探讨互感器在电力系统设计中的问题

郑洲

摘 要：随着社会的不断发展和进步，电力系统也在不断完善，对电网安全运行方面的要求也在不断提高。作为电网安全最前方的变电，它的运行状况对整个大局的安全和稳定有着最直接的影响。在将互感器设计规范、监测方法和实际运行情况进行对比分析的前提下，要找出传统设计方法的不足，并进行完善。通过上述工作推动互感器设计、检测工作的发展，使互感器的质量得到提升，这样就可以保证电网企业安全、可靠、经济的运行。对互感器的原理进行研究，并且结合实际中遇到的问题进行分析。

关键词：互感器；电力系统；检测方法；质量

中图分类号：TM45 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）05-0009-02

为了保证电力系统的安全运行，要加大对电力设备运行情况的监测，并对设备运行情况进行数据测量。而普通的测量和保护装置不允许直接把一次高压设备接入其中，需要把一次系统的高电压和大电流按照不同比例来更换成低电压和小电流，提供给测量仪表和保护装置使用。我们看到的就是在执行这些任务时所使用的互感器。

1 互感器的种类和特征

1.1 互感器的种类

随着社会的发展，电力工业也在快速发展，互感器的应用也越来越广泛。互感器的电压等级和准确度级别都有所提高，同时还出现了一些特殊的互感器，比如电压、电流复合式互感器，直流电流互感器，高准确度的电流比率器和电压比率器，大电流激光式电流互感器，电子线路补偿互感器，超高电压系统中的光电互感器，SF6全封闭组合电器（GIS）中的电压、电流互感器等。

在多种互感器中，对互感器的使用有着重要影响的有两种：①对电压进行转换的互感器，即电压互感器。它有着电压变换和隔离两种作用，可以将高低压回路的高电压转变为低电压（一般为100 V），供给仪表和继电保护装置实现测量、计量和保护等作用。②对电流进行转换的互感器，即电流互感器（简称CT）。它有着电流变换和隔离两种作用，可以将高低压回路的大电流转变为小电流（一般为5 A），供给仪表和继电保护装置实现测量、计量、保护等作用。在电力工业中，为了达到电力系统测量、保护和控制的需要，必须要大力发展相应的电压等级和准确度的互感器。随着很多新型材料不断被发现，互感器的种类也在不断出现新的变化，又出现了电磁式互感器和光电式互感器等。

1.2 互感器的特征

互感器是一种按照比例变换电压或电流的设备。它的作用主要是将高电压或大电流按照比例变换成标准的低电压（100 V）或标准小电流（5 A或1 A，这里指的都是额定值），这样才可以更好地实现测量仪表、保护设备和自动控制设备的标准化、小型化。在这些基础上，互感器还可以用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。

2 对互感器设计检测方法进行综述

2.1 电力系统互感器的设计方法

2.1.1 分析互感器继电保护绕组

假设其暂态面积的系数已经达到了30，那么其扩大的面积系数就是3——如果此时调度中心所给定的值是3.0，那就说明出现了约30倍的差距情况。由此可知，互感器绕组的设计与实际应用之间具有明显的差异。

2.1.2 分析互感器计量绕组

假设电流互感器为0.2S级，二次负荷的设计值为100 A，其二次电流为5 A，那么二次阻抗就为4 Ω。如果在实际工作过程中二次回路已经依照规定流程的要求进行了替换，纯电阻一般都小于4 Ω。由此看来，互感器绕组的容量设计、实际应用之间具有明显的差异。

2.1.3 互感器的二次电流

如果按照目前的设计标准，可以设定为5 A和1 A两种互感器。在满足需要的情况下，使用1 A的互感器可以大大减少设计成本，同时对后续设备的校验（相关二次成本等）可减小设备的重量，提高其安全性。但是在实际的运用中，多数都会选择5 A的互感器，所以在二次电流的设计上，要从成本、重量等多方面去考虑，并要将设计与实际应用之间的差异考虑在内。

2.2 电力系统互感器的检测方法

目前，大多数的互感器都是通过比较法来进行检测的，经常用到的一些高压互感器、配网用的组合式计量箱等在进行检测时应该注意：高压互感器的二次负荷明显偏大，也就是说电流互感器对1/4倍额定负荷情况进行检测，检测结果合格，但是实际的回路阻抗不能达到额定负荷。虽然对电流互感器和电压互感器的下限负荷有所限制，但是从过程的使用情况来看，一部分生产商并不是按照所定的规则进行生产和制造的，因为负荷与互感器误差、保护特性都有一定的关联。所以，在实际负荷的运行和检测过程中，负荷的情况具有一定的差异。

在计量用互感器中，二次负荷主要包含二次回路和电能表的阻抗，在以前几乎都采用机械式电能表，所以二次负荷的功率因数选择为0.8. 现阶段的电力系统由于经过了多年的发展，电子式电能表逐步取代了机械式电能表，互感器的二次负荷也都达到了1.0，但实际上还是按照原有的规程将功率选择为0.8进行检测。所以，互感器的实际功率因数在运行时和检测时存在很大的差异（比如：利用型号HEJD—+的电流互感器校验装置检测型号为LQJ-10，等级为0.2S级，编号为2420的电流互感器）。

随着电力系统的迅猛发展，为了保证系统安全、稳定运行，互感器的设计、检测工作显得尤为重要。近年来，由于互感器继电保护回路、电能计量二次回路越来越多的器件选用电子元件，因此使得回路的阻抗力大大降低，尤其是电能表从机械式电能表转换成为电子式电能表。国内的各大电网都对安全提出了更多、更可靠的要求，所以互感器在容量匹配、绕组选配和试验功率因数的选择上，提出了更加精准的要求，同时还要优化设计、检测规划工作。

3 结束语

随着社会的发展和进步，电力系统也在不断完善，其逐渐向大机组、大电网、高电压和远距离输电方面发展，也使得电力系统的规划、设计更加有意义。电压等级的不断变化，远距离、大电容量输电线路和网络电网的发展，使得高压和超高压变电站在规模和容量方面逐渐增加，互感器在电力系统中所起到的作用也越来越大，所以，对电力互感器的要求也越来越高。在实践中，发现互感器在运用过程中存在的问题，要通过分析、研究找出合理、有效的解决方法。将互感器设计规范、监测方法与实际运行情况进行对比、分析，找到传统设计方案的限制和不足，并提出相应的解决方法。同时，还需要通过对上述工作进行具体分析，找到解决方法来推动互感器的设计、检测工作的发展，使互感器的质量得到提升，这样就可以保证电网企业的安全、可靠、经济运行。

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〔编辑：白洁〕

Explore the Transformer in the Power System Design Issues

Zheng Zhou

Abstract： With the continuous development and progress of society， the power system is constantly being improved， for the safe operation of the power grid requirements are also rising. As grid security at the forefront of transforming its operating conditions have the most direct impact on the overall situation of security and stability. Under the premise of the transformer design specifications， monitoring methods and comparative analysis of the actual operation， to identify the shortcomings of traditional design methods， and perfect. By the above work to promote the design， development testing work of transformers， the quality of the transformer would be enhanced， so as to ensure the power grid enterprises safe， reliable， economical operation. Study of the principles of the transformer， and combined with practical problems encountered in the analysis.

Key words： transformer； power systems； detection methods； quality