電流互感器運(yùn)行與維護(hù)

摘要
    電力系統(tǒng)中廣泛采用電磁式電流互感器,一次繞組中的電流I1*取決于待測(cè)電路的負(fù)載大小,而不受二次電流I2的影響,這是電流互感器與變壓器區(qū)別的重要特點(diǎn),二次繞組匝數(shù)N2較多,它所連接的儀表和繼電器的電流線圈阻抗很小,故電流互感器正常工作情況近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。電流互感器利用變壓器原、副邊電流成比例的特點(diǎn)制成。

電力系統(tǒng)中廣泛采用電磁式電流互感器,它的主要結(jié)構(gòu)和工作原理和變壓器相似,電流互感器的一次繞組匝數(shù)N1很小,串聯(lián)被側(cè)電路中,因此,一次繞組中的電流I1*取決于待測(cè)電路的負(fù)載大小,而不受二次電流I2的影響,這是電流互感器與變壓器區(qū)別的重要特點(diǎn),二次繞組匝數(shù)N2較多,它所連接的儀表和繼電器的電流線圈阻抗很小,故電流互感器正常工作情況近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。電流互感器利用變壓器原、副邊電流成比例的特點(diǎn)制成。其工作原理、等值電路也與一般變壓器相同,只是其原邊繞組串聯(lián)在被測(cè)電路中,且匝數(shù)很少;副邊繞組接電流表、繼電器電流線圈等低阻抗負(fù)載,近似短路。原邊電流（即被測(cè)電流）和副邊電流取決于被測(cè)線路的負(fù)載,而與電流互感器的副邊負(fù)載無(wú)關(guān)。由于副邊接近于短路,所以原、副邊電壓U1和Uc2都很小,勵(lì)磁電流I0也很小。電流互感器運(yùn)行時(shí),副邊不允許開路。因?yàn)橐坏╅_路,原邊電流均成為勵(lì)磁電流,使磁通和副邊電壓大大超過(guò)正常值而危及人身和設(shè)備安全。因此,電流互感器副邊回路中不許接熔斷器,也不允許在運(yùn)行時(shí)未經(jīng)旁路就拆下電流表、繼電器等設(shè)備。

　　1）發(fā)現(xiàn)CT二次開路,要先分清是哪一組電流回路故障、開路的相別、對(duì)保護(hù)有無(wú)影響,匯報(bào)調(diào)度,解除有可能誤動(dòng)的保護(hù)。

　　2）盡量減小一次負(fù)荷電流。若CT嚴(yán)重?fù)p傷,應(yīng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷,停電處理。

　　3）盡快設(shè)法在就近的試驗(yàn)端子上用良好的短接線按圖紙將CT二次短路,再檢查處理開路點(diǎn)。

　　4）若短接時(shí)發(fā)現(xiàn)有火花,那么短接應(yīng)該是有效的,故障點(diǎn)應(yīng)該就在短接點(diǎn)以下的回路中,可進(jìn)一步查找。若短接時(shí)沒(méi)有火花,則可能短接無(wú)效,故障點(diǎn)可能在短接點(diǎn)以前的回路中,可逐點(diǎn)向前變換短接點(diǎn),縮小范圍檢查。

　　5）在故障范圍內(nèi),應(yīng)檢查容易發(fā)生故障的端子和元件。對(duì)檢查出的故障,能自行處理的,如接線端子等外部元件松動(dòng)、接觸不良等,立即處理后投入所退出的保護(hù)。若開路點(diǎn)在CT本體的接線端子上,則應(yīng)停電處理。若不能自行處理的（如繼電器內(nèi)部）或不能自行查明故障的,應(yīng)先將CT二次短路后匯報(bào)上級(jí)

　  電流互感器開路電壓

　　電流互感器二次發(fā)生開路會(huì)產(chǎn)生高電壓。常見的對(duì)這一現(xiàn)象的解釋是:“如果電流互感器二次開路,二次電流消失,去磁作用隨之消失,鐵心中的磁密很高;又由于二次繞組匝數(shù)特多,二次電壓會(huì)很高。有時(shí)可達(dá)幾千伏”電流互感器的一次匝數(shù)很少,其一次繞組通常是一次設(shè)備的進(jìn)出導(dǎo)線,只有一匝或兩匝,而起二次繞組很多。我們知道其二次電壓U2與一次電壓U1的關(guān)系應(yīng)該為 U2=U1*W2/W1,其中W2、W1分別為二次和一次的繞組匝數(shù)。比如一個(gè)額定變比為1200/5的電流互感器其一次繞組為1匝,而二次繞組為240匝。如果互感器二次開路,而如果我們所說(shuō)的這個(gè)變比為1200/5的互感器使用在110kV系統(tǒng),那么當(dāng)二次開路時(shí)是不是就要產(chǎn)生110kV×240這樣高的電壓呢?說(shuō)實(shí)話,這是我以前的一個(gè)誤解。而上面的推算過(guò)程中發(fā)生的關(guān)鍵錯(cuò)誤是把一次系統(tǒng)的額定電壓當(dāng)成了互感器的一次電壓U1,而真正的U1實(shí)際上應(yīng)該是電流流過(guò)互感器一次,在互感器進(jìn)線和出線端產(chǎn)生的電壓。考慮到這么短的一次導(dǎo)體的阻抗非常小,即使電流很大,zui后電壓也不會(huì)大。而這個(gè)不會(huì)很大的一次電壓傳遞到二次的開路端也就是幾千伏而已了。當(dāng)然也不*如此,你的前提是電流互感器鐵心正常（不飽和）情況下的,正常的電磁傳變特性,可以用一次導(dǎo)線上的一小段電壓乘以變比,得出二次的電壓,這樣算來(lái),電壓是不高,但是忽略了電流互感器飽和的因素。應(yīng)該講一次電流越大,二次電壓越高,但不是線性的!應(yīng)該講一次電流在二次不開路有去磁作用的情況下,去勵(lì)磁的電流是很小的,一般保護(hù)級(jí)該勵(lì)磁電流不允許超過(guò)總的電流的10%。也就是說(shuō)正常勵(lì)磁電流下,鐵心是不飽和的,那么在鐵心中的勵(lì)磁電流所產(chǎn)生的磁通就不會(huì)畸變,還是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波。如果二次開路,那么一次電流因二次無(wú)去磁,使得一次電流全部去勵(lì)磁,那么此時(shí)激磁電流劇增,鐵心飽和,此時(shí)的激磁電流產(chǎn)生的磁通畸變。為什么二次會(huì)有電壓,其實(shí)是磁感應(yīng)來(lái)的,就是我們常說(shuō)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e = N（dφ/dt）,這里N是匝數(shù),是常量,關(guān)鍵是磁通的變化陡度!那么我們來(lái)比較一下上述兩種情況的的磁通的變化陡度。看圖:需要說(shuō)明的是如果一次電流很小,只要全部去勵(lì)磁而電流互感器不飽和,可以用一次導(dǎo)線上的一小段電壓乘以變比,得出二次的電壓,這樣算來(lái),電壓是不高。這里關(guān)鍵是一次電流大了,就有問(wèn)題了。電流互感器正常工作時(shí),二次回路近于短路狀態(tài)。這時(shí)二次電流所產(chǎn)生的二次繞組磁動(dòng)勢(shì)F2對(duì)一次繞組磁動(dòng)勢(shì)F1有去磁作用,因此合成磁勢(shì)F0=F1-F2不大,合成磁通φ0也不大,二次繞組內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2的數(shù)值z(mì)ui多不超過(guò)幾十伏。因此,為了減少電流互感器的尺寸和造價(jià),互感器鐵心的截面是根據(jù)電流互感器在正常工作狀態(tài)下合磁磁通φ0很小而設(shè)計(jì)的。 使用中的電流互感器如果發(fā)生二次回路開路,二次繞組磁動(dòng)勢(shì)F2等于零,一次繞組磁動(dòng)勢(shì)F1仍保持不變,且全部用于激磁,合成磁勢(shì)F0=F1,這時(shí)的F0較正常時(shí)的合成磁勢(shì)（F1-F2）增大了許多倍,使得鐵心中的磁通急劇地增加而達(dá)到飽和狀態(tài)。由于鐵心飽和致使磁通波形變?yōu)槠巾敳?因?yàn)楦袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)正比于磁通的變化率dφ/dt,所以這時(shí)二次繞組內(nèi)將感應(yīng)出很高的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2。二次繞組開路時(shí)二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2是尖頂?shù)姆钦也?其峰值可達(dá)數(shù)千伏之高,這對(duì)工作人員和二次設(shè)備以及二次電纜的絕緣都是極危險(xiǎn)的;另一影響是,因鐵心內(nèi)磁通的劇增,引起鐵心損耗增大,造成嚴(yán)重發(fā)熱也會(huì)使電流互感器燒毀;第三個(gè)影響是因鐵心剩磁過(guò)大,使電流互感器的誤差增加 帶電的電流互感器二次繞組嚴(yán)禁開路運(yùn)行。 簡(jiǎn)單的講,這是因?yàn)橐淮蔚脑褦?shù)很少。二次的匝數(shù)相對(duì)一次是很多的,當(dāng)二次繞組開路會(huì)產(chǎn)生很高過(guò)電壓,對(duì)人身和設(shè)備造成威脅,所以電流互感器是嚴(yán)禁開路的。