電壓、電流互感器的原理與試驗項目

電壓、電流互感器的原理與試驗項目引言互感器在供配電系統(tǒng)中主要分為兩種：電壓互感器和電流互感器。在供配電系統(tǒng)中，大電流、高電壓有時不能直接用電流表和電壓表來測量，必須通過互感器按比例減小后測量?；ジ衅鞯膬?nèi)部結(jié)構(gòu)就是變壓器。按照變壓器的原理運行。1.電壓互感器的工作原理相當于2次側(cè)開路的變壓器，用來變壓，在二次側(cè)接入電壓表測量電壓（可以并聯(lián)多個電壓表）。電壓互感器的二次側(cè)不能短路。2.電流互感器的工作原理相當于2次側(cè)短路的變壓器，用來變流，在二次側(cè)接入電流表測量電流（可以串聯(lián)多個電流表）。電流互感器的二次側(cè)不能開路。電壓表相當于電壓互感器大負載（阻抗大）測量裝置。電流表相當于電流互感器小負載（阻抗小）測量裝置。一、電流互感器原理

電力系統(tǒng)中廣泛采用的是電磁式電流互感器(以下簡稱電流互感器)，它的工作原理和變壓器相似。電流互感器的原理接線，如左圖所示。電流互感器的特點是:(1)一次線圈串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，因此，一次線圈中的電流完全取決于被測電路的負荷電流．而與二次電流無關；(2)電流互感器二次線圈所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運行。電流互感器一、二次額定電流之比，稱為電流互感器的額定互感比：kn=I1n/I2因為一次線圈額定電流I1n己標準化，二次線圈額定電流I2n一般為5(1或0.5)安，所以電流互感器額定互感比亦已標準化。kn還可以近似地表示為互感器一、二次線圈的匝數(shù)比，即kn≈kN=N1/N2式中N1、N2為一、二線圈的匝數(shù)。電流互感器的作用就是用于測量比較大的電流。通俗的講假如你想測400A的電流，那么要是沒有400A的電度表你應該怎么辦，所以你就要用電流互感器，將大的電流通過互感器變成小電流再輸入電度表，互感器是有變比的，例如200/5的就是電度表的40倍，也就是說你的電流表上面顯示1安培電流時，實際你所測得的電流為40安培，互感器的等級很多，有15/5、30/5、50/5、75/5等等。電壓互感器原理電磁式電壓互感器的工作原理和變壓器相同。圖為電磁式電壓互感器原理接線圖。電壓互感器本身的阻抗很小，一旦副邊發(fā)生短路，電流將急劇增長而燒毀線圈。為此，電壓互感器的原邊接有熔斷器，副邊可靠接地，以免原、副邊絕緣損毀時，副邊出現(xiàn)對地高電位而造成人身和設備事故。電壓互感器的特點是：(1)容量很小，類似一臺小容量變壓器；(2)二次側(cè)負荷比較恒定，所接測量儀表和繼電器的電壓線圈阻抗很大，因此，在正常運行時，電壓互感器接近于空載狀態(tài)。電壓互感器的一、二次線圈額定電壓之比，稱為電壓互感器的額定電壓比。即：kn=U1n/U2n

其中一次線圈額定電壓U1n是電網(wǎng)的額定電壓，且已標準化(如10，35,110，220，330，500千伏等),二次電壓U2n，則一般為100/和100/3伏，所以

kn也標準化。電壓互感器二次回路中性點接地屬于保護接地。電流互感器的容量，通常用額定二次負載的功率來表示。電氣儀表和電流、電壓互感器的繞組的準確度數(shù)值越低越精確。電流互感器正常工作時二次回路阻抗接近于短路狀態(tài)。在帶電的電壓互感器二次回路上作業(yè)時，必須遵守下列規(guī)定工作時戴絕緣手套、使用絕緣工具、電壓互感器的二次回路必須開路。電流互感器在運行中必須鐵芯及二次線圈接地。電壓互感器型號由以下幾部分組成

，各部分字母，符號表示內(nèi)容：第一個字母：J——電壓互感器；第二個字母：D——單相；S——三相第三個字母：J——油浸；Z——澆注；第四個字母：數(shù)字——電壓等級（KV）。例如：JDJ-10表示單相油浸電壓互感器，額定電壓10KV。額定一次電壓，作為互感器性能基準的一次電壓值。額定二次電壓，作為互感器性能基準的二次電壓值。額定變比，額定一次電壓與額定二次電壓之比。準確級，由互感器系統(tǒng)定的等級，其誤差在規(guī)定使用條件下應在規(guī)定的限值之內(nèi)負荷，二次回路的阻抗，通常以視在功率（VA）表示。額定負荷，確定互感器準確級可依據(jù)的負荷值。電流互感器的型號由字母符號及數(shù)字組成，通常表示電流互感器繞組類型、絕緣種類、使用場所及電壓等級等。字母符號含義如下：

第一位字母：L——電流互感器。

第二位字母：M——母線式(穿心式)；Q——線圈式；Y——低壓式；D——單匝式；F——多匝式；A——穿墻式；R——裝入式；C——瓷箱式；Z

——支柱式；V

——倒裝式。

第三位字母：K——塑料外殼式；Z——澆注式；W——戶外式；G——改進型；C——瓷絕緣；P——中頻；Q

——氣體絕緣。

第四位字母：B——過流保護；D——差動保護；J——接地保護或加大容量；S——速飽和；Q——加強型。

字母后面的數(shù)字一般表示使用電壓等級。例如：LMK－0.5S型，表示使用于額定電壓500V及以下電路，塑料外殼的穿心式S級電流互感器。LA－10型，表示使用于額定電壓10kV電路的穿墻式電流互感器。電壓互感器的常用接線方式有以下幾種（1）單項式接線，可以用于測量35kV及以下中性點不直接接地系統(tǒng)的線電壓或110kV以上中性點直接接地系統(tǒng)的相對地電壓。（2）V/V接線是將兩臺全絕緣單相電壓互感器的高低壓繞組分別接于相與相之間構(gòu)成不完全三角形。這種方法常用語中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的35kV及以下的高壓三相系統(tǒng)中，特別是10kV的三相系統(tǒng)中。（3）用三臺單相三繞組電壓互感器構(gòu)成YN，yn，d0或YN，y，d0的接線形式，廣泛應用于3~220KV系統(tǒng)中，其二次繞組用于測量相間電壓和相對地電壓，輔助二次繞組接成開口三角形，供接入交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)視儀表和繼電器用。用一臺三相五柱式電壓互感器代替上述三個單相三繞組電壓互感器構(gòu)成的接線，除鐵芯外，其形式與圖3基本相同，一般只用于3~15KV系統(tǒng)。（4）三相三繞組五柱式電壓互感器，其一次繞組和主二次繞組接成星形，并且中性點接地，輔助二次繞組接成開口三角形。故此種電壓互感器可以測量線電壓和相對地電壓，輔助二次繞組可以介入交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)視用的繼電器和信號指示器。一些現(xiàn)有電流互感器產(chǎn)品認識一般互感器的主絕緣有干式和油浸式兩種，目前，10kV及以下的互感器，大都做成干式的絕緣結(jié)構(gòu)，15kV以上的大都做成油浸式的絕緣結(jié)構(gòu)。具體到現(xiàn)場接觸到的有：SF6電流互感器、充油式電流互感器、10kV固體電流互感器和電磁式電壓互感器、電容式電壓互感器倒置式SF6電流互感器實例及其示意圖（充氣式）充油瓷套管式電流互感器實例及其結(jié)構(gòu)示意圖（充油式）1-膨脹器2-視察窗3-連接片4-一次出線端子

5-瓷套6-油箱7-二次出線盒

8-接地螺栓9-放油閥門固體電流互感器及其示意圖（干式）1-接線端子2-硅橡膠傘裙3-箱體4-二次繞組假如你選的電流互感器是400/5的，就相當于線路上是400A時，你電流互感器輸出的電流是5A。其它變比也是依此推。

你互感器是150/5,電流表是100/5

如果你從表上讀到是3

則總的線路電流是150*100*3/(5*5)=1800A

二、互感器計算計算：某110KV線路距離保護I段定值Z?=3Ω/ph,電流互感器的變比600/5，電壓互感器的變比110/0.1。因某種原因電流互感器的變比改為1200/5，試求改變后第I段的動作阻抗值。解：該定值的一次動作值Z?×nTV/nTA=3×1100/120=27.5Ω/ph,改變電流互感器變比后的I段動作阻抗值為Z?＇×nTA/nTV=27.5×240/110=6Ω/ph,改變后第I段的動作阻抗值6Ω/ph1．電壓互感器在投入運行前要按照規(guī)程規(guī)定的項目進行試驗檢查。例如，測極性、連接組別、搖絕緣、核相序等。2．電壓互感器的接線應保證其正確性，一次繞組和被測電路并聯(lián)，二次繞組應和所接的測量儀表、繼電保護裝置或自動裝置的電壓線圈并聯(lián)，同時要注意極性的正確性。3．接在電壓互感器二次側(cè)負荷的容量應合適，接在電壓互感器二次側(cè)的負荷不應超過其額定容量，否則，會使互感器的誤差增大，難以達到測量的正確性。4．電壓互感器二次側(cè)不允許短路。由于電壓互感器內(nèi)阻抗很小，若二次回路短路時，會出現(xiàn)很大的電流，將損壞二次設備甚至危及人身安全。電壓互感器可以在二次側(cè)裝設熔斷器以保護其自身不因二次側(cè)短路而損壞。在可能的情況下，一次側(cè)也應裝設熔斷器以保護高壓電網(wǎng)不因互感器高壓繞組或引線故障危及一次系統(tǒng)的安全。5．為了確保人在接觸測量儀表和繼電器時的安全，電壓互感器二次繞組必須有一點接地。因為接地后，當一次和二次繞組間的絕緣損壞時，可以防止儀表和繼電器出現(xiàn)高電壓危及人身安全。6、電壓互感器副邊絕對不容許短路。三、注意事項四、常規(guī)的電流互感器試驗項目(1)

繞組的絕緣電阻測量；

(2)

繞組的介質(zhì)損失角tg和電容量測量；

(3)

油中溶解氣體的色譜分析；

(4)

交流耐壓試驗；

(5)

局部放電測量；

(6)

極性檢查；

(7)

各分接頭的變比檢查；

(8)

校核勵磁特性曲線；

一、繞組的絕緣電阻測量

（1）試品溫度應在10－40℃之間；

（2）用2500V兆歐表測量，測量前對被試繞組進行充分放電；

（3）試驗接線：電磁式電壓互感器需拆開一次繞組的高壓端子和接地端子，拆開二次繞組，；測量電容式電壓互感器中間變壓器的絕緣電阻時，須將中間變壓器一次線圈的末端（通常為X端）及C2的低壓端（通常為δ）打開，將二次繞組端子上的外接線全部拆開，按圖2.1接好試驗線路。電流互感器按圖2.2接好試驗線路。（4）驅(qū)動兆歐表達額定轉(zhuǎn)速，或接通兆歐表電源開始測量，待指針穩(wěn)定后（或60s），讀取絕緣電阻值；讀取絕緣電阻后，先斷開接至被試繞組的連接線，然后再將絕緣電阻表停止運轉(zhuǎn)；

（5）斷開絕緣電阻表后應對被試品放電接地二）交流耐壓試驗

1）全絕緣互感器應按本標準附錄一規(guī)定進行一次繞組連同套管對外殼的交流耐壓試驗。

2）對絕緣性能有懷疑時，串級式電壓互感器及電容式電壓互感器的中間電壓變壓器，宜按下列規(guī)定進行倍頻感應耐壓試驗： ①倍頻感應耐壓試驗電壓應為出廠試驗電壓的85%。 ②試驗電源頻率為150Hz及以上時，試驗時間t按下式計算：

t=60×100/f

式中t——試驗電壓持續(xù)時間(s)；

f——試驗電源頻率(Hz)。

3）試驗電源頻率不應大于400Hz。試驗電壓持續(xù)時間不應小于20s。

電壓互感器變比檢查方法1：電壓表法待檢互感器一次及所有二次繞組均開路，將調(diào)壓器輸出接至一次繞組端子，緩慢升壓，同時用交流電壓表測量所加一次繞組的電壓U1和待檢二次繞組的感應電壓U2，計算U1/U2的值，判斷是否與銘牌上該繞組的額定電壓比（U1n/U2n）相符，見圖3.1表法三）各分接頭的變比檢查

方法2：變比電橋法，參照儀器使用說明書進行。電流互感器變比檢查方法1：電流法

由調(diào)壓器及升流器等構(gòu)成升流回路，待檢TA一次繞組串入升流回路；同時用測量用TA0和交流電流表測量加在一次繞組的電流I1、用另一塊交流電流表測量待檢二次繞組的電流I2，計算I1/I2的值，判斷是否與銘牌上該繞組的額定電流比（I1n/I2n）相符。見圖4.1方法2：電壓法方法3：電流互感器變比測試儀（互感器伏安特性測試儀）四）測量電壓互感器一次繞組的直流電阻

（1）對電壓互感器一次繞組，宜采用單臂電橋進行測量；

（2）對電壓互感器的二次繞組以及電流互感器的一次或二次繞組，宜采用雙臂電橋進行測量，如果二次繞組直流電阻超過10Ω，應采用單臂電橋測量；

（3）也可采用直流電阻測試儀進行測量，但應注意測試電流不宜超過線圈額定電流的50%，以免線圈發(fā)熱直流電阻增加，影響測量的準確度。

（4）試驗接線：將被試繞組首尾端分別接入電橋，非被試繞組懸空，采用雙臂電橋（或數(shù)字式直流電阻測試儀）時，電流端子應在電壓端子的外側(cè)，見圖2.4

（5）測量電壓互感器一次繞組的直流電阻值，與產(chǎn)品出廠值或同批相同型號產(chǎn)品的測得值相比，應無明顯差別。

5）換接線時應斷開電橋的電源，并對被試繞組短路充分放電后才能拆開測量端子，如果放電不充分而強行斷開測量端子，容易造成過電壓而損壞線圈的主絕緣，一般數(shù)字式直流電阻測試儀都有自動放電和警示功能；

（6）測量電容式電壓互感器中間變壓器一、二次繞組直流電阻時，應拆開一次繞組與分壓電容器的連接和二次繞組的外部連接線，當中間變壓器一次繞組與分壓電容器在內(nèi)部連接而無法分開時，可不測量一次繞組的直流電阻。五）測量35kV及以上互感器一次繞組連同套管的介質(zhì)損耗正切值tgδ1、交接性試驗標準要求

1）電流互感器：

①介質(zhì)損耗角正切值tgδ(%)不應大于表8.0.4-1的規(guī)定。

表8.0.4-1

電流互感器20℃下介質(zhì)損耗角正切值tgδ(%)

額定電壓(kV) 35 63～220 330 500

充油式 3 2

充膠式 2 2

膠紙電容式 2.5 2

油紙電容式 1.0 0.8 0.6

②220kV及以上油紙電容式電流互感器，在測量tgδ的同時，應測量主絕緣的電容值，實測值與出廠試驗值或產(chǎn)品銘牌值相比，其差值宜在±10%范圍內(nèi)。

2）電壓互感器：

①35kV油浸式電壓互感器的介質(zhì)損耗角正切值tgδ(%)，不應大于表8.0.4-2的規(guī)定。

表8.0.4-2

35kV油浸式電壓互感器介質(zhì)損耗角正切值tgδ(%)

溫度(℃) 5 10 20 30 40

tgδ(%) 2.0 2.5 3.5 5.5 8.0

②35kV以上電壓互感器，在試驗電壓為10kV時，按制造廠試驗方法測得的tgδ值不應大于出廠試驗值的130%。

2、試驗儀器：3、試驗內(nèi)容及步驟介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ值及電容量測量：用正接法測量一次繞組對末屏的介損質(zhì)及電容量，試驗電壓為10kV。用反接法測量末屏對二次繞組及地的介損值，試驗電壓為2kV。正接法（如下圖所示）：把介損儀高壓輸出引線的屏蔽線夾(黑色線夾)接至被試電流互感器的高壓側(cè)，介損儀上CX引線線心（紅色線夾）接至被試電流互感器的末屏上；反接法（如下圖所示）：把介損儀高壓輸出引線的線心（紅色線夾）接至被試電流互感器的末屏上。以上確認接線無誤后開始給介損儀上電—打開電源開關—打開高壓輸出開關－選擇內(nèi)輸出—調(diào)整輸出電壓—開始測試。六）測量電流互感器的勵磁特性曲線

（1）待檢CT一次及所有二次繞組均開路；