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电流互感器范文1
关键词 变电站；全光纤电流互感器；常规电流互感器；运维；对比分析
中图分类号：TM452 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）19-0139-01
电流互感器是电力系统进行电能计量和为继电保护提供电流信号的重要的一次设备，电流互感器的工作性能直接影响继电保护设备的正常运行，并进一步影响电网的安全、可靠和经济运行。由于常规电流互感器与全光纤电流互感器的工作原理不同，造成在结构、巡视维护、异常或故障三个方面有很大差别。虽然目前电力系统主要应用的是常规电流互感器，但随着技术成熟和成本降低，全光纤电流互感器的应用已经呈逐渐扩张之势，因此，熟悉并掌握这部分内容，是对运维人员提出的迫切要求。
1 结构对比
全光纤电流互感器由光纤敏感环、保偏光纤、电气单元构成，如图1所示。
众所周知，常规电流互感器由一次绕组和二次绕组绕制在铁芯上构成，利用电磁感应原理获得一次电流的信息，需要铁芯作磁通通道，因此，常规电流互感器存在绝缘结构复杂，体积笨重；线性度低，在短路时容易饱和，静态和动态准确范围小；有剩磁等问题。
全光纤电流互感器利用法拉第磁旋光效应获得一次电流的信息，不需铁芯，没有磁饱和及铁磁谐振困扰；全光纤电流互感器与一次电流导体无须接触，解决了二次绝缘问题。
全光纤电流互感器可以根据需要装设任意个敏感环，各敏感环之间完全隔离，独立工作，互不影响。
全光纤电流互感器体积和重量远小于常规互感器，易与其他一次设备集成，节省了占地面积，节约了投资。
全光纤电流互感器数字量信号通过光纤传输，增强了抗电磁干扰性能，数据可靠性大大提高。
另外，全光纤电流互感器发生二次回路（光路）开路、接触不良时，只影响单个采样回路，不会影响其余采样回路，更不会反过来影响一次设备的运行，这一特点与常规电流互感器发生二次回路开路、接触不良时所造成的恶劣影响形成鲜明对比。
综上所述，将两种电流互感器的结构特性进行对比，如表1所示。
另外，全光纤电流互感器受激光器、保偏光纤、高性能的保偏光纤熔接机等关键器件、设备依赖国外进口的影响，现阶段造价较高，但随着国内制造水平的提高，国产化率的提高，终将回归合理价位，大幅度低于常规电流互感器。
2 巡视维护对比
常规电流互感器串联在一次导电回路中，因此，其巡视维护的工作内容是在一次设备的通用项目基础上，再加上电流互感器的一些特殊项目。通用项目包括油位、油色正常，无渗漏油现象；SF6压力正常，无渗漏现象；瓷瓶套管清洁、无破损及闪络痕迹；内部无放电声或其他异常声响；一次侧接线端子接触良好，无松动、发热现象等。特殊项目包括接线盒外观完好；接线盒内接线端子接触良好，无松动、接触不良现象；二次电缆外观完好；二次回路接线正确，无回路开路、短路、接触不良现象；二次回路接地完好等。
全光纤电流互感器与一次导电回路没有直接联系，并且以绝缘脂替代油和SF6作为绝缘介质，绝缘简单，绝缘脂无泄漏无污染，环保安全，无需检压检漏，因此，运行过程做到了真正的免维护。
顺便指出，敞开式电气设备的全光纤电流互感器，需要增加支持瓷瓶套管清洁、无破损及闪络痕迹；均压环固定良好、无倾斜等巡视维护工作。
全光纤电流互感器设有电气单元，又称为前置采集模块，内部集成了电源模块、通讯模块、光电模块等设备，因此，要将其纳入巡视维护的工作内容。具体项目包括电气单元外观完好；电气单元内部无异常声响；电气单元内各模块完好，光纤接头可靠连接，光纤无打折、破损现象；光纤引出、引入口未使光纤外皮受损，光纤无任何振动、挤压等。
3 结束语
综上所述，尽管全光纤电流互感器目前还存在造价较高，异常较多等问题，但在结构、巡视维护等方面都明显优于常规电流互感器。纵观人类科技进步史，任何新设备、新技术都有一个从美中不足到尽善尽美的完善过程，科技的更新换代从来就不是一蹴而就的，而我们从未因噎废食，随着国内制造水平的提高，关键技术的进步，上述问题终将被克服。当前，国网公司建设坚强智能电网步伐正在有力推进，全光纤电流互感器作为智能变电站的关键一次设备，将得到越来越多的推广应用。作为运维人员，丰富全光纤电流互感器的运维经验，提高全光纤电流互感器的管理水平，在运维管理中提前发现并及时处理异常，避免事故的发生，显得十分必要。
参考文献
[1]Q/GDW 441-2010智能变电站继电保护技术规范[S].
[2]Q/GDW 383-2009智能变电站技术导则[S].
[3]Q/GDW 393-2009110（66）kV～220kV智能变电站设计规范[S].
[4]Q/GDW 394-2009330kV～750kV智能变电站设计规范[S].
电流互感器范文2
关键词：电流互感器；电能计量；误差分析
中图分类号：TM452 文献标识码：A
1 概述
在社会经济发展中，电能的应用占据着重要的地位，也是目前人们生活生产中不可或缺的一部分。电能计量主要是电力企业保证其生产效益的基础措施，其工作的有效性也决定了电力企业和电能用户两者的经济效益。电力计量装置主要是由电流互感器、电能表和二次回路组成的，且电流互感器是这些设备中的重要设备，同时也是电能计量准确性的重要保证之一。不仅如此，在目前的电力系统中，电流互感器也有着非常重要的作用，但这种设备在出现饱和或剩磁现象的时候，就会使得电能计量装置中的电流出现一定的波动，从而大大影响了电能计量的精准性。下面就电流互感器和电能计量在电力应用过程中出现的问题，谈一谈消除其影响的策略。
2 电流互感器的结构分析
电流互感器的核心原理主要是电磁感应原理，其主要是由闭合的绕组和铁芯以及绝缘外壳组成的。绕组分为一次绕组和两次绕组，对于一次绕组来说，因为其拥有很少的匝数，使得在实际检测的时候，需要电流全部通过线路；而二次绕组因为其较多的匝数，主要串联在保护电路以及测量设备中，而由于其二次回路的闭合性，使得电流互感器能够在近乎短路的状态工作。电流互感器承载着一次和二次系统之间的联络功能，能够将大电流转变成小电流，供向系统的各个部分，并且能够真实的反应整个系统的实际运行情况，同时也在保证着工作人员的安全。
3 电能计量装置的误差来源分析
电能计量装置主要是用来计量电力企业销售情况和电能用户用电多少的主要装置，也是两者交易计算的法律证据，所以其计量结果的精准性直接影响到了双方交易的公平性和公正性，也直接影响了双方的利益。而随着电力技术的不断发展，人们日益增长的电能质量要求，经济体制的不断完善，电能计量的精准性也成为了电力方面的重要部分。但是在目前的实际应用中，电能计量还存在着一些不足，使得电能计量在工作中出现了一些误差，影响了电能计量的精确开展。
3.1.1 电能表选用不合理
在电能计量装置的实际运用中，由于电能用户的负荷电流变化幅度较大等类似情况，使得电流互感器长期处于低载负荷点上运行，从而使得电能计量发生误差。此外当用电能表和实际测量电能的相、线参数不一致的时候，就会引起一定的附加误差，并且因为三相不平衡，使得中性点附近还存在着少量的电流，进而产生附加误差。
3.1.2 电能表质量问题
目前电子式电能表的误差源主要在于电压采样器和电流采样器。当前部分电子式电能表的电流采样器由锰铜合金板制成，其温度系数小，电阻随温度变化而发生非线性变化。这会引起电子式电能表误差对温度影响呈现非线性变化。
3.2 电压互感器的电压降
根据相应的电力知识，当负载电流通过电压互感器的串接点接触电阻以及二次线本身的电阻，会产生一定的电压降，从而使得电能表和电压互感器两端的电压不相符，电能计量也会因此产生一定的误差。
3.3 电流互感器的选用不合理
当一次绕组中流过电流I1时，在一次绕组上就会存在一次磁动势I1W1。根据电磁感应和磁动势平衡原理，在二次绕组中就会产生感应电流I2，并以二次磁动势I2W2去抵消一次磁动势I1W1。在实际中，要使电磁感应这一能量转换形式持续存在，就必须持续供给铁芯一个激磁磁动势I0W1，方程式变为I1W1+I2W2=I0W1。可见，激磁磁动势的存在，是电流互感器产生误差的主要原因。激磁磁动势对互感器的具体影响体现在互感器的角差和比差。根据互感器的特性可以知道，只有保证一次电流在额定电流的百分之三十与百分之六十之间，才能使互感器达到最佳状态，从而大大减小电流互感器的误差。而目前对于电流互感器的选择在此类标准方面的要求还过低，甚至有些电流互感器远远不符合上述标准，加大了电能计量工作达到精准性的难度。
4 减小电流互感器对电能计量误差的策略
4.1 采用高精度“S”电流互感器
在实际的电能运输中，一些电路的负荷电流经常在不到额定负荷百分之三十的电能表中运行。这要求供电企业必须采购“S”级电流互感器，以保障电能计量在1%-120%负荷之间的准确计量，
4.2 电流互感器的选择
二次负荷在电流互感器中主要是指外接导线的电阻、电流线圈和电能表的阻抗以及接触电阻。因此在对电流互感器进行选择的时候，应该从这三个方面综合的考虑电流互感器的二次容量大小，同时尽量选择在电流回路中阻抗较低的电能表，比如电子式电能表等。此外还能够用减小外接导线电阻等方法，进一步的增加电能计量的精度。
4.3 一次电流及其二次负荷
在确定电流互感器额定一次电流的时候，应该使其在正常工作中的实际负荷在额定负荷的百分之三十和百分之六十之间，如果不能保证此点要求，那么就应该选择高动热的稳定电流互感器，使变比减少，达到电能计量的精度要求。对电流互感器的额定电流进行科学合理的选择，能够使电流互感器时刻都工作在最佳状态上，从而最大程度的削减电能计量的误差。并且还应采用专用的计量用互感器或专用的高精度电流互感器计量用绕组。
4.4 对电流互感器进行必要的检修
对于电流互感器的检测和检修主要分为三个方面。首先在检查流互感器的时候，应该对电流互感器的铭牌和实际应用情况进行一定的核对，看其是否符合线路工作要求；其次应该对电流互感器的一次或者二次回路进行细致的检查，其工作的侧重点主要在于回路是否短路、伪接、开路以及二次端子的换相和极性有没有错接等等；最后应该对电流互感器的接线部分进行一定检测，保证接线的正确性，从而减少电流回路开路和二次回路换相以及电流互感器多点接地等可能导致计量差错甚至事故发生等情况的发生。
4.5 调整电流互感器的误差
总体来说，电能计量的误差还是主要取决于互感器的误差和电能表本身的误差。因此在电能计量装置的实际运用中，应该结合运行环境的特点，对电流互感器和电压互感器进行科学合理的误差补偿，从而最大程度的减小互感器产生的误差。除此之外，还可以对某些相的电压互感器和电流互感器的角差及比差进行合适的调整，从而使得两类互感器在进行合成的时候，其产生的误差被降到最低，进而大大增加电能计量的准确性。
结语
随着社会经济的进一步发展，人们对于电能的应用也将越来越广泛。而电能计量作为电力应用的重要部分，在未来的发展中也将会有其新的意义和内涵。本文通过科学的论述，解释了电流互感器产生误差的主要原因就是因为铁心消耗了励磁电流，并且在使用中也少计了很多的电量。因此，作为一名电能计量管理人员，在当下更应该对电流互感器的核心内容进行深入的了解，结合电流互感器在使用中对电能计量的影响因素，尽可能的保证电能计量的精准性，从而最大程度的提高电力企业的经济效益。
参考文献
[1]徐红丽.电流互感器为不完全星型接线中线断线对电能计量的影响[J].西南民族大学学报（自然科学版），2012，06：960-963.
[2]詹发军，霍剑.电压互感器二次回路压降影响电能计量的原因及改善措施[J].新疆电力技术，2008，04：26-28.
电流互感器范文3
关键词：PX级电流互感器介绍、设计、应用。
一IEC标准中对PX级保护用互感器基本参数的规定
在国外互感器标准中，对高阻抗差动保护方式电流互感器的性能规定了下面几个参数。
a.额定拐点电压。
b.额定拐点电压下的最大励磁电流。
c.75℃或运行时最高温度两者较高温度下的二次绕组电阻的最大值 。
d.匝数比误差。
（1）额定拐点电压，也称饱和起始电压，英国标准中规定为：“此电压为额定频率下的正弦电压，此电压加于被测二次绕组两端，其它绕组开路，测量励磁电流，当电压每增加10%时，励磁电流的增加不能超过50%。”规定此点是因为电流互感器的励磁阻抗在产生饱和起始电压之前基本是一定的 。所以在外国标准中，规定了拐点电压和拐点电压下的励磁电流，拐点电压定义的示意图如图1。
图中：UK――拐点电压；
I0――拐点电压下的激磁电流。
图1拐点电压的定义
（2）绕组电阻：高阻抗电流互感器是限定二次绕组电阻大于二次漏抗X2的低电抗电流互感器。所以，只规定了二次绕组的电阻，以保证二次阻抗小，避免继电器误动作。
（3）国外标准中规定此种互感器的匝数比误差为±0.25%。
二 设计PX保护用电流互感器的关键问题及解决方法
铁心的选取
（1）铁心的形状，由于PX级保护用电流互感器要求二次漏抗小，产品铁心为矩型形状时，铁心的二次漏抗大,不能很好地满足二次漏抗小的要求。而当铁心形状为圆环形时，能很好地满足二次漏抗小的要求。这是因为此种形状的铁心，二次绕组均匀地缠绕在其上，而一次绕组又横贯中央时，可看为低电抗电流互感器，即可认为二次漏抗为0，结合产品的外型选为圆环形。
（2）铁心材料的选取，由于产品拐点电压由用户规定，而且考虑铁心的饱和情况，因而选取冷轧硅钢片，其铁心开始饱和时磁密一般为1.4～1.6特斯拉，而其饱和磁密在2.4特斯拉左右。因为拐点电压下的磁密是铁心开始饱和时的磁密而不是完全饱和时的磁密，考虑到制造时铁心材料的分散性，及我公司多年的经验，对该产品的铁心磁密选取为1.3特斯拉左右，从成品制造后来看，有些裕度大。
（3）铁心尺寸的选取
在不考虑产品外形的限制的情况下，铁心尺寸的选取可以依据拐点电压、拐点电压下的最大励磁电流，及二次绕组的电阻，以及铁心开始饱和时的磁密推算出来。
（a）铁心有效截面积的计算
从拐点电压的定义可知道，拐点电压UK 由以下两部分组成，即二次感应电势和二次绕组阻抗压降之和,即：
UK = E2 + UO2 ――（1）
式中： E2 ――二次感应电势；
UO2 ――二次阻抗压降。
由式（1）可得，
E2 = UK - UO2 ――（2）
又因为产品的二次绕组已由用户规定，且此类产品设计为二次漏抗低，可视为0，则UO2为：
UO2 = IO2• R2――（3）
由式（2）（3）可得，
E2 = UK - IO2• R2――（4）
又因为二次感应电势的计算公式为：
E2 =（S•W2•Bm）/45――（5）
式中：S――铁心有效截面；
W2――二次绕组匝数；
Bm――铁心开始饱和时的磁密。
由式（5）可得，
S =（45•E2 ）/（W2•Bm）――（6）
铁心截面既可导出，如某产品，电流比为3600/1A，UK =600V，R2=13Ω，IO=0.02A，Bm=1.3T，W2=3600匝。则：
E2 = UK - IO• R2 =599V ――（7）
S =（45•E2 ）/（W2•Bm） ――（8）
=（599*45）/（3600*13）
=5.75cm2
（b）铁心平均磁路长计算
依据铁心拐点电压下的磁密，查取磁化曲线，可得铁心的单位长度的励磁磁势（IN0）/cm。因为二次匝数，二次励磁电流已知，则铁心的总励磁磁势为：
（I0W2）= I0• W2 ――（9）
二次总励磁磁势又是单位长度的励磁磁势和铁心平均磁路长的乘积，则铁心平均磁路长L为：
L=（I0W2）/（IN0）/cm ――（10）
因为此类产品铁心为圆环形，依据平均磁路长可以推算出铁心内外径的平均值，即：
D=L/π――（11）
知道了铁心内外径的平均值，以及铁心的有效截面积，就大致确定了铁心的尺寸。再结合产品外型尺寸，确定出铁心尺寸。
电流互感器范文4
【关键词】电流互感器 在线校验 关键技术
在电力系统中，电流互感器具有重要的作用。电流互感器可以较为准确地进行电力设备相关参数的测量，从而实现保护电力系统正常运行的目标。以往，电力系统中安装的电流互感器大多是电磁式的，随着人们用电需求量的不断增加，电力系统运行的压力越来越大，传统的电磁式电流互感器已经难以满足人们的用电需求。在这种情况下，出现了电子式电流互感器。电子式电流互感器弥补了电磁式电流互感器存在的缺陷和不足，可以更好地为电力系统服务。电子式电流互感器的不断发展也促进了在线校验技术的发展。本文将从介绍电流互感器入手，分析在线校验系统的基本理论及构成，介绍电流互感器在线校验的关键技术。
1 电流互感器概述
1.1 按照电流互感器的用途可以将其分成两种
1.1.1 测量用互感器
测量用互感器主要是用于监测和记录电力系统运行状态的互感器。在电力系统运行的过程中，测量用电流互感器可以直接检测出相应线路的电流值和电压值。
1.1.2 保护用互感器
保护用互感器的作用主要有两个，一个是为继电保护装置提供故障电流值。另一个是为电力系统故障录波装置提供参考依据。
1.2 按照电流互感器的工作原理可以将其分成两种
1.2.1 电磁式电流互感器
该种类型的电流互感器主要应用的是变压器原理，其主要工作原理如图1所示。
1.2.2 电子式电流互感器
电子式电流互感器和电磁式电流互感器在测量原理方面存在较大的差异。光学电流互感器、铁芯圈式低功率电流互感器等均属于电子式电流互感器。
2 电流互感器在线校验系统
2.1 电流互感在线校验系统的组成
电磁式电流互感器在线校验系统主要包括三个部分，具体情况如图2所示。
（1）标准通道，其中包括标准传感器、本地接收模块等；
（2）被校通道，其中包括低压侧信号采集模块、I/V转换器等；
（3）校验平台。
标准传感器采用的是钳形空心线圈。高压侧信号采集模块在接收到同步信号以后会进行一系列的处理，会将空心线圈发出的微分信号进行放大处理，光纤发送模块会将处理后的信号传送到本地接收模块。I/V转换器会将待测电流互感器的电流信号转换为电压信号，并传送到低压侧信号采集模块中。低压侧采集模块在接收到电压信号以后会将其转换为光信号，并将其传送到本地接收模块中。
电子式电流互感器在线校验系统和电磁式电流互感器在线校验系统的构成不同，有一些电子式电流互感器在线校验系统和电磁式电流互感器在线校验系统的构成基本相同，例如模拟输出电子式电流互感器在线校验系统，其在线校验系统框图如图3所示。
而有一些电子式电流互感器在线校验系统和电磁式电流互感器在线校验系统的构成则存在较大的差异性，例如数字输出电子式电流互感器在线校验系统，其在线校验系统如图4所示。因此，无法用一个框架图涵盖所有的电子式电流互感器在线校验系统。
2.2 电流互感器在线校验系统存在的问题
在电力行业快速发展的过程中，互感器的作用愈加凸显，同时也带动了互感器校验仪的发展。互感器校验仪主要的工作包括下述三个方面。
（1）对互感器产品进行出厂检验；
（2）对互感器产品进行离线试验；
（3）对互感器产品进行定期检修。
在对电力系统进行在线状态检测和故障诊断的过程中，首先要进行电力系统电流电压等物理量测量。测量结果的准确度将会直接影响人们对电力系统运行状态的判定。目前，电流互感器校验系统还存在一些问题，主要表现在下述几个方面。
（1）电流互感器的校验原理需要进行改进。近年来，随着电子式电流互感器的不断发展，传统的校验原理已经无法满足新型互感器检验的需要。相比于传统的电磁式电流互感器，电子式电流互感器的误差试验要求更加复杂。因此，必须要对校验装置的工作原理进行改进；
（2）需要改进离线定期预防性的校验方式。很多离线定期预防性试验都是在特定的条件下完成的，这样的试验条件和实际条件不符，难以发现一些潜在的故障。此外，离线定期预防性试验是有一定周期限制的，难以及时发现故障。
3 电流互感器在线校验的关键技术
3.1 标准传感头设计
如果想要实现在不断电的情况下进行电流互感器在线校验，那么标准传感头必须要满足一定的条件。
（1）标准传感头的结构必须要简单一点，但要确保结构的稳定性和可靠性。同时安装必须要方便；
（2）准确度等级要高。现在，大多数计量用电流传感器都是0.2、0.5级，特殊用途的是0.2s，0.5s级。按照相关的标准，标准传感器的准确度必须要比被测传感器的精度高，至少要高于两个精度等级，即要达到0.05级以上。为了实现在不断电的情况下进行在线校验，必须要选择合理的标准传感头。通常来说，标准传感头应选择钳形结构的，或者选用非接触式电流传感头。虽然从理论上来说，可以选用非接触式电流传感头，但在实际应用的过程中，由于非接触式电流传感头没有达到使用的精度要求，所以只能选择使用钳形结构的电流传感头。
目前，在离线校验系统中通常使用高精度传统电磁式电流互感器作为标准传感头。虽然，电子式电流互感器具有很多的优点，但就目前的技术水平来说，电磁式电流互感器技术比较成熟，性能也比较稳定。而且，随着软磁材料的不断发展，大大提高了电磁式电流互感器的性能。目前，电磁式电流互感器的精度可以达到10-4。一些经过改良的电磁式电流互感器精度更高，甚至可以达到10-5以上。现在，电磁式电流互感器技术已经比较成熟。虽然，电磁式电流互感器技术具有众多的优点，但电磁式电流互感器不能做成钳形结构，一旦做成钳形结构，电磁式电流互感器的精度无法达到使用的要求。
随着数字化技术的不断发展，出现了数字化变电站，进而促进了电子式电流互感器在电力系统中的应用。电子式电流互感器的频带比较宽、动态范围比较广，逐渐开始取代电磁式电流互感器。目前，在电力系统中应用最为广泛的电子式电流互感器是空心线圈。空心线圈可以做成钳形线圈结构，在使用的过程中不会出现磁路饱和的问题，可以在通电的情况下进行相应的操作。虽然空心线圈技术已经比较成熟，但还是无法将空心线圈作为标准传感头，这主要是因为在具体应用的过程中存在下述困难。第一，空心线圈绕组的形状必须是相同的，但在制作的过程中很难保证空心线圈二次绕组的大小和形状；第二，空心线圈没有铁芯聚磁，这样会降低输出信号的强度。如果信噪比很低，则难以保证精度；第三，空心线圈对温度比较敏感，温度的变化会影响空心线圈的准确度。
3.2 高准度数据处理算法研究
标准电流传感头和待测传感头传出的电压信号都要经过处理，使其转化为数字信号。数字信号会被传送到上位机中。上位机会根据相关的标准对这些数字信号进行处理。计算出相应的电力参数。在对数据处理的过程中通常采用的是傅里叶变换误差计算法。在实验的过程中，通常是采用离散傅里叶变换算法。但在实际应用的过程中，由于在线校验系统运行的环境和实验环境相比有很大的差异性，因此会对离散傅里叶变换算法进行特殊的处理。离散傅里叶变换算法虽然可以有效控制谐波对电力参数估算的影响，但却无法保证电力参数估算的精准度。
4 总结
总之，电流互感器校验系统对于确保电力系统的正常运行具有重要的作用。随着电子式电流互感器的发展，传统的在线校验系统难以满足使用的要求。因此，必须要进行电流互感器在线校验关键技术的研究，提高在线校验系统的准确性。
参考文献
[1]童悦，李红斌，张明明，阎东，王壅.一种全数字化高压电流互感器在线校验系统[J].电工技术学报，2010，08：59-64+84.
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[3]李振华，闫苏红，胡蔚中，李杨，李振兴.一种基于改进数字积分的高精度电流互感器在线校验系统[J].电网技术，2016，03：978-984.
作者简介
卢嘉栋（1975-），男，山西省汾阳市人，大学本科学历，1997年毕业于太原重型机械学院，机制工艺及设备专业，1997年分配至山西省机电设计研究院，高级工程师，研究方向为互感器测试。
电流互感器范文5
关键词: 500KV；SF6电流互感器; 故障原因;措施
中图分类号：O361文献标识码： A
一、SF6电流互感器的故障类型
SF6电流互感器的故障主要有 8 种类型, 分别是: 主绝缘击穿、内部放电、瓷套断裂、防爆膜破裂、气体泄漏、气体受潮、二次接线板老化、二次引线绝缘破损等。其中主绝缘击穿、内部放电、瓷套断裂等三类故障对设备、系统及人身安全的威胁最大，本文主要对这三种故障进行分析。
二、故障分析
（一）主绝缘击穿
造成 SF6电流互感器主绝缘击穿故障的主要原因包括:
1、设计不合理, 导致 SF6电流互感器内部电位分布不均匀, 局部场强过于集中。
2、电容屏连接筒材料机械强度不够, 制造或安装工艺不良。导致电容屏在运输或安装过程中发生位移, 引起内部场强发生变化。
3、二次绕组屏蔽罩因材质不良或安装存在缺陷, 而发生破裂或屏蔽罩螺丝松动等。导致电场畸变, 直接造成内部主绝缘击穿; 或因产生局部放电并持续发展, 最终造成内部主绝缘击穿。
4、支撑件的微小裂缝或气泡, 以及支撑件的松脱等。支撑件的微小裂缝或气泡在运行电压的作用下, 产生局放并发展至击穿。支撑件松脱后会造成内部间隙距离发生变化, 而导致击穿故障的发生。
5、异物造成主绝缘击穿。导致 SF6电流互感器主绝缘击穿的异物, 可能是由于连接筒和电容屏上端的开口圆筒之间在运输过程中磨擦所产生, 也可能是因为接触不良造成的局部放电所生成, 还有可能是制造过程中混入杂质。这些异物散落到电容屏外表面和玻璃钢内壁上, 使得电容屏外表面和玻璃钢内壁的电场分布发生畸变, 产生持续的局部放电, 最终造成了电流互感器内部绝缘击穿。
（二）内部放电
造成 SF6电流互感器内部放电的主要原因包括:
1、电容屏因固定螺丝松动而出现悬浮电位。
2、连接筒和电容屏上端的开口圆筒之间接触不良。
3、二次绕组屏蔽罩失地后,可能出现电位悬浮。
（三）瓷套断裂
造成 SF6电流互感器瓷套断裂的主要原因包括:
1、制造质量不良。瓷套断裂故障的发生与环境温度的急剧变化密切相关, 但温度变化不会直接导致瓷套的断裂。理论计算表明, 水压试验中采用带躯壳和带两端盖板两种方式时, 瓷套上应力分布大体一致, 但在上法兰和瓷套的结合处, 带躯壳的瓷套上存在明显拉应力集中, 这个应力值约是平均应力的 5 倍。该应力区不是环形分布, 在躯壳两个肩部以下对应的法兰瓷套结合处最大。温度急剧变化时, SF6电流互感器内部的压力会相应发生变化。理论计算还表明, 沥青缓冲层对于降低温度导致的内应力作用非常明显。而发生断裂故障的瓷套无沥青缓冲层, 因此最终发生了断裂。由于电瓷产品制造业属于劳动密集型产业,生产环节多, 手工操作多, 产品的质量影响因素涉及面广, 产品的生产流程、产品的配方、产品的生产工艺、产品的生产周期、产品的出厂检验等都对产品的质量起着决定性的作用。因此电瓷产品的质量分散性相对较大, 采用湿法工艺生产的电瓷产品尤其明显。一般而言, 采用等静压法( 即干法)工艺, 由于生产环节少, 生产流程相对简单, 因此产品质量一般比较稳定。电瓷产品存在老化现象,根据国外研究, 高硅瓷( 普通瓷) 质绝缘子的强度15 年就达到设计极限, 而高铝瓷( 高强瓷) 质绝缘子的寿命则长得多, 但也存在老化的问题。因此SF6电流互感器瓷套的长期运行性能还值得进一步研究。
2、运输和吊装不当。理论计算表明, 如果瓷套上产生裂纹, 内压可能会进入裂纹面内, 增加裂尖的应力, 极易造成裂纹快速扩展瓷套断裂。若运输和吊装过程存在剧烈振动, 可能导致在互感器颈部瓷套等部位的材料损伤。因此在设备的运输和吊装过程中, 必须严格按照有关规定的要求进行。
三、预防 SF6电流互感器故障的措施
（一）主绝缘击穿故障
1、设备的生产制造阶段
（1）制造厂应提高产品的设计水平, 新型产品投产前, 应严格对内部的场强进行充分的理论计算和实际测量。
（2）SF6电流互感器生产制造应选择质量优异的材料和零、部件, 严格对每批次材料和零、部件进行入厂检验。对于电容屏连接筒材应充分验证其机械强度和延展性, 支撑件必须满足全电压下20h 无局部放电的要求。
（3）生产厂家应制订合理的装配流程, 并要求工作人员严格执行, 同时应切实保证厂房的环境条件满足装配要求。
（4）产品出厂前, 应严格进行一次绕组的工频耐压试验、局部放电试验。必要时, 订货单位应安排人员对产品的出厂试验进行现场监督。
2、设备的运输过程
（1）运输中, 每台产品上应安装量程为 10g 的振动记录仪或安装振动子( 110kV～220kV 安装 10g的 1 只, 330kV～500kV 安装 10g 和 20g 各 1 只) ,到达目的地后检查振动记录装置, 若记录数值超过 10g 或 10g 钢球落下, 则产品应返厂检查。
（2）运输车辆的行驶速度应符合产品技术标准的规定。
3、设备的交接验收
1、在 SF6电流互感器现场安装完成后, 投运前应严格进行一次绕组的老炼及工频耐压试验。
2、有条件时, 应对投运前的 SF6电流互感器进行局部放电试验。由于现场试验背景噪声一般难以满足常规局部放电测试的要求, 因此SF6电流互感器局部放电试验通常只能在试验条件较好的试验室内进行。但随着特高频局部放电测试技术的成熟, 通过现场特高频局部放电测试, 可能能够有效地发现 SF6电流互感器内部的绝缘缺陷。
4、设备的预防性试验绝大部分的 SF6电流互感器的主绝缘击穿事故是由于产品材料和零部件质量不佳, 或制造质量不良所致。当 SF6电流互感器内部出现诸如金属对象脱落缺陷等导致内部电场严重畸变, 甚至发生短路时, 设备在投运过程中即会发生主绝缘击穿。而人为因素以外的其它缺陷导致的主绝缘击穿, 会有一个或长或短的过程, 这个过程中会伴有局部放电产生, 同时会导致 SF6气体成份发生改变。因此, 对于运行中的 SF6电流互感器可采用气体成分检测的方式, 检查内部的绝缘状况。
（二）内部放电故障
设备内部放电故障的最终结果将会导致主绝缘击穿故障的发生。因此, 防止 SF6电流互感器主绝缘击穿的措施, 对防止设备内部放电故障同样有效。一些类型的 SF6互感器, 当屏蔽罩失地后, 因电位悬浮也会发生内部放电故障。对于这种类型的设备, 在设备的出厂前和安装前, 还应对二次绕组屏蔽罩的接地连通进行检查。接地连通检查可采用电压电流法或电容量测试法。其中电压电流法适用于二次绕组屏蔽罩经接地端子接地, 或通过二次穿线管接地的互感器; 而电容量测试法则仅适用于通过互感器接地端子接地的二次绕组屏蔽罩接地连通检查。
（三）瓷套断裂故障
1、设备的生产制造阶段
随着市场竞争的日益激烈, 个别瓷套生产厂家为了更多的赚取利润, 而不顾工艺流程的要求,忽视了产品的质量, 同时也不能严格开展出厂检验, 导致产品存在质量隐患, 且不能有效检出。而一些产品质量优良的瓷套生产厂家, 因为需要严格按照工艺流程组织生产, 往往难以及时供货。互感器生产厂家为了及时供货, 有时便选用质量低劣的瓷套, 特别是 220kV 及以下电压等级的 SF6电流互感器, 这种现象比较突出。最终将危险带入了电网中。因此, 为了预防 SF6电流互感器瓷套断裂事故的发生, 瓷套生产厂家应该严格按照工艺流程组织生产。互感器生产厂家应选用质量优良的瓷套。此外, 在 SF6电流互感器的质量能够得到保证的前提下, 建议优先选用复合绝缘套管, 从根本上消除
瓷套断裂的故障隐患。
2、设备的运输和吊装
互感器的运输和吊装工作, 必须按照相应的技术标准进行。
3、设备检验
（1）瓷套必须要按相关技术标准抽样或者逐只试验。瓷套的内压耐受, 要采取安装电流互感器躯壳的方式进行。
（2）SF6电流互感器的生产厂家要对每批次的瓷套进行安装 SF6电流互感器躯壳方式的抽样内压试验。
（3）SF6电流互感器在装配前, 要对符合检测条件的瓷套进行超声探伤检测。
四、结语
对500kv SF6电流互感器的故障原因进行分析，从而能够采取有效的措施进行预防，加强对电流互感器的检验工作，还可以在设备投入运行前进行工频耐压试验、超声探伤检测，必要时还可以进行局部放电测量，从而保证电流互感器的正常运行。
参考文献：
[1]王照华,马峥.对500kV电流互感器故障的分析[J].中国科技财富,2011,(20).
电流互感器范文6
关键词：电流互感器、励磁特性试验、方法
中图分类号：TM452文献标识码： A
一、前言
近几年来，随着电力事业的不断发展，发电厂单机容量不断增大，输电线路电压等级、输送容量越来越高，这样就使得很多高电压、大变比组合式的电流互感器被广泛应用。电流互感器励磁特性试验主要是检测保护用电流互感器性能最常用、最有效的方法，也能目前被广泛使用的检测方法。。
二、电流互感器励磁特性试验励磁特性试验
如图1所示：电流互感器励磁特性试验接线图。试验时，一次绕组开路,除被试二次绕组外，其余二次绕组开路。
调节调压器，监视电流表，按预先设定的电流值，读取并记录电压值，一般应记录到励磁电势饱和点以上；有时励磁电压可以只升到额定等效二次极限电压Ual。为减小铁心饱和带来的影响，电流表应为电磁系、电动系仪表或测量有效值的数字表，电压、电流表测量范围应适合。根据记录的电流、电压值测绘电流互感器各绕组的励磁特性曲线。操作时注意调压器不能来回调节，以避免铁心磁滞带来的影响。首次励磁特性试验，应先验证厂家提供的励磁特性曲线是否满足复合误差或暂态特性误差要求。试验完成后，用所测绘的伏安特性曲线与厂家提供的出厂试验曲线对比，两条曲线应基本重合；例行试验时，也可与前几次的试验曲线进行对比。对同间隔 A、B、C 三相电流互感器各绕组励磁特性曲线应基本重合。接为差动保护的各间隔互感器励磁特性曲线要求基本一致，此外差动保护用互感器还要求实际二次负荷、剩磁系数一致。
三、电流互感器励磁特性试验设备的发展
常规互感器励磁特性试验方法比较简单，对试验设备的要求也不高，众多厂商提供了各种电流互感器特性测试仪，其功能一般包括励磁特性测量、电流比测量、极性检测。早期的互感器特性测试仪内置较大容量的调压、升压、升流装置以及电流、电压表；电流比测量通过一次升流，并在一次、二次测量电流的方法，极性检测采用直流法。此类设备技术含量低，体积、质量大，操作步骤繁琐，最 大输出电压一般在 1000V 以下。
目前技术水平较高的互感器特性测试仪，内置程控电源、高精度交流采样、转换模块；电流比、极性测量采用电压法，其方法是在二次绕组施加电压，在一次绕组进行检测，计算出二次绕组匝比，采用微处理器，并内置测试软件，可以进行数据分析、处理、打印；此类设备能满足常规试验要求，体积、质量小，操作方便，能够自动完成试验，试验效率高。但由于采用工频源，输出电压不能太高，一般在 2000V 以内，受输出容量限制及考虑安全因素，不适用于对高电压、大容量系统中的保护用电流互感器进行试验，如：超高压系统中罐式断路器的套管互感器、GIS 中的互感器、大容量变压器套管互感器、大容量发电机组的套管互感器等。
最先进的互感器特性测试仪采用变频技术，根据互感器励磁饱和电压不同，调节输出频率，可以在较低电压下进行试验，理论上可以对所有电磁式电流互感器进行试验，试验过程安全、简单，工作效率极高，劳动强度小，有的还具备比、角差测量功能以及能对 TP 级互感器的暂态性能进行测试，适合对保护用及测量用互感器进行测试
四、电流互感器励磁特性试验方法
1、低频、变频电源励磁特性试验原理分析及优势
大容量、高电压系统中使用的电流互感器往往励磁饱和电压较高，有的高达 20000V 以上。在传统的工频条件下对其进行励磁特性试验主要存在两方面问题：
（1）在二次绕组施加如此高的电压不能保证试品安全，有可能损伤二次绕组或二次端子间的绝缘；
（2）需要较大容量的调压、升压设备。由于励磁试验的目的是测量铁心磁性能，因此可以在低频率下进行，这是因为励磁阻抗Zm＝jωL，其与频率成正比，因而降低频率可以降低励磁阻抗，从而能够在较低励磁电压下获得相同的励磁电流，然后将低频测量结果折算到 50Hz 的电压即可。采用低频变频电源进行电流互感器励磁特性试验时，试验方法与 2.1 一致，但是，由于频率比较低，监视用电流表、电压表应为测量平均值原理的仪表。例如：一台 TP 级电流互感器，励磁饱和电压 10000V，若降低频率在 5Hz 下进行试验，最高励磁电压只需升到 1000V 左右即可完成试验。若励磁电流为 0.5A，所需试验设备容量仅为 500VA。
一般来说，低频电源有两种产生方法：
(1）采用低频发电机
(2)通过对 50Hz 交流电源进行整流－逆变产生低频交流。
例如：采用 10Hz 低频发电机进行励磁特性试验的方法，该方法存在下述缺陷：
由于低频发电机的频率波动，对测量结果的影响较大；采用的技术比较落后，需要的设备数量多、体积大，试验方法复杂、不灵活；比较适合在实验室、制造厂进行试验，不适用于现场对大量电流互感器进行试验。
随着电力电子技术的发展，采用整流二极管、IGBT 管及脉宽调制技术的变频器（电源）在许多领域得到应用，特别是在节能及电动机调速方面的应用很广泛，如图2所示是变频电源的原理框图。
图2变频电源原理框图
通过对普通变频器、变频电源进行适当地改进，可以得到适合于电流互感器励磁特性的专用低频可调电源，采用该方法的优势主要体现在下述几方面：
(1)理论上可以对任何类型的电磁式电流互感器进行试验，只要降低电源输出频率，不论励磁电压多高，都能安全地完成试验；
(2)设备输出容量可以很低，无需大容量升流、
高电压的升压装置，劳动强度低，工作效率高；
（3）在低电压下完成试验，试验过程中人身、设备安全得到保障；
（4）试验方法灵活，不受试验场所限制。
2、电流互感器励磁特性试验方法结果对比分析
（1）低频源及工频试验结果对比
为了验证方法的正确性，在实验室、变电站进行了一些对比测试。表 1、图 3 是在 5Hz 及 50Hz下对 500kV、500-SFMT-50E 型、5P20 级、2500A/1A、40VA 的罐式断路器套管 CT 进行的对比试验结果，表 2、图 4是 1250A/1A 的对比试验结果。可见，采用低频、变频电源的试验结果与工频试验结果相当接近，两条曲线基本重合在一起。
图32500A/1A 励磁曲线对比
、
图4 1250A/1A 励磁曲线对比
（2）低频源现场测试高励磁饱和电压互感器励磁特性
为说明采用低频、变频源的试验方法具有广泛的适用范围，给出一台 TPY 级罐式断路器套管电流互感器的现场励磁特性试验曲线，如图5所示，试验电源频率为 1Hz。励磁饱和电压高达 6000V，若采用工频电源进行试验必然存在更多的安全风险，并且需要 5kVA～6kVA 的电源及调节设备以及大容量的升压装置。采用低频、变频电源将频率降低至 1Hz，仅需要 100VA～120VA的电源容量，并且设备只需要输出 120V 即可完成试验。对于励磁饱和电压越高的电流互感器，采用此种方法进行试验就越发能够体现出优势。
图5低频变频励磁特性曲线示例图
五、结束语
综上所述，本文主要对电流互感器励磁特性试验及其方法进行了分析和探究，随着电力系统的不断发展，超高压及大容量电机组中大变比电流互感器被广泛应用。在实际工作中，要采用降低电源频率方法进行试验，这样就采用低频、变频电流互感器，可以有效的保证电流互感器励磁特性试验的顺利进行，是对高励磁饱和电压电流互感器进行励磁特性试验的必然选择。
参考文献：
[1]GB16847-1997.保护用电流互感器暂态特性技术要求[S].