变电运行中电流互感器的应用研究张碧然

变电运行中电流互感器的应用研究张碧然

张碧然

（广东电网河源连平供电局有限责任公司广东省河源市517100）

摘要：社会的发展、企业的运营离不开各种各样的资源支持，电力资源就是其中非常重要的一种。而电力的供应又会牵涉一系列的装置和系统，比如变电系统就是一个非常重要的组成部分。本文就变电运行中电流互感器的应用进行了研究，文章从阐述电流互感器的概况入手，进一步分析了饱和状态下电流互感器的影响及对策。

关键词：变电运行；电流互感器；概况；影响及对策

前言

毫无疑问，电力资源是我们生活与工作中不可或缺的重要资源，而电力资源在为我们提供服务之前，要经过前期一系列的生产、输送和存储等环节，变电器就是在前期环节中发挥重要作用的一个构造，鉴于变电系统的运作牵涉许多的电力装置和外界因素，因此需要得到相关单位的大力重视，其中电流互感器的研究，就是一个非常重要的话题。

1电流互感器

1.1电流互感器的构成元素

绕组和闭合铁芯是组成电力互感器的重要结构，其中绕组又可以分成一次绕组和二次绕组两种类型，第一种是和被测试的电流直接衔接的，因此匝数比较少，往往只有1-2匝，会和被测的线路采取串联形式相接，电流流经也会比较广泛。而第二种则是和测量仪表直接衔接的，匝数会比第一种更多一些，和保护回路相串，如互感器的变比为400/5，其意义是指能够把400A的电流转化成5A的电流。鉴于二次回路在运转过程中总是处于闭合的状态，就减少了保护回路串联线圈带来的阻力，并且使电流互感器在实际的运转过程中会和短路状态相似。在电流互感器的日常运用环节，接线都需要运用串联形式；二次侧也需要维持闭合状态，只要开路就很可能造成铁芯被磁化的后果，最终导致误差的增大或者出现线圈被烧的不良现象；选择变比时也要根据被测电流大小来进行，尽量控制运行中存在的误差，二次侧一端必然处于接地状态。

1.2误差

每当外部因素对电机加以影响时，电机转子就会出现对应的电流，这就是励磁电流。铁芯中也会有励磁电流存在，这些励磁阻抗的属性可以归结为电抗，而二次负载则表现在阻抗，最终导致受二次电动势的影响，不同的电阻元件中流经的电流会呈现出完全不一样的幅值和相位特点。根据专业研究者的结论，在变电的工作中，若二次负载是纯电感，则误差是最低的，直接逼近0；而对应的，如果是纯电阻，对应的角误差就会触及最高值。假设励磁阻抗是定值的话，那么二次阻抗越大，比误差就会越大。在误差的控制上，是要得到严格的把握的，角度误差往往要保证不超过七度的范围，幅值误差的最大值也不能高于百分之十。

1.3饱和

电流互感器的铁芯磁通往往是不饱和状态，因此励磁阻抗会相对较大，而励磁电流和负载阻抗较小，这时就可以弱化励磁电流的影响，一次和二次绕组会保持一个磁势相对平衡的状态。如果一次电流或者二次负载有存在过大的情况，就可能增加铁芯的磁通密度，并且进一步造成铁芯的饱和，这时励磁阻抗大幅减小，励磁电流增加，就打破了原来二者间一个比较平衡的线性比例状态。在饱和的情况下，电流互感器的内阻会得到很大程度的下降，以至于无限趋近于0，如果出现了一次故障，电流波形在零点边缘流经，电流互感器的线性传递关系就会得到恢复；如果二次电流下降、波形有所变形，那么大量的高次谐波也会应运而生；除此之外，如果整个系统的运行出现问题，电流互感器也不会迅速达到饱和，中间会有四五秒的反应时间。

2饱和状态下电流互感器的影响及对策

2.1对变压器保护的影响

变压器作为变压体系中的重要设施，其重要性不言而喻，就实际情况看，变压器的容量尽管不大，但在可靠性和安全度的要求上有较高的标准，往往会被安装在10kV或35kV的母线上，低压短路电流比较高，高压侧的短路电流则是与系统短路电流保持相同。在现实状况中，变压器的保护就显得尤为不可缺少，一旦出现失误，就可能造成变压器不能正常运转的后果，甚至会进一步打破整个体系的稳定状态。以前所用的变压器，基本都配置着熔断保护的功能，在安全上会优先考虑，但是自动化技术的应用更新和短路容量的扩增，会对以前的变压器带来阻力，为了满足现代化发展的要求，要做好长期的完善和改进。为了促进变电系统正常运转。现在大部分变电站都会安装变压器开关柜，保护装置的安装也尽可能地和10kV线路维持平衡，但对电流互感器的饱和则会多多少少有忽视。

而考虑到变压器本身的容量是比较小的，相关的一次电流也会比较小，这就需要采取共用互感器的装置，来保证计量的准确度，这也往往会造成变比的降低情况，这是一旦变压器有异常出现，电流互感器就会很容易进入饱和的状态，并且导致二次电流的速度变慢，达到保护拒动的效果。万一是高压侧发生故障，它本身所附带的短路电流就可以对后备保护做一个自动的切断处理，在低压侧故障的情况下，因为短路电流是不能达到后备保护启动值的，就不能自动地进行切除操作，最终就可能造成变压器被烧的后果，并且威胁整个电力体系。

2.2对电流保护的影响

有研究数据显示，当电流互感器出现饱和现象的时候，会带动二次侧电流的降低，最终带来保护拒动的问题。以10kV线路的运作为例子，在出口处的短路电流往往是比较小的，在阻抗系数太大或者跟电源的距离太远的时候，这种问题就表现得尤其明显。如果系统的规模有一定程度的扩张，短路的电流也会因此而增长，并且远远超出一次额定电流的有效值，从而导致体系中正在工作的互感器出现饱和的问题。因此，首先要做好互感器的筛选工作，要对变比的问题加以科学控制，其比值不能太小，比如10kV线路，在筛选变比的过程中，要保证尽量地高于300/5，同时要加强互感器的饱和现象的控制。除此之外，应该把二次负载阻抗尽量地降到最小值，把计量用电流互感器和保护用电流互感器分开，同时减短二次电缆的长度，增加其截面积。

3二次回路出现开路现象的实例分析

2013年6月18日，某地一220kV变电站内电流互感器突然出现二次回路开路的现象，电流表为零值，差动断线光字牌示警，流变温度上升，而后伴着响声开始冒烟。相关人员及时发现，先对具体的开路位置加以确定，并向调度中心汇报，将此间隔设备停电。而且负责检修的人员也要戴绝缘用具进行处理。发现开路位置的设备正在燃烧，结束短接工作后，立即灭火，随后对其他位置进行检查，以防止事故扩大，最终避免了很多损失。

结语

综上所述，加强对变电运行中电流互感器的应用问题的研究，对于促进电力系统正常运转有着积极重要的意义。相关工作人员需要了解电流互感器的概况，包括电流互感器的构成元素、在运转过程中可能存在的误差和在何种情况下会达到饱和状态等等；在此基础上，探讨饱和状态下电流互感器的影响及对策，首先分析对变压器保护的影响、对电流保护的影响，然后进行二次回路出现开路现象的实例分析，从各个方面保证变电系统的正常运转。

参考文献：

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[2]蔡德煌.电流互感器在变电运行中的应用[J].中国高新技术企业，2012，25（18）：215-216.

[3]韦嘉，苏林.电力系统中电流互感器原理及应用分析[J].科技与企业，2012，28（2）：1541-155.