電流互感器運行與維護
摘要
電力系統中廣泛采用電磁式電流互感器,一次繞組中的電流I1*取決于待測電路的負載大小,而不受二次電流I2的影響,這是電流互感器與變壓器區別的重要特點,二次繞組匝數N2較多,它所連接的儀表和繼電器的電流線圈阻抗很小,故電流互感器正常工作情況近于短路狀態下運行。電流互感器利用變壓器原、副邊電流成比例的特點制成。
電力系統中廣泛采用電磁式電流互感器,它的主要結構和工作原理和變壓器相似,電流互感器的一次繞組匝數N1很小,串聯被側電路中,因此,一次繞組中的電流I1*取決于待測電路的負載大小,而不受二次電流I2的影響,這是電流互感器與變壓器區別的重要特點,二次繞組匝數N2較多,它所連接的儀表和繼電器的電流線圈阻抗很小,故電流互感器正常工作情況近于短路狀態下運行。電流互感器利用變壓器原、副邊電流成比例的特點制成。其工作原理、等值電路也與一般變壓器相同,只是其原邊繞組串聯在被測電路中,且匝數很少;副邊繞組接電流表、繼電器電流線圈等低阻抗負載,近似短路。原邊電流（即被測電流）和副邊電流取決于被測線路的負載,而與電流互感器的副邊負載無關。由于副邊接近于短路,所以原、副邊電壓U1和Uc2都很小,勵磁電流I0也很小。電流互感器運行時,副邊不允許開路。因為一旦開路,原邊電流均成為勵磁電流,使磁通和副邊電壓大大超過正常值而危及人身和設備安全。因此,電流互感器副邊回路中不許接熔斷器,也不允許在運行時未經旁路就拆下電流表、繼電器等設備。
1）發現CT二次開路,要先分清是哪一組電流回路故障、開路的相別、對保護有無影響,匯報調度,解除有可能誤動的保護。
2）盡量減小一次負荷電流。若CT嚴重損傷,應轉移負荷,停電處理。
3）盡快設法在就近的試驗端子上用良好的短接線按圖紙將CT二次短路,再檢查處理開路點。
4）若短接時發現有火花,那么短接應該是有效的,故障點應該就在短接點以下的回路中,可進一步查找。若短接時沒有火花,則可能短接無效,故障點可能在短接點以前的回路中,可逐點向前變換短接點,縮小范圍檢查。
5）在故障范圍內,應檢查容易發生故障的端子和元件。對檢查出的故障,能自行處理的,如接線端子等外部元件松動、接觸不良等,立即處理后投入所退出的保護。若開路點在CT本體的接線端子上,則應停電處理。若不能自行處理的（如繼電器內部）或不能自行查明故障的,應先將CT二次短路后匯報上級
電流互感器開路電壓
電流互感器二次發生開路會產生高電壓。常見的對這一現象的解釋是:“如果電流互感器二次開路,二次電流消失,去磁作用隨之消失,鐵心中的磁密很高;又由于二次繞組匝數特多,二次電壓會很高。有時可達幾千伏”電流互感器的一次匝數很少,其一次繞組通常是一次設備的進出導線,只有一匝或兩匝,而起二次繞組很多。我們知道其二次電壓U2與一次電壓U1的關系應該為 U2=U1*W2/W1,其中W2、W1分別為二次和一次的繞組匝數。比如一個額定變比為1200/5的電流互感器其一次繞組為1匝,而二次繞組為240匝。如果互感器二次開路,而如果我們所說的這個變比為1200/5的互感器使用在110kV系統,那么當二次開路時是不是就要產生110kV×240這樣高的電壓呢?說實話,這是我以前的一個誤解。而上面的推算過程中發生的關鍵錯誤是把一次系統的額定電壓當成了互感器的一次電壓U1,而真正的U1實際上應該是電流流過互感器一次,在互感器進線和出線端產生的電壓。考慮到這么短的一次導體的阻抗非常小,即使電流很大,zui后電壓也不會大。而這個不會很大的一次電壓傳遞到二次的開路端也就是幾千伏而已了。當然也不*如此,你的前提是電流互感器鐵心正常（不飽和）情況下的,正常的電磁傳變特性,可以用一次導線上的一小段電壓乘以變比,得出二次的電壓,這樣算來,電壓是不高,但是忽略了電流互感器飽和的因素。應該講一次電流越大,二次電壓越高,但不是線性的!應該講一次電流在二次不開路有去磁作用的情況下,去勵磁的電流是很小的,一般保護級該勵磁電流不允許超過總的電流的10%。也就是說正常勵磁電流下,鐵心是不飽和的,那么在鐵心中的勵磁電流所產生的磁通就不會畸變,還是標準的正弦波。如果二次開路,那么一次電流因二次無去磁,使得一次電流全部去勵磁,那么此時激磁電流劇增,鐵心飽和,此時的激磁電流產生的磁通畸變。為什么二次會有電壓,其實是磁感應來的,就是我們常說的感應電動勢e = N（dφ/dt）,這里N是匝數,是常量,關鍵是磁通的變化陡度!那么我們來比較一下上述兩種情況的的磁通的變化陡度。看圖:需要說明的是如果一次電流很小,只要全部去勵磁而電流互感器不飽和,可以用一次導線上的一小段電壓乘以變比,得出二次的電壓,這樣算來,電壓是不高。這里關鍵是一次電流大了,就有問題了。電流互感器正常工作時,二次回路近于短路狀態。這時二次電流所產生的二次繞組磁動勢F2對一次繞組磁動勢F1有去磁作用,因此合成磁勢F0=F1-F2不大,合成磁通φ0也不大,二次繞組內感應電動勢E2的數值zui多不超過幾十伏。因此,為了減少電流互感器的尺寸和造價,互感器鐵心的截面是根據電流互感器在正常工作狀態下合磁磁通φ0很小而設計的。 使用中的電流互感器如果發生二次回路開路,二次繞組磁動勢F2等于零,一次繞組磁動勢F1仍保持不變,且全部用于激磁,合成磁勢F0=F1,這時的F0較正常時的合成磁勢（F1-F2）增大了許多倍,使得鐵心中的磁通急劇地增加而達到飽和狀態。由于鐵心飽和致使磁通波形變為平頂波,因為感應電動勢正比于磁通的變化率dφ/dt,所以這時二次繞組內將感應出很高的感應電動勢e2。二次繞組開路時二次繞組的感應電動勢e2是尖頂的非正弦波,其峰值可達數千伏之高,這對工作人員和二次設備以及二次電纜的絕緣都是極危險的;另一影響是,因鐵心內磁通的劇增,引起鐵心損耗增大,造成嚴重發熱也會使電流互感器燒毀;第三個影響是因鐵心剩磁過大,使電流互感器的誤差增加 帶電的電流互感器二次繞組嚴禁開路運行。 簡單的講,這是因為一次的匝數很少。二次的匝數相對一次是很多的,當二次繞組開路會產生很高過電壓,對人身和設備造成威脅,所以電流互感器是嚴禁開路的。
