酒小朋

（山西省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030009）

0 引言

電磁式電流互感器是目前我國(guó)電力行業(yè)中很重要的計(jì)量設(shè)備之一，它廣泛用于發(fā)電廠(chǎng)、變電站（所）的輸電中，長(zhǎng)期接在線(xiàn)路上運(yùn)行，用來(lái)測(cè)量線(xiàn)路上的電流、功率、電能等。電磁式電流互感器通常和測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置相連接，所以有必要通過(guò)對(duì)電流互感器開(kāi)路分析和采取必要措施減小電磁式電流互感器開(kāi)路對(duì)電力系統(tǒng)輸電的準(zhǔn)確性和安全性的影響。

1 電磁式電流互感器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 電磁式電流互感器的基本結(jié)構(gòu)

電磁式電流互感器主要由一次繞組、二次繞組和鐵芯構(gòu)成，一次繞組、二次繞組和鐵芯之間都有絕緣。它的一次繞組結(jié)構(gòu)有單匝式、多匝式。單匝式通常采用一根銅棒或一根銅排從鐵芯孔中穿過(guò)。二次線(xiàn)圈主要接測(cè)量?jī)x表或繼電器的線(xiàn)圈，匝數(shù)比較多。

1.2 電磁式電流互感器在線(xiàn)路中的工作原理

電磁式電流互感器是通過(guò)電磁感應(yīng)，將一次繞組中的電流感應(yīng)傳到二次繞組中。其一次線(xiàn)圈和主電路串聯(lián)，通過(guò)一次電流I1在鐵芯內(nèi)產(chǎn)生交變磁通，使二次線(xiàn)圈感應(yīng)出相應(yīng)的二次電流I2（額定電流為5A或1A），如將勵(lì)磁損耗忽略不計(jì)，則I1N1＝I2N2（N1和N2分別為一次、二次線(xiàn)圈的匝數(shù)）。電流互感器變比為K＝I1／I2＝N2／N1。電流互感器的工作原理如圖1 所示。

2 電流互感器二次開(kāi)路產(chǎn)生高電壓的暫態(tài)分析

電流互感器二次端開(kāi)路時(shí)互感器本身處于空載運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)互感器一次側(cè)電流全部轉(zhuǎn)變成勵(lì)磁電流，從電磁式電流互感器基本結(jié)構(gòu)可以看出：電流互感器的一次繞組匝數(shù)少，使用時(shí)一次繞組串聯(lián)在被測(cè)線(xiàn)路里；二次繞組匝數(shù)多，與測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)系統(tǒng)等電流線(xiàn)圈串聯(lián)使用。測(cè)量?jī)x表和繼電器等電流線(xiàn)圈阻抗很小，所以正常運(yùn)行時(shí)電流互感器的二次端子是接近短路狀態(tài)的?；ジ衅鞯亩坞娏鞯拇笮∮梢淮坞娏鳑Q定，二次電流產(chǎn)生的磁電動(dòng)勢(shì)用來(lái)平衡一次電流的磁電動(dòng)勢(shì)。若互感器的二次開(kāi)路，其二次端子阻抗無(wú)窮大，二次電流等于零，其磁電動(dòng)勢(shì)也等于零，就無(wú)法去平衡一次電流產(chǎn)生的磁電動(dòng)勢(shì)，那么互感器一次電流將全部作用于激磁，使互感器鐵芯嚴(yán)重飽和。磁飽和使鐵損增大，電流互感器外殼發(fā)熱，線(xiàn)圈的絕緣層也會(huì)因過(guò)熱而被燒壞，還會(huì)在鐵芯上產(chǎn)生剩磁，增大互感器本身的誤差。由于互感器內(nèi)部鐵芯飽和，互感器內(nèi)部鐵芯交變磁通的波形由正弦波變?yōu)樘菪尾?，在磁通快速變化的瞬間，電流互感器二次端子上將會(huì)感應(yīng)出很高的電壓，最大可達(dá)到幾千伏甚至上萬(wàn)伏。

以湖南省婁底市一個(gè)110kV變電站型號(hào)為L(zhǎng)BZ-10W的電流互感器為例，其精度為0.2S，二次電流為5A；電流互感器一次額定安匝I1nN1n為1 200安匝；額定二次匝數(shù)N2n＝240匝，鐵芯有效截面積Ac＝25.5cm2，鐵芯的平均磁路長(zhǎng)Lc＝75.4cm；鐵芯材料為冷軋鋼片，取鐵芯材料系數(shù)K＝4.13×10－2，通過(guò)式（1）計(jì)算互感器二次開(kāi)路時(shí)的理論電壓（峰值）EKL（V）為：

其中：f為電源頻率，Hz；I1n為額定一次電流，A；N1n為額定一次匝數(shù)。

將相關(guān)參數(shù)代入式（1），計(jì)算得EKL＝7 130V。由于現(xiàn)場(chǎng)情況比較復(fù)雜，事實(shí)上該互感器的實(shí)際二次開(kāi)路電壓現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試為8 300V左右，比理論值要大。通過(guò)上例可以看出開(kāi)路電壓是相當(dāng)高的，高電壓對(duì)互感器本身性能、相關(guān)接連設(shè)備和測(cè)試人員安全都會(huì)產(chǎn)生很大的危害。所以電磁式電流互感器嚴(yán)禁二次開(kāi)路。

圖1 電流互感器的工作原理圖

3 現(xiàn)場(chǎng)電磁式電流互感器二次開(kāi)路應(yīng)對(duì)

3.1 電流互感器發(fā)生二次開(kāi)路的判斷

電力系統(tǒng)中一次運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)控和故障的排查是靠測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置均是通過(guò)電流互感器取得設(shè)備一次的運(yùn)行參數(shù)。如出現(xiàn)以下情況可判斷互感器及其二次線(xiàn)路處于半開(kāi)路或開(kāi)路狀態(tài)：①在發(fā)電廠(chǎng)或變電站（所）的電力監(jiān)控室，測(cè)試回路儀表顯示為零或降低，三相電流計(jì)量表顯示不一致，功率測(cè)試儀表顯示減少，關(guān)口計(jì)量?jī)x表時(shí)有時(shí)無(wú)；②電流互感器二次回路端子、相連接的儀器設(shè)備接線(xiàn)頭有放電或冒火現(xiàn)象，電流互感器本身發(fā)熱或有很明顯的異響并且振動(dòng)不勻稱(chēng)；③互感器二次端連接的繼電保護(hù)裝置柜開(kāi)關(guān)出現(xiàn)誤動(dòng)或拒動(dòng)。

3.2 電磁式電流互感器開(kāi)路的應(yīng)對(duì)

電流互感器的二次開(kāi)路嚴(yán)重影響著人員和設(shè)備的安全。出現(xiàn)互感器開(kāi)路情況，我們必須先解除與該電磁式電流互感器有關(guān)的可能引起誤動(dòng)的保護(hù)裝置，同時(shí)記錄電流互感器開(kāi)路時(shí)間，以便修正損耗電量，盡量減小互感器一次端負(fù)荷電流。若互感器本身已嚴(yán)重?fù)p壞，應(yīng)及時(shí)移除相接的所有負(fù)荷，二次端出現(xiàn)放電則可用一根導(dǎo)線(xiàn)短接開(kāi)路點(diǎn)，方法是：先把導(dǎo)線(xiàn)一端與開(kāi)路線(xiàn)圈的接地端接好，再用絕緣工具（螺絲刀柄的絕緣就可以）將導(dǎo)線(xiàn)另一端接到開(kāi)路點(diǎn)的較遠(yuǎn)的固定連接點(diǎn)。這時(shí)就可以比較容易地處理互感器二次開(kāi)路點(diǎn)的問(wèn)題，避免設(shè)備整體停電。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)電磁式電流互感器二次開(kāi)路的暫態(tài)分析，明確指出電流互感器二次開(kāi)路電壓是相當(dāng)高的，它不僅危害著人和計(jì)量設(shè)備的安全，而且影響著電力系統(tǒng)的關(guān)口計(jì)量。雖然電流互感器二次開(kāi)路已經(jīng)引起大家的高度重視，但仍無(wú)法避免，因此，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況處理互感器二次開(kāi)路問(wèn)題。

［1］趙修民.電流互感器［M］.太原：山西科學(xué)教育出版社，1990.

［2］何永華.發(fā)電廠(chǎng)及變電站的二次回路［M］.第2版.北京：中國(guó)電力出版社，2004.

［3］王廣延，呂繼紹.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與運(yùn)行分析［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1998.

［4］靳建峰，翁利民，王毅.CT開(kāi)路保護(hù)裝置技術(shù)性能校驗(yàn)的研究［J］.繼電器，2007（23）：62-65.