)施加電壓的兩個(gè)導(dǎo)體之間并未貫穿整個(gè)放電過(guò)程，即放電未擊穿絕緣系統(tǒng)，這種現(xiàn)象即為局部放電。絕緣介質(zhì)中電場(chǎng)分布、絕緣的電氣物理性能等決定了發(fā)生局部放電的條件，一般情況下高電場(chǎng)強(qiáng)度、低電氣強(qiáng)度的條件下容易出現(xiàn)局部放電。雖然局部放電通常不會(huì)貫通性的擊穿絕緣，但是卻可能局部損壞電介質(zhì)，如果長(zhǎng)期存在局部放電的現(xiàn)象，則基于特定的條件下會(huì)降低絕緣介質(zhì)的電氣強(qiáng)度。由此可見(jiàn)，局部放電屬于電氣設(shè)備中的隱患，其破壞過(guò)程體現(xiàn)出緩慢性、長(zhǎng)期性的特點(diǎn)。通常局部放電的特性可以較好的印證絕緣缺陷，可以通過(guò)局部放電的特性來(lái)分析絕緣的局部損壞程度。很大程度上對(duì)各種局部放電特性進(jìn)行綜合測(cè)量，可以對(duì)產(chǎn)品的絕緣水平進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)。
2局部放電的種類特點(diǎn)
2.1電暈放電
通常在氣體包圍的高壓導(dǎo)體周圍會(huì)出現(xiàn)電暈放電，比如高壓輸電線路或者高壓變壓器等，這些高壓電氣設(shè)備的高壓接線端子暴露在空氣中，因此發(fā)生電暈放電的機(jī)率相對(duì)較大。電暈放電體現(xiàn)出的是典型的、極不均勻電場(chǎng)的特征，也是極不均勻電場(chǎng)下*的自持放電
形式。很多外界因素均會(huì)對(duì)電暈起始電壓產(chǎn)生影響，比如電極的形狀、外加電壓、氣體密度、極間距離以及空的濕度與流動(dòng)速度等等。
2.2沿面放電
通常在絕緣介質(zhì)表面會(huì)出現(xiàn)沿面放電的現(xiàn)象。這種局部放電的形式屬于特殊的氣體放電現(xiàn)象，電力電纜、電機(jī)繞組、絕緣套管的端部等位置比較常見(jiàn)沿面放電。一旦介質(zhì)內(nèi)部電場(chǎng)的強(qiáng)度低于電極邊緣氣隙的電場(chǎng)強(qiáng)度，而且介質(zhì)沿面擊穿電壓相對(duì)較低，沿面放電就會(huì)發(fā)生在絕緣介質(zhì)的表面。通常電壓波形、電場(chǎng)的分布、空氣質(zhì)量、介質(zhì)的表面狀態(tài)、氣候條件等均會(huì)對(duì)沿面放電電壓產(chǎn)生影響，所以沿面放電體現(xiàn)出不穩(wěn)定的特點(diǎn)。
2-3內(nèi)部放電
固體絕緣介質(zhì)內(nèi)部比較常見(jiàn)內(nèi)部放電。在生產(chǎn)加工絕緣介質(zhì)時(shí)難免存在材料與工藝缺陷的問(wèn)題，導(dǎo)致絕緣介質(zhì)內(nèi)部出現(xiàn)內(nèi)部缺陷，比如摻人少量的空氣或者雜質(zhì)等。一旦絕緣受到高壓作用，內(nèi)部缺陷就有發(fā)生局部擊穿或者重復(fù)性擊穿的可能。通常介質(zhì)自身的特性、氣隙大小、缺陷的位置與形狀、氣隙氣體的種類等會(huì)對(duì)內(nèi)部放電的發(fā)生條件產(chǎn)生影響。
2.4懸浮電位放電
這種局部放電的形式是指高壓設(shè)備中某個(gè)導(dǎo)體部件存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷，或者其它原因?qū)е陆佑|不良斷開(kāi)，終造成該部件位于高壓電極與低壓電極之間并根據(jù)其位置的阻抗比獲得分壓發(fā)生放電，針對(duì)該導(dǎo)體部件上對(duì)地電位稱其為懸浮電位。導(dǎo)體具有懸浮電位時(shí)，通常其附近的場(chǎng)強(qiáng)會(huì)比較集中，而且會(huì)破壞四周絕緣介質(zhì)的形成。一般在電氣設(shè)備內(nèi)高電位的金屬部件或者處于地電位的金屬部件上容易發(fā)生懸浮電位放電。
局部放電檢測(cè)儀
3開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)方法
針對(duì)開(kāi)關(guān)柜而言，其局部放電檢測(cè)方法包括以下幾種：
3.1地電波檢測(cè)
在高壓開(kāi)關(guān)柜絕緣層中發(fā)生局部放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁波，而開(kāi)關(guān)柜的金屬外殼會(huì)將這種電磁波屏蔽掉一大部分，不過(guò)仍有小部分會(huì)通過(guò)金屬殼體的接縫或者氣體絕緣開(kāi)關(guān)襯墊傳播出去，而且還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)地電波通過(guò)設(shè)備金屬殼體外表面?zhèn)飨虻叵?。地電波的范圍通常在幾毫伏直至幾伏中間，而且上升時(shí)間內(nèi)有幾個(gè)納秒?？梢詫⑻筋^設(shè)置于工作狀態(tài)中的開(kāi)關(guān)柜的外表面，對(duì)局部放電活動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。
3.2超聲波檢測(cè)
其實(shí)超聲波檢測(cè)屬于機(jī)械振動(dòng)波的一種，基于能量的角度而言，局部放電的過(guò)程即為能量瞬時(shí)爆發(fā)的過(guò)程，電能通過(guò)聲能、光能、熱能以及電磁能的形式釋放出去，電氣擊穿發(fā)生在空氣間隙，瞬間就可以完成放電，此時(shí)電能也會(huì)在一瞬間轉(zhuǎn)化為熱能，放電中心的氣體受到熱能的作用會(huì)發(fā)生膨脹，通過(guò)聲波向外傳播，傳播區(qū)域內(nèi)氣體被加熱后形成一個(gè)等溫區(qū)，其溫度超出環(huán)境溫度;等到這些氣體冷卻后開(kāi)始收縮，則會(huì)產(chǎn)生后續(xù)波，后續(xù)波的頻率以及強(qiáng)度均比較低，包含各種頻率分量，有很寬的頻帶，超聲波的頻率大于20kHz。因?yàn)榫植糠烹姷膮^(qū)域相對(duì)較小，所以局放聲源即為點(diǎn)聲源。
3-3超高頻檢測(cè)法
時(shí)間變化過(guò)程中，局部放電所產(chǎn)生的電磁振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電磁波，在固氣與氣體介質(zhì)中，局部放電脈沖會(huì)發(fā)生非常豐富的電磁波超高頻分量，高可達(dá)數(shù)GHz。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，局放信號(hào)的檢測(cè)可以利用兩個(gè)探頭來(lái)進(jìn)行，將探頭檢測(cè)到信號(hào)的時(shí)間順序作為判斷依據(jù)，放電源的距離較近，就會(huì)被先檢測(cè)到;探頭位置不斷變化，可以將放電源的大致位置逐步判斷出來(lái)。或者通過(guò)多個(gè)探頭，將探頭檢測(cè)局放信號(hào)的時(shí)間差列方程組，可以求出放電源的三維空間坐標(biāo)，終確定放電源。該方法的靈敏度相對(duì)較高，且具備較強(qiáng)的抗干擾能力，而且開(kāi)關(guān)柜上通常有接縫或者小玻璃窗，可以不用考慮該方法在*密封條件下很難檢測(cè)的要求。
3.4綜合檢測(cè)技術(shù)
其實(shí)無(wú)論哪種檢測(cè)方法均有一定的局限性，無(wú)法將開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)客觀、全面、真實(shí)的反映出來(lái)，還會(huì)出現(xiàn)誤判的可能。由于放電類型能量的釋放形式不同、各種檢測(cè)方法的實(shí)用性與靈敏度也存在差異，所以在對(duì)開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)過(guò)程中，要將上述檢測(cè)手段綜合應(yīng)用，以地電波檢測(cè)為主、超聲波檢測(cè)及超高頻檢測(cè)為輔來(lái)進(jìn)行。
4局部放電分析技術(shù)
具體而言，常用的局部放電分析技術(shù)包括以下幾種：，橫向分析法，即對(duì)同個(gè)開(kāi)關(guān)室中開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)結(jié)果做出橫向比較，如果其中一個(gè)開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)結(jié)果大于現(xiàn)場(chǎng)背景值以及其它開(kāi)關(guān)柜的測(cè)試結(jié)果，則可以確定該設(shè)備可能存在缺陷;第二，趨勢(shì)分析法，分析同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜在不同時(shí)間的檢測(cè)結(jié)果，進(jìn)行縱向比較判斷開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行趨勢(shì)。根據(jù)特定的周期檢測(cè)開(kāi)關(guān)室中的開(kāi)關(guān)柜，保留每次的檢測(cè)結(jié)果，后續(xù)就可以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)設(shè)備局部放電狀態(tài)變化的趨勢(shì)進(jìn)行分析;第三，閾值比較，即提供判斷閾值，將其與開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)結(jié)果做出比較，分析結(jié)果判斷開(kāi)關(guān)柜的運(yùn)行狀態(tài)?？梢愿鶕?jù)以下根據(jù)做出判斷：開(kāi)關(guān)室內(nèi)背景值與測(cè)試值都在20dB以下時(shí)，開(kāi)關(guān)設(shè)備正常，下月再次進(jìn)行巡檢;開(kāi)關(guān)室內(nèi)背景值在20dB以下，而某些開(kāi)關(guān)柜的測(cè)試值在20～30dB，對(duì)該開(kāi)關(guān)柜加強(qiáng)關(guān)注，縮短檢測(cè)周期，觀察檢測(cè)幅值的變化趨勢(shì);;如果開(kāi)關(guān)室內(nèi)背景值在20dB以下，而某些開(kāi)關(guān)柜的測(cè)試值大于30dB，該開(kāi)關(guān)柜有局部放電現(xiàn)象，應(yīng)使用定位技術(shù)對(duì)放電點(diǎn)進(jìn)行定位。
總之，局部放電體現(xiàn)出一定的復(fù)雜性，通常在絕緣內(nèi)部擊穿場(chǎng)強(qiáng)相對(duì)較低的部位容易發(fā)生局部放電，而且絕緣介質(zhì)內(nèi)部的電場(chǎng)分布、絕緣的電氣性能均對(duì)發(fā)生局部放電的條件起著決定性作用。而在局部放電檢測(cè)儀實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，要選擇合理、適用的檢測(cè)方法與分析方法，及時(shí)排除故障，保證開(kāi)關(guān)柜處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。
2、保護(hù)用的電流互感器繞組
保護(hù)用的電流互感器的準(zhǔn)確度要求一般沒(méi)有測(cè)量的高，但其不僅要求在額定一次電流誤差不超過(guò)規(guī)定值，由于其要求在故障電流大時(shí)有較好的傳變特性，所以在一定短路電流倍數(shù)下誤差不超過(guò)規(guī)定值：
P類：要求在給定的短路電流下復(fù)合誤差不超過(guò)規(guī)定值。一般用aPb的形式表示誤差等級(jí)。如5P10,其含義是在10倍互感器額定電流下的短路電流時(shí)，其誤差不超過(guò)5%。a：是準(zhǔn)確度等級(jí)。b:保證準(zhǔn)確度的允許大短路電流倍數(shù)。
TP類：這類保護(hù)用電流互感器要求在規(guī)定工作環(huán)境的暫態(tài)條件下保證規(guī)定的準(zhǔn)確度;如TPY級(jí)在鐵芯中設(shè)置了一定的非磁性間隙，其相對(duì)非磁性間隙長(zhǎng)度(實(shí)際非磁性間隙長(zhǎng)度與鐵芯磁路長(zhǎng)度的比值長(zhǎng)度)大于0.1%。從而限制了剩磁，TPY級(jí)適用于帶重合閘的線路保護(hù)，單不宜用于斷路器保護(hù)。
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