电流互感器运行与维护

浅析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完全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。

关键词电流互感器;运行;维护

中图分类号tm4 文献标识码 a 文章编号

1674-6708(2010)17-0149-03

1 电流互感器工作原理

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完全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。

2 电流互感器开路的危害

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的数值最多不超过几十伏。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0,一次绕组磁动势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,在运行中的

电流互感器是将处于高电位的大电流变成低电位的小电流。也就是说:二次绕组的匝数比一次要多几倍,甚至几千倍(视电流变比而定)。如果二次开路,一次侧仍然被强制通过系统电流,二次侧就会感应出几倍甚至几千倍于一次绕组两端的电压,这个电压可能高达几千伏以上。运行中电流互感器二次侧开路后,一次侧电流仍然不变,二次侧电流等于0,则二次电流产生的去磁磁通也消失了。这时,一次电流全部变成励磁电流,使互感器铁芯饱和,磁通也很高,将产生以下后果:

1)由于磁通饱和,其二次侧将产生数千伏高压,且波形改变,对人身和设备造成危害;2)由于铁芯磁通饱和,使铁芯损耗增加,产生高热,会损坏绝缘;

3)将在铁芯中产生剩磁,使互感器比差和角差增大,失去准确性。因此,电流互感器在使用中必须与二次负荷确切联结,不接负荷时则应可靠短接,短接的导线必须有足够的截面,以免当一次过电流时产生的较大的二次电流将导线熔断,造成二次开路而出现高电压。电流互感器一次绕组匝数少,使用时一次绕组串联在被测线路里,二次绕组匝数多,与测量仪表和继电器等电流线圈串联使用,测量仪表和继电器等电流线圈阻抗很小,所以正常运行时ct是接近短路状态的。ct二次电流的大小由一次电流决定,二次电流产生的磁势,是平衡一次电流的磁势的。若二次开路,其阻抗无限大,二次电流等于零,其磁势也等于零,就不能去平衡一次电流产生的磁势,那么一次电流将全部作用于激磁,使铁芯严重饱和。磁饱和使铁损增

大,ct发热,ct线圈的绝缘也会因过热而被烧坏。还会在铁芯上产生剩磁,增大互感器误差。最严重的是由于磁饱和,交变磁通的正弦波变为梯形波,在磁通迅速变化的瞬间,二次线圈上将感应出很高的电压,其峰值可达几千伏,如此高的电压作用在二次线圈和二次回路上,对人身和设备都存在着严重的威胁。所以ct在任何时候都是不允许二次侧开路运行的。

3 如何对电流互感器开路判断

如何判断电流互感器二次开路故障,一般可从以下现象进行检查判断:

1)回路仪表指示异常降低或为零。如用于测量表记的电流回路开路,会使三相电流表指示不一致、功率表指示降低,计量表记不转或转数减慢,如果表记指示时有时无,可能是处于半开路状态;

2)ct本体有无噪声、振动不均匀、严重发热、冒烟等现象,当然这些现象在负荷小时表现并不明显;

3)ct二次回路端子、元件线头有放电、打火现象;

4)继保发生误动或拒动,这种情况可在误跳闸或越级跳闸时发现并处理;

5)电度表、继电器等冒烟烧坏。而有无功功率表及电度表、远动装置的变送器、保护装置的继电器烧坏,不仅会使ct二次开路,还会使pt二次短路。

4 电流互感器二次开路处理

检查处理ct二次开路故障,要尽量减小一次负荷电流,以降低二

次回路的电压。操作时注意安全,要站在绝缘垫上,戴好绝缘手套,使用绝缘良好的工具。

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

5 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