一、電壓、電流互感器的概述
典型的互感器是利用電磁感應(yīng)原理將高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓，或?qū)⒋箅娏鬓D(zhuǎn)換成小電流，為測(cè)量裝置、保護(hù)裝置、控制裝置提供合適的電壓或電流信號(hào)。電力系統(tǒng)常用的電壓互感器，其一次側(cè)電壓與系統(tǒng)電壓有關(guān)，通常是幾百伏～幾百千伏，標(biāo)準(zhǔn)二次電壓通常是100V和100V/兩種;而電力系統(tǒng)常用的電流互感器，其一次側(cè)電流通常為幾安培～幾萬安培，標(biāo)準(zhǔn)二次電流通常有5A、1A、0.5A等。
1.電壓互感器的原理
電壓互感器的原理與變壓器相似，如圖1.1所示。一次繞組(高壓繞組)和二次繞組(低壓繞組)繞在同一個(gè)鐵芯上，鐵芯中的磁通為Ф。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，繞組的電壓U與電壓頻率f、繞組的匝數(shù)W、磁通Ф的關(guān)系為：
1.1電壓互感器原理
2.電流互感器的原理
在原理上也與變壓器相似，如圖1.2所示。與電壓互感器的主要差別是：正常工作狀態(tài)下，一、二次繞組上的壓降很小(注意不是指對(duì)地電壓)，相當(dāng)于一個(gè)短路狀態(tài)的變壓器，所以鐵芯中的磁通Ф也很小，這時(shí)一、二次繞組的磁勢(shì)F(F=IW)大小相等，方向相反。
即電流互感器一、二次之間的電流比與一、二次繞組的匝數(shù)成反比。
.2電流互感器的原理
3.互感器繞組的端子和極性
電壓互感器繞組分為首端和尾端，對(duì)于全絕緣的電壓互感器，一次繞組的首端和尾端可承受的對(duì)地電壓是一樣的，而半絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器，尾端可承受的電壓一般只有幾kV左右。常見的用A和X分別表示電壓互感器一次繞組的首端和尾端，用a、x或P1、P2表示電壓互感器二次繞組的首端或尾端;電流互感器常見的用L1、L2分別表示一次繞組首端和尾端，二次繞組則用K1、K2或S1、S2表示首端或尾端，不同的生產(chǎn)廠家其標(biāo)號(hào)可能不一樣，通常用下標(biāo)1表示首端，下標(biāo)2表示尾端。
當(dāng)端子的感應(yīng)電勢(shì)方向一致時(shí)，稱為同名端;反過來說，如果在同名端通入同方向的直流電流，它們?cè)阼F芯中產(chǎn)生的磁通也是同方向的。標(biāo)號(hào)同為首端或同為尾端的端子而且感應(yīng)電勢(shì)方向一致，這種標(biāo)號(hào)的繞組稱為減極性，如圖1.3a所示，此時(shí)A-a端子的電壓是兩個(gè)繞組感應(yīng)電勢(shì)相減的結(jié)果。在互感器中正確的標(biāo)號(hào)規(guī)定為減極性。
4.電壓互感器和電流互感器在結(jié)構(gòu)上的主要差別
(1)電壓互感器和電流互感器都可以有多個(gè)二次繞組，但電壓互感器可以多個(gè)二次繞組共用一個(gè)鐵芯，電流互感器則必需是每個(gè)二次繞組都必需有獨(dú)立的鐵芯，有多少個(gè)二次繞組，就有多少個(gè)鐵芯。
(2)電壓互感器一次繞組匝數(shù)很多，導(dǎo)線很細(xì)，二次繞組匝數(shù)較少，導(dǎo)線稍粗;而變電站用的高壓電流互感器一次繞組只有1到2匝，導(dǎo)線很粗，二次繞組匝數(shù)較多，導(dǎo)線的粗細(xì)與二次電流的額定值有關(guān)。
(3)電壓互感器正常運(yùn)行時(shí)，嚴(yán)禁將一次繞組的低壓端子打開，嚴(yán)禁將二次繞組短路;電流互感器正常運(yùn)行時(shí)，嚴(yán)禁將二次繞組開路。
5.電壓互感器型號(hào)意義
第一個(gè)字母：J—電壓互感器。
第二個(gè)字母：D—單相;S—三相;C—串級(jí)式;W—五鐵芯柱。
第三個(gè)字母：G—干式，J—油浸式;C—瓷絕緣;Z—澆注絕緣;R—電容式;S—三相;Q-氣體絕緣
第四個(gè)字母：W—五鐵芯柱;B—帶補(bǔ)償角差繞組。連字符后的字母：GH—高海拔地區(qū)使用;TH—濕熱地區(qū)使用。
6.電流互感器的型號(hào)意義
電流互感器的型號(hào)由字母符號(hào)及數(shù)字組成，通常表示電流互感器繞組類型、絕緣種類、使用場所及電壓等級(jí)等。字母符號(hào)含義如下：
第1位字母：L——電流互感器。
第二位字母：M——母線式(穿心式);Q——線圈式;Y——低壓式;D——單匝式;F——多匝式;A——穿墻式;R——裝入式;C——瓷箱式;Z——支柱式;V——倒裝式。
第三位字母：K——塑料外殼式;Z——澆注式;W——戶外式;G——改進(jìn)型;C——瓷絕緣;P——中頻;Q——氣體絕緣。
第四位字母：B——過流保護(hù);D——差動(dòng)保護(hù);J——接地保護(hù)或加大容量;S——速飽和;Q——加強(qiáng)型。
字母后面的數(shù)字一般表示使用電壓等級(jí)。例如：LMK-0.5S型，表示使用于額定電壓500V及以下電路，塑料外殼的穿心式S級(jí)電流互感器。LA-10型，表示使用于額定電壓10kV電路的穿墻式電流互感器。
二、電壓、電流互感器試驗(yàn)步驟
電壓互感器和電流互感器共有的試驗(yàn)項(xiàng)目
1.絕緣電阻測(cè)量
(1)試品溫度應(yīng)在10-40℃之間;
(2)用2500V兆歐表測(cè)量，測(cè)量前對(duì)被試?yán)@組進(jìn)行充分放電;
(3)試驗(yàn)接線：電磁式電壓互感器需拆開一次繞組的高壓端子和接地端子，拆開二次繞組，;測(cè)量電容式電壓互感器中間變壓器的絕緣電阻時(shí)，須將中間變壓器一次線圈的末端(通常為X端)及C2的低壓端(通常為δ)打開，將二次繞組端子上的外接線全部拆開，按圖2.1接好試驗(yàn)線路。電流互感器按圖2.2接好試驗(yàn)線路。
(4)驅(qū)動(dòng)兆歐表達(dá)額定轉(zhuǎn)速，或接通兆歐表電源開始測(cè)量，待指針穩(wěn)定后(或60s)，讀取絕緣電阻值;讀取絕緣電阻后，先斷開接至被試?yán)@組的連接線，然后再將絕緣電阻表停止運(yùn)轉(zhuǎn);
(5)斷開絕緣電阻表后應(yīng)對(duì)被試品放電接地。
關(guān)鍵點(diǎn)：
a.采用2500V兆歐表測(cè)量
b.測(cè)量前被試?yán)@組應(yīng)充分放電
c.拆開端子連接線時(shí)，拆前必須做好記錄，恢復(fù)接線后必須認(rèn)真檢查核對(duì)
d.當(dāng)電容式電壓互感器一次繞組的末端在內(nèi)部連接而無法打開時(shí)可不測(cè)量
e.如果懷疑瓷套臟污影響絕緣電阻，可用軟銅線在瓷套上繞一圈，并與兆歐表的屏蔽端連接。
試驗(yàn)要求：
a.與歷次試驗(yàn)結(jié)果和同類設(shè)備的試驗(yàn)結(jié)果相比無顯著差別;
b.一次繞組對(duì)二次繞組及地應(yīng)大于1000MΩ，二次繞組之間及對(duì)地應(yīng)大于10MΩ。
c.不應(yīng)低于出廠值或初始值的70%;
d.電容型電流互感器末屏絕緣電阻不宜小于1000MΩ;否則應(yīng)測(cè)量其tanδ。
2.繞組直流電阻測(cè)量
(1)對(duì)電壓互感器一次繞組，宜采用單臂電橋進(jìn)行測(cè)量;
(2)對(duì)電壓互感器的二次繞組以及電流互感器的一次或二次繞組，宜采用雙臂電橋進(jìn)行測(cè)量，如果二次繞組直流電阻超過10Ω，應(yīng)采用單臂電橋測(cè)量;
(3)也可采用直流電阻測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)量，但應(yīng)注意測(cè)試電流不宜超過線圈額定電流的50%，以免線圈發(fā)熱直流電阻增加，影響測(cè)量的準(zhǔn)確度。
(4)試驗(yàn)接線：將被試?yán)@組首尾端分別接入電橋，非被試?yán)@組懸空，采用雙臂電橋(或數(shù)字式直流電阻測(cè)試儀)時(shí)，電流端子應(yīng)在電壓端子的外側(cè)，見圖2.4;
(5)換接線時(shí)應(yīng)斷開電橋的電源，并對(duì)被試?yán)@組短路充分放電后才能拆開測(cè)量端子，如果放電不充分而強(qiáng)行斷開測(cè)量端子，容易造成過電壓而損壞線圈的主絕緣，一般數(shù)字式直流電阻測(cè)試儀都有自動(dòng)放電和警示功能;
(6)測(cè)量電容式電壓互感器中間變壓器一、二次繞組直流電阻時(shí)，應(yīng)拆開一次繞組與分壓電容器的連接和二次繞組的外部連接線，當(dāng)中間變壓器一次繞組與分壓電容器在內(nèi)部連接而無法分開時(shí)，可不測(cè)量一次繞組的直流電阻。
關(guān)鍵點(diǎn)：
a.測(cè)量電流不宜大于按繞組額定負(fù)載計(jì)算所得的輸出電流的20%
b.當(dāng)線圈匝數(shù)較多而電感較大時(shí)，應(yīng)待儀器顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后方可讀取數(shù)據(jù)，測(cè)量結(jié)束后應(yīng)待儀器充分放電后方可斷開測(cè)量回路。
c.記錄試驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度和空氣相對(duì)濕度;
d.直流電阻測(cè)量值應(yīng)換算到同一溫度下進(jìn)行比較。
結(jié)果判斷：
與歷次試驗(yàn)結(jié)果和同類設(shè)備的試驗(yàn)結(jié)果相比無顯著差別。
三、電壓互感器*的試驗(yàn)項(xiàng)目
1.電壓變比測(cè)量(包括電容式電壓互感器的中間變壓器)
方法1：電壓表法
待檢互感器一次及所有二次繞組均開路，將調(diào)壓器輸出接至一次繞組端子，緩慢升壓，同時(shí)用交流電壓表測(cè)量所加一次繞組的電壓U1和待檢二次繞組的感應(yīng)電壓U2，計(jì)算U1/U2的值，判斷是否與銘牌上該繞組的額定電壓比(U1n/U2n)相符，見圖3.1。
方法2：變比電橋法，參照儀器使用說明書進(jìn)行。
2.電磁式電壓互感器介質(zhì)損耗因數(shù)及電容量測(cè)量
(1)正接法
正接線的特點(diǎn)：
a.測(cè)量結(jié)果主要反映一次繞組和二次繞組之間和端子板絕緣的電容量和介質(zhì)損耗因數(shù);
b.測(cè)量結(jié)果不包括鐵芯支架絕緣的電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)(如果PT底座墊絕緣就可以);
c.測(cè)量結(jié)果不受端子板的影響;
d.試驗(yàn)電壓不應(yīng)超過3kV(建議為2kV)。
(2)反接法
a.測(cè)量結(jié)果主要反映一次繞組和二次繞組之間、鐵芯支架、端子板絕緣的電容量和介質(zhì)損耗因數(shù);
b.測(cè)量結(jié)果受端子板的影響;
c.試驗(yàn)電壓不應(yīng)超過3kV(建議為2kV)。
(3)末端屏蔽法
末端屏蔽法的特點(diǎn)：
a.對(duì)于串激式電壓互感器，測(cè)量結(jié)果主要反映鐵芯下部和二次線圈端部的絕緣，當(dāng)互感器進(jìn)水時(shí)該部位絕緣最容易受潮，所以末端屏蔽法對(duì)反映互感器受潮較為靈敏;
b.對(duì)于串激式電壓互感器，被測(cè)量部位的電容量很小，容易受到外部干擾;
C.試驗(yàn)電壓可以是10kV;
d.嚴(yán)禁將二次繞組短接。
(4)末端加壓法
末端加壓法的特點(diǎn)：
a.不用斷開互感器的高壓端子，試驗(yàn)中將高壓端接地;
b.測(cè)量結(jié)果主要是反映一、二次線圈間的電容量和介質(zhì)損耗因數(shù)，不包括鐵芯支架的電容量和介質(zhì)損耗因數(shù);
c.由于高壓端接地，外部感應(yīng)電壓被屏蔽掉，所以這種方法有較強(qiáng)的抗干擾能力;
d.測(cè)量結(jié)果受二次端子板絕緣的影響;
e.試驗(yàn)電壓不宜超過3kV;
f.嚴(yán)禁將二次繞組短接。
(5)串激式電壓互感器支架介質(zhì)損耗因數(shù)的測(cè)量
測(cè)量接線見圖3.10，互感器放置于絕緣墊上。由于支架的電容量很小，通常只有幾十PF，所以要求介損測(cè)量儀應(yīng)有相應(yīng)的測(cè)量范圍。
試驗(yàn)要求及結(jié)果判斷：
a.采用末端屏蔽法和末端加壓法時(shí)，嚴(yán)禁將二次繞組短接。
b.串級(jí)式電壓互感器建議采用末端屏蔽法，其他試驗(yàn)方法與要求自行規(guī)定;
c.前后對(duì)比宜采用同一試驗(yàn)方法;
d.交接時(shí)，35kV以上電壓互感器，在試驗(yàn)電壓為10kV時(shí)，按制造廠試驗(yàn)方法測(cè)得的介損不應(yīng)大于出廠試驗(yàn)值的130%;
e.支架介損一般不大于6%;
f.與歷次試驗(yàn)結(jié)果相比，應(yīng)無明顯變化;
g.繞組tgδ不應(yīng)大于規(guī)程規(guī)定值。
四、電流互感器*的試驗(yàn)項(xiàng)目
1.變比試驗(yàn)
方法1：電流法
由調(diào)壓器及升流器等構(gòu)成升流回路，待檢TA一次繞組串入升流回路;同時(shí)用測(cè)量用TA0和交流電流表測(cè)量加在一次繞組的電流I1、用另一塊交流電流表測(cè)量待檢二次繞組的電流I2，計(jì)算I1/I2的值，判斷是否與銘牌上該繞組的額定電流比(I1n/I2n)相符。見圖4.1
方法2：電壓法
待檢CT一次繞組及非被試二次繞組均開路，將調(diào)壓器輸出接至待檢二次繞組端子，緩慢升壓，同時(shí)用交流電壓表測(cè)量所加二次繞組的電壓U2、用交流毫伏表測(cè)量一次繞組的開路感應(yīng)電壓U1，計(jì)算U2/U1的值，判斷是否與銘牌上該繞組的額定電流比(I1n/I2n)相符。
方法3：電流互感器變比測(cè)試儀(互感器伏安特性測(cè)試儀)，按說明書操作。
注意事項(xiàng)：
方法1：測(cè)量某個(gè)二次繞組時(shí)，其余所有二次繞組均應(yīng)短路、不得開路，根據(jù)待檢CT的額定電流和升流器的升流能力選擇量程合適的測(cè)量用CT和電流表;
方法2：二次繞組所施加的電壓不宜過高，防止CT鐵心飽和
方法3：測(cè)量某個(gè)二次繞組時(shí)，其余所有二次繞組均應(yīng)短路、不得開路，根據(jù)待檢CT的額定電流和升流器的升流能力選擇合適的測(cè)量電流。
結(jié)果判斷：
與銘牌和標(biāo)志相符。
2.正立式電容型電流互感器介質(zhì)損耗因數(shù)及電容量測(cè)量
4.2正立式電流互感器介質(zhì)損耗測(cè)量接線
3.倒立式電流互感器介質(zhì)損耗因數(shù)及電容量測(cè)量
(1)SF6絕緣電流互感器不要求測(cè)量介質(zhì)損耗因數(shù);
(2)當(dāng)二次繞組的金屬罩和二次引線金屬管內(nèi)部接地而零屏外引接地時(shí)只能采用反接法進(jìn)行測(cè)量;
(3)當(dāng)二次繞組的金屬罩和二次引線金屬管與零屏同時(shí)外引接地時(shí)優(yōu)先采用正接法進(jìn)行測(cè)量。
判斷二次引線金屬罩是否在內(nèi)部接地的方法：如果用正接法測(cè)出的電容量比反接法測(cè)出的電容量小很多，就說明二次引線金屬管已在內(nèi)部接地。
注意事項(xiàng)及結(jié)果判斷：
a.本試驗(yàn)應(yīng)在天氣良好，試品及環(huán)境溫度不低于+5℃的條件下進(jìn)行;
b.測(cè)試前，應(yīng)先測(cè)量繞組的絕緣電阻;
c.測(cè)量時(shí)應(yīng)記錄空氣相對(duì)濕度、環(huán)境溫度;
d.與歷次試驗(yàn)結(jié)果和同類設(shè)備的試驗(yàn)結(jié)果相比無顯著差別;
e.繞組tanδ不應(yīng)大于規(guī)程規(guī)定值;
f.當(dāng)測(cè)量電容型電流互感器末屏tanδ時(shí)，其值不應(yīng)大于2%。
4.一次繞組交流耐壓試驗(yàn)
將二繞組短接并與外殼連接后接地，在一次側(cè)加壓。采用調(diào)壓器及串聯(lián)諧振裝置的試驗(yàn)接線見圖4.3。
4.3電流互感器一次繞組交流耐壓試驗(yàn)
注意事項(xiàng)：
a.耐壓試驗(yàn)前確認(rèn)試品絕緣電阻合格;
b.充油和充氣互感器必須靜置規(guī)定的時(shí)間(通常安裝后應(yīng)靜止24小時(shí)以上);
c.絕緣油試驗(yàn)合格;
d.氣體試驗(yàn)合格，耐壓在額定氣壓下進(jìn)行
e.耐壓試驗(yàn)前后，應(yīng)檢查有否絕緣損傷;
f.外施交流耐壓試驗(yàn)電壓的頻率應(yīng)為45-65HZ;
g.交流耐壓試驗(yàn)時(shí)加至試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)電壓后的持續(xù)時(shí)間，凡無特殊說明者，均為1min;
h.外施耐壓試驗(yàn)的電壓值應(yīng)在高壓側(cè)進(jìn)行測(cè)量，并應(yīng)測(cè)量電壓峰值(試驗(yàn)電壓為峰值/);
i.測(cè)量時(shí)應(yīng)記錄空氣相對(duì)濕度、環(huán)境溫度;
j.拆開試驗(yàn)設(shè)備高壓引線，測(cè)試被試?yán)@組對(duì)其他繞組及地絕緣電阻，并與耐壓前測(cè)試值比較，耐壓后絕緣電阻不應(yīng)降低。
k.試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)對(duì)被試品放電接地。
試驗(yàn)要求：
a.試驗(yàn)過程不應(yīng)發(fā)生閃絡(luò)、擊穿現(xiàn)象;
b.外施耐壓試驗(yàn)前后，絕緣電阻不應(yīng)有明顯變化。
5.勵(lì)磁特性(伏安特性)曲線
(1)待檢CT一次及所有二次繞組均開路;
(2)將調(diào)壓器或試驗(yàn)變壓器的電壓輸出高壓端接至待檢二次繞組的一端，待檢二次繞組另一端通過電流表(或毫安表，視量程需要)接地、試驗(yàn)變壓器的高壓尾端接地，見圖4.4;
(3)接好測(cè)量用PT、電壓表;
(4)緩慢升壓，同時(shí)讀出并記錄各測(cè)量點(diǎn)的電壓、電流值。
(5)依次測(cè)量其他二次繞組的勵(lì)磁特性曲線。
圖片
圖4.4勵(lì)磁特性測(cè)量
注意事項(xiàng)：
a.試驗(yàn)時(shí)應(yīng)先去磁(可加交流電壓平緩升降幾次)，然后將電壓逐漸升至勵(lì)磁特性曲線的飽和點(diǎn)即可停止;
b.如果該繞組勵(lì)磁特性的飽和電壓高于2kV，則現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)所施加的電壓一般應(yīng)在2kV截止，避免二次繞組絕緣承受過高電壓;
c.試驗(yàn)時(shí)記錄點(diǎn)的選擇應(yīng)便于計(jì)算飽和點(diǎn)、便于與出廠數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，一般不應(yīng)少于5個(gè)記錄點(diǎn)。
試驗(yàn)結(jié)果判斷：
與歷次試驗(yàn)結(jié)果或與同類設(shè)備的試驗(yàn)結(jié)果相比無顯著差別。
圖片
圖4.5電流互感器的勵(lì)磁特性曲線
試驗(yàn)數(shù)據(jù)的判斷
5.1對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的判斷方法
(1)與出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)或安裝交接試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較應(yīng)無明顯的變化。
(2)與同類產(chǎn)品比較應(yīng)無明顯的差異。
(3)與歷年試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較應(yīng)無顯著的差別。
(4)試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合相關(guān)規(guī)程的規(guī)定。
5.2數(shù)據(jù)異常的可能原因
(1)絕緣電阻下降
a.受潮;
b.外套臟污;
c.絕緣老化變質(zhì);
d.局部絕緣破損或擊穿。
(2)介質(zhì)損耗因數(shù)增大
a.受潮或外套臟污;
b.外電場干擾;
c.試驗(yàn)引線或接地線接觸不良造成的附加損耗;
d.電容屏半擊穿狀態(tài)形成的附加電阻;
e.內(nèi)部絕緣存在局部放電缺陷;
f.絕緣老化、變質(zhì)造成介質(zhì)損耗增加;
g.介質(zhì)損耗隨試驗(yàn)電壓的下降而增加，說明電容屏絕緣材料有雜質(zhì)。
(3)電容量增加
a.個(gè)別電容元件擊穿或電容屏層間絕緣存在擊穿問題;
b.電容元件或電容屏受潮;
c.采用反接線測(cè)量時(shí)高壓引線太長(引線對(duì)地電容大)。
(4)電容量減小
a.電容元件之間的連接線或電容屏引線斷線或接觸不良;
b.油浸式電容器或互感器內(nèi)部缺油。
(5)直流電阻異常
a.線圈存在匝間短路;
b.線圈存在焊接或接觸不良、斷線等問題。
(6)勵(lì)磁特性異常
a.勵(lì)磁電流增加：繞組存在匝間短路，此時(shí)變比也會(huì)發(fā)生變化;
b.勵(lì)磁電流變小：繞組存在斷線或虛焊問題。
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