電流互感器和電壓互感器的試驗(yàn)

1、電流互感器和電壓互感器的試驗(yàn)調(diào)試運(yùn)行項(xiàng)目部一一、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 /3和100V/3 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。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，

2、繞組的電壓U與電壓頻率f、繞組的匝數(shù)W、磁通的關(guān)系為：圖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。圖1.2 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

3、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或P1、 P2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

4、性。圖1.3b是錯(cuò)誤的極性（加極性），此時(shí)一、二次繞組的同名端感應(yīng)電勢(shì)的方向是相反的。不管是電流互感器還是電壓互感器，極性錯(cuò)誤（或接錯(cuò)端子）都可能會(huì)造成計(jì)量、保護(hù)、控制的錯(cuò)誤。比如：（1）用于計(jì)量時(shí)，功率反向；（2）用于保護(hù)時(shí)，造成保護(hù)誤動(dòng)；（3）用于同期回路時(shí)，造成非同期合閘。a 減極性 b 加極性 圖1.3 減極性和加極性原理 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)

5、，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。 互感器的絕緣結(jié)構(gòu)互感器的絕緣結(jié)構(gòu)（1）干式 （2）油浸式 （3）SF6絕緣。 電壓互感器的結(jié)構(gòu)電壓互感器的結(jié)構(gòu)（1）串級(jí)式電壓互感器 采用串級(jí)式結(jié)構(gòu)可以降抵主絕緣的要求，高壓繞 組對(duì)鐵芯、的電壓只有最高電壓的1/4，可以降低 制造成本結(jié)構(gòu)如圖1.4、圖1.5所示。 圖1.4 串級(jí)式電壓互感器原理接線圖 圖1.5 110kV串級(jí)式電壓互感器（2）全絕緣油浸式電壓互感

6、器全絕緣油浸式電壓互感器的A端和X端對(duì)地絕緣水平是相同的，多見于35kV及以下的電壓互感器，結(jié)構(gòu)見圖1.6。（3）全絕緣干式電壓互感器 結(jié)構(gòu)見圖1.7。圖1.6 全絕緣10kV油浸式電壓互感器 圖1.7 全絕緣干式電壓互感器（4）SF6絕緣電壓互感器SF6絕緣電壓互感器有與GIS配套的結(jié)構(gòu)，也有室外獨(dú)立安裝的獨(dú)立式結(jié)構(gòu)，其外形見圖1.8，內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1.9。 圖1.8 六氟化硫絕緣電壓互感器 圖1.9 SF6絕緣獨(dú)立式電壓互感器（5）電容式電壓互感器（CVT）電容式電壓互感器采用電容器分壓的原理先將系統(tǒng)電壓降為1.3萬伏左右，再通過中間變壓器降為標(biāo)準(zhǔn)的二次電壓。結(jié)構(gòu)見圖1.10。CVT一次電壓

7、U1與中間電壓UZ的關(guān)系為：121Z1CCCUU 圖1.10 電容式電壓互感器原理接線圖電流互感器的結(jié)構(gòu)電流互感器的結(jié)構(gòu)（1）串級(jí)式 串級(jí)式電流互感器可以降低絕緣要求，但由于是幾個(gè)電流互感器串接，增加了誤差。 圖1.11 串級(jí)式電流互感器（2）油浸電容型絕緣a油浸電容型正立式電流互感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1.12。圖1.12 油浸電容型正立式電流互感器b油浸倒立式電流互感器的結(jié)構(gòu)見圖1.13和圖1.14。合資產(chǎn)倒立式電流互感器的二次鐵芯線圈內(nèi)置于圓形鐵心外罩內(nèi)，二二次引線通過與鐵心外罩直接焊接的圓柱形金屬管引出次引線通過與鐵心外罩直接焊接的圓柱形金屬管引出 (運(yùn)行中金屬管運(yùn)行中金屬管直接接地直接接地

8、 )，鐵心外罩與直接焊接的圓柱形金屬鋁管外繞絕緣層 ，絕緣層內(nèi)設(shè)置若干電容屏構(gòu)成主電容，絕緣層最外一層電容稱“未屏”，與設(shè)備高壓端相連。從結(jié)構(gòu)上分析，高壓端對(duì)鐵心外罩有一個(gè)電容，對(duì)金屬鋁管又有一個(gè)電容，這 2個(gè)電容并聯(lián)構(gòu)成主電容。接近金屬管最里一屏電容稱 “零屏零屏 ”，運(yùn)行中外引接地。，運(yùn)行中外引接地。正常運(yùn)行時(shí)設(shè)備的二次引線金屬管與“零屏”同時(shí)接地。國(guó)產(chǎn)倒立式電流互感的設(shè)計(jì)基本原理、絕緣結(jié)構(gòu)與進(jìn)口或合資設(shè)備相同，所不同的是二次引線的金屬管與金屬管的零屏引線焊接在一起，所不同的是二次引線的金屬管與金屬管的零屏引線焊接在一起，組裝后外引接地，瓷套內(nèi)二次引線金屬管不再接地固定。組裝后外引接地，瓷

9、套內(nèi)二次引線金屬管不再接地固定。國(guó)產(chǎn)倒置式流變這種將器身接地的方式主要考慮運(yùn)行中的維護(hù)，因此現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量中用傳統(tǒng)的電橋正接法就能測(cè)量出設(shè)備的整體電容與介質(zhì)損耗。圖1.13 油浸倒立式電流互感器圖1.14 油浸倒立式電流互感器絕緣結(jié)構(gòu)（3）SF6絕緣倒置式電流互感器其外觀見圖1.15，內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1.16。圖1.15 SF6絕緣倒置式電流互感器圖 1.16 SF6倒置式電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)（4）高壓干式電流互感器高電壓干式電流互感器也有正立式結(jié)構(gòu)和倒立式結(jié)構(gòu)。正立式結(jié)構(gòu)見圖1.17。圖1.17 干式電流互感器結(jié)構(gòu)（正立式） 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；

10、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(chǎng)所及電壓等級(jí)等。字母符號(hào)含義如下：第一位字母：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

11、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：LMK0.5S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。LA10型，表示使用于額定電壓10kV電路的穿墻式電流互感器。 二、互感器的試驗(yàn)項(xiàng)目1、測(cè)量繞組的直流電阻；2、測(cè)量互感器的極性；3、測(cè)量互感器的變比；4、測(cè)量互感器的勵(lì)磁特性；5、測(cè)量繞組的絕緣電阻；6、測(cè)量35kV及以上電壓等級(jí)互感器的介質(zhì)損耗角tan；7、電容式電壓互感器（CVT）的測(cè)量；8、交流耐壓試驗(yàn)。 1、繞組直流電阻測(cè)量、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

12、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10，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；圖2.4 直流電阻測(cè)量接線（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

13、數(shù)字式直流電阻測(cè)量裝置都有自動(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)：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。2）繞組直流電阻測(cè)量應(yīng)符合下列規(guī)定：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。

14、電壓互感器：一次繞組直流電阻測(cè)量值，與換算到同一溫度下的出廠值比較，相差不宜大于10%；二次繞組直流電阻測(cè)量值，與換算到同一溫度下的出廠值比較，相差不宜大于15%。電流互感器：同型號(hào)、同規(guī)格、同批次電流互感器一、二次繞組的直流電阻和平均值的差異不宜大于10%。2、測(cè)量電壓互感器的極性1）直流法 工具選擇53V直流電池、開關(guān)K、mV表 步驟用放電棒分別對(duì)一次和二次接地充分放電；按圖接線，并檢查無誤；合上K，觀查瞬間mV表指針的偏轉(zhuǎn)方向；斷開K，觀查瞬間mV表指針的偏轉(zhuǎn)方向；重復(fù)步，再做一遍。用放電棒分別對(duì)一次和二次接地充分放電 判斷合上K，正偏；斷開K，反偏；則為同極性（減極性）；合上K，反偏；

15、斷開K，正偏；則為異極性（加極性）。2）交流法 工具選擇220V交流電源、調(diào)壓器、電壓表1、電壓表2 步驟用放電棒分別對(duì)一次和二次接地充分放電連接線，如下圖所示；加壓，記錄UxX、UAx；用放電棒分別對(duì)一次和二次接地充分放電 判斷 UxXUAx時(shí)，為異極性。3、測(cè)量電流互感器的極性電流互感器的極性檢測(cè)方法也有直流法和交流法，我們常用的是直流法。 工具選擇53V直流電池、開關(guān)K、mV表 步驟按圖接線，并檢查無誤；合上K，觀查瞬間mV表指針的偏轉(zhuǎn)方向；斷開K，觀查瞬間mV表指針的偏轉(zhuǎn)方向；重復(fù)步，再做一遍。 判斷合上K，正偏；斷開K，反偏；則為同極性（減極性）；合上K，反偏；斷開K，正偏；則為異極

16、性（加極性）。4、電壓互感器變比測(cè)試 檢查電壓互感器的變比主要采取與標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器相互比較的方法， 試驗(yàn)接線如下圖所示。 試驗(yàn)時(shí)被試互感器和標(biāo)準(zhǔn)互感器高壓側(cè)并聯(lián)，低壓側(cè)各一只0.5級(jí)以 上的電壓表，由單相調(diào)壓器通過試驗(yàn)變壓器向高壓側(cè)加壓。從高壓 側(cè)施加電壓的目的是為了減少被試互感器的勵(lì)磁電流，提高測(cè)量變 比的準(zhǔn)確度。5、電流互感器變比測(cè)試 電流互感器變比的檢查也是采用與標(biāo)準(zhǔn)電流互感器比較的方法，其試驗(yàn)接線如下圖所示。 接線時(shí)將被試電流互感器與標(biāo)準(zhǔn)電流互感器一次側(cè)串聯(lián)，二次側(cè)各接一只0.5級(jí)的電流表，由升流器在一次側(cè)供給電流。 試驗(yàn)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)電流互感器與被試互感器的變比應(yīng)盡可能相同，標(biāo)準(zhǔn)互感器的級(jí)別

17、應(yīng)高于被試互感器的級(jí)別，使用的電流表應(yīng)為0.5級(jí)以上，同時(shí)還應(yīng)注意二次側(cè)不能開路。 6、測(cè)量互感器的勵(lì)磁特性6.1電壓互感器的勵(lì)磁特性試驗(yàn)方法6.1.1具體接線如下圖：6.1.2試驗(yàn)步驟：合上電源，分段調(diào)節(jié)電壓，在每一個(gè)電壓下讀取相對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流，直至額定電壓的1.3倍為止。一般應(yīng)測(cè)量七點(diǎn)以上，并在額定電壓附近多測(cè)幾點(diǎn)。試驗(yàn)后根據(jù)記錄劃出特性曲線。 6.2電流互感器的勵(lì)磁特性試驗(yàn)方法 6.2.1具體接線如下圖： 6.2.2試驗(yàn)步驟： 試驗(yàn)時(shí)被試互感器的一次側(cè)開路，從二次側(cè)施加電壓，按電流數(shù)值分段上升，每一點(diǎn)讀取相對(duì)應(yīng)的電流和電壓值，直至飽和為止。一般電流互感器的飽和電壓約為100200伏左右。

18、試驗(yàn)后根據(jù)記錄繪出特性曲線。 7、測(cè)量互感器繞組的絕緣電阻（1）試品溫度應(yīng)在1040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）打開，將二次繞組端子上的外接線全部拆開，分別按圖2.1和圖2.2接好試驗(yàn)線路。圖2.1 電磁式互感器絕緣電阻測(cè)量接線圖 2.2 電容式互感器絕緣電阻測(cè)量接線關(guān)鍵點(diǎn)：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

19、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：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1000M，二次繞組之間及對(duì)地應(yīng)大于10M。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1000M。 8、測(cè)量35kV及以上等級(jí)互感器的介損角tan電磁式互感器介質(zhì)損耗因數(shù)及電容量測(cè)量（1） 正接法圖示的接線以AI6000型介質(zhì)損耗測(cè)試儀為例，實(shí)際接線應(yīng)按所使用的儀器說明書進(jìn)行接線。正接線的特

20、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）。正接法接線圖 （2） 反接法反接法的特點(diǎn)a測(cè)量結(jié)果主要反映一次繞組和二次繞組之間、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）。反接法接線圖 （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

21、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。試驗(yàn)要求及結(jié)果判斷：試驗(yàn)要求及結(jié)果判斷：a采用末端屏蔽法時(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tg不應(yīng)大于規(guī)程規(guī)定值。電容式互感器介質(zhì)損耗因數(shù)及電容量測(cè)量采用CVT自激法，接線方式如下圖對(duì)于互感器本體的主電容C1和中壓電容C2，應(yīng)采用介損測(cè)試儀“自激法“、在互感器的二次加壓（用100V的二次繞組）進(jìn)行，測(cè)C1時(shí)：C1的高壓側(cè)接“測(cè)量” 、C2的點(diǎn)接“高壓” ，注意電壓不能超過3KV（一般中壓互感器的變比為13000/100V），要計(jì)算好二次加壓值。測(cè)C2時(shí)：C1的高壓側(cè)接“高壓” 、C2的點(diǎn)接“測(cè)量” ，電壓不能超過3KV。 9、交流耐壓試驗(yàn) 電磁式互感器一次繞組交流耐壓試驗(yàn)電磁式互感器一次繞組交流耐壓試驗(yàn)（1）將一次繞組首尾端短接加壓，二、三次繞組短