电流互感器在电力系统中的应用与维护

聂占芝

摘要：电流互感器是电力工程施工过程中常见的设备，多用于像变电站和发电厂的大型电气设备中，其正常工作与否将直接影响到电力系统的正常运行。电流互感器是把电力系统中的一次大电流转换成能够接入仪表和保护装置的二次小电流的装置。本文主要介绍了电流互感器的内部构造、饱和问题以及在变电站中的运用等。在实际工作中，要防止互感器中接线、配置的失误，加强互感器验收工作，这样才能减少故障，避免事故发生。

关键词：电力工程；电流互感器；电气设备；保护装置；饱和问题；应用维护

电流互感器是电力工程施工过程中常见的设备，多用于像变电站和发电厂的大型电气设备中，其正常工作与否将直接影响到电力系统的正常运行。电流互感器是电气设备上的重要组成部分，也是直接连接母线的设备，所以，其很容易引起影响较大且不易处理的故障，导致电力系统的无法正常运行。

1 电流互感器概述

1.1 电流互感器介绍

电流互感器作为一次设备和二次设备的联络元件，在电力系统中具有不可或缺性。电流互感器是按比例来对设备的电流进行变换，将大电流按比例变换为标准小电流，从而实现测量和保护功能。在电力系统进行应用时，其一次线圈串联在电路，而且匝数较少，所以一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负载电流，二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗较小，接近于短路状态。

1.2 电流互感器误差

在电流互感器误差中，其中导致误差产生的最大原因主要来自于电流互感器内部铁芯存在的励磁电流，由于其产生的励磁阻抗性质为电抗，而二次负载的性质为阻抗，这就会造成不同电阻元件电流在相位和幅值上会存在一定的异，从而对比差和角差带来一定的影响，导致角度误差和幅值误差的产生。所以为了能够有效的降低电流互感器的误差，通常情况下在选择铁芯时需要采用高导磁率的材料，增大铁心的截面，增加线圈匝数，对二次负载带来的影响进行限制，适当对电流互感器的变比进行增大，从而实现对电流互感器误差的有效控制。

2 电流互感器的饱和影响

2.1 变压器保护影响及对策

电流互感器的饱和问题会对变压器的安全运行带来较大的影响。通常情况下变压器由于自身容量不大，具有较高的可靠性，而且在母线上进行安装时，高压短路电流与系统的短路电流相同，但低压侧的短路电流则相对较大，所以需要对变压器采取必要的保护措施，否则会导致变压器或是电力系统运行的安全性受到较大的影响。近年来，随着系统自动化要求不断提高，在这种情况下，一些变电站内往往会配置变压器开关柜，系统的保護装置性能也得以进一步增强，但在配置过程中往往缺乏对电流互感器饱和问题的重视。特别是在当前变压器往往采用共用互感器，而且为了有效的确保准确计量，则电流互感器的变比通常都较小，所以一旦变压器有故障发生，则会导致电流互感器饱和问题发生，引发变压器保护拒动。当故障发生在变压器中高侧时，则短路电流会将后备保护动作自动进行切除。而发生在低压侧时，则会导致故障无法切除，造成变压器烧毁事故的发生，严重影响系统运行的安全。针对电流互感器饱和引发的变压器保护拒动问题，需要合理对变压器进行配置，在对电流互感器进行选择时，要充分的考虑到饱和问题的存在，在配时，需要根据电流互感器功能不同而将其安装在变压器的低压侧或是高压侧，从而确保计量的精度，实现对变压器的有效保护。

2.2 电流保护影响及对策

由于发生饱和的电流互感器会导致二次等效电流减小，产生保护拒动，但当远离电源或是阻抗系数较大时，线路出口的短路电流则会较小，但当对系统规模进行扩大则短路电流

会开始增大，导致系统电流互感器发生饱和，导致保护装置拒动，使故障无法及时切除，范围扩大，严重影响设备运行的安全，不利于供电的可靠性。由于电流互感器饱和发生时，一次电流会转变为励磁电流，二次电流和继电器电流均为零，保护装置拒动。所以在实际运行过程中，需要对互感器的负载阻抗进行有效的降低，避免电流互感器存在共用的现象，通过增加电缆截面和长度，控制电流互感器变比，从而实现对饱和问题的有效防范。

3 电流互感器的绕组及接地

3.1 互感器绕组布置

电流互感器在电力系统应用过程中，其绕组布置具有非常重要的意义，在具体实施过程中，不仅需要确保不同保护装置的保护范围的交叉，在母线侧安装电流互感器的极性端，同时还要有效的避免保护死区及对容易出现故障的地方进行规避。另外还要将互感器底部与母线保护实现分离。

3.2 互感器接地。为了确保电力系统中电流互感器运行的稳定性和可靠性，则需要采取必要的接地措施，通常情况下，电流互感器接地以一次接地和二次接地为主。在一次接地时，通常以电流互感器外壳和末屏接地为主。利用两根主线将电流互感器的外壳与计接地网进行，确保达到热稳校核要求，这样不仅可以有效的防范感应电压对外部绝缘的破坏作用，同时还能够有效的避免人身伤事故的发生。电流互感器的末屏层即是多层油纸保护的主绝缘的最外部的一层，通过对末屏层进行接地，可以有效的防范高电场作用下外层产生高电压情况下导致绝缘被击穿、互感器爆裂的问题发生，确保电流互感器运行的安全，实现对工作人员人身安全的保护。在电流互感器二次回路接地时，通常都是由端子箱进行一点接地，从而有效的保护设备和人身的安全。这样可以有效的防范电流互感器的高电压进入到二次回路。在回路接地情况下，电容短接状态下二次回路电压会处于零的状态，从而有效确保了二次回路运行的安全。对于由多组互感器连接组成的保护装置，则需要在保护屏上通过端子排来进行接地连接。

4 结束语

在电力系统运行过程中，为了实现测量及保护，需要将仪表和保持装置接入到电力设备中，但由于电力设备电压和电流都较大，这就导致在接入时需要通过电流互感器对电力系统听一次大电流进行转换，将其变为二次小电流，从而实现仪器和保护装置的连接。本文从电流互感器概述入手，分析了电流互感器的饱和影响，并进一步对电流互感器绕组和接地进行了具体的阐述。

参考文献

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[2]尉军军；基于嵌入式系统的电流互感器准确度测试仪的设计与实现[D]；江苏大学；2017年

[3]韩燕平 朔州市质量技术监督检验测试所；电流互感器测量结果的不确定度评定[N]；科学导报；2016年

（作者单位：胜利油田电力分公司）