电流互感器、电压互感器故障处理方法分析与研究

电流互感器、电压互感器故障处理方法分析与研究

徐伟宏李晋宁徐为立

(宁夏中卫供电公司宁夏中卫755000)

摘要：电流互感器、电压互感器是电气回路中不可缺少的部分，对电力系统的稳定运行起着重要作用。二者的作用主要是实现电力系统的一次和二次的电气隔离，把一次测对应的大电流、高电压转换为合适继电保护装置和测量仪表相适应的电流和电压。文章对其工作原理和缺陷处理进行了分析与研究，对缺陷及其处理方法进行了总结。

关键词：电流互感器；电压互感器；电气回路；继电保护装置；

1电流互感器的工作原理分析

电流互感器工作原理电流互感器由一次线圈、二次线圈、铁芯、绝缘支撑及出线端子等组成。电流互感器的铁芯有硅钢片叠置而成，其一次线圈与主电路串联，且通过被测电流I1，它在铁芯内产生交变磁通，使二次线圈感应出相应二次电流I2（其额定电流为5A）。如将励磁损耗忽略不计，则I1N1=I2N2，其中N1、N2分别为一、二次线圈匝数。电流互感器的变流比K=I1/I2=N2/N1。由于电流互感器的一次线圈连接在主电路中，所以一次线圈对地必须采取与一次线路电压相适应的绝缘材料，以保障二次回路与人身的安全。

1.1电流互感器的性能及其分类

1.1.1光学电流互感器。基于法拉第磁光效应的OTA，主要在不同的电压等级之上成功的挂网试运行。OTA在电站中运行时，环境温度是对其影响最大的一个外界条件。

1.1.2低功耗电流互感器。主要由一个一次绕组、一个小的铁芯、最小损耗的二次绕组组成。由于微晶合金的线性范围很宽，损耗减少，测量很大的电流时也不在饱和范围内，而且准确度极高，因此测量范围广泛。

1.1.3空心电流互感器。空心线圈中，二次绕组在非磁性骨架上。无铁磁材料，故传感器在一定范围内仍有优良的线性特性，因此开始广泛地用于继电保护及其测量装置中。

1.2电流互感器的缺陷

1.2.1电流互感器回路开路。在设备巡检时，有明显过热、发热现象，偶尔还会有火花出现，则可以断定为电流互感器回路开路缺陷。

1.2.2输出电流偏差大。在设备运行中，频繁或持续发出断线、差流越线等告警信号，则可以断定为输出电流偏差，回路异常。

1.3电流互感器回路缺陷处理的方法及预防

在电力系统设备中，出现电流互感器故障时，在处理的同时，必须注意人身安全措施的防护。首先要保证人身的安全，其次保证设备的安全。在现场操作的人员，必须做好相应的安全措施，在操作的过程中必须保证设备的接地状态，在未修复故障设备时候，禁止投入运行。

1.3.1处理的主要方法：（1）当电流互感器回路发生开路故障时，如果导致问题的原因是由于端子排质量的问题引起的。作业人员必须在保证自身安全的措施下封好电流互感器的源侧，然后测量回路中的电流。在确定一次侧有电流、二次侧无电流的情况下开始工作，更换电流互感器的端子。如果端子连线上有过热等现象，必须同时更换。对于电流互感器本身的质量问题，必须在一次设备出现问题后进行故障处理和更换；（2）当电流互感器输出电流偏差较大故障时候，这一现象导致的原因往往是由于一相或者回路出现故障引起的。通常采用的方法是测量三项电流是否平衡来分析。首先封好电流互感器回路，测量三项电流是否平衡。如果所测量的结果不平衡，则说明电流互感器设备本身出现了故障的现象，则必须停电处理。如果所测的结果是平衡的，说明从端子箱到保护屏多串联的回路问题，这样可以逐级排查找出故障。

1.3.2电流互感器的日常维护和检查

（1）要经常检查电流互感器有无过热现象，有无异声及焦臭味；（2）若是油浸式电流互感器，油位应正常，无渗、漏油现象；瓷质部分应清洁完整，无破裂和放电现象；（3）定期检验电流互感器的绝缘情况；对充油的电流互感器要定期放油，试验油质情况；（4）检查电流表的三相指示值应在允许范围内，不允许过负荷运行；（5）检查二次侧接地线是否良好，应无松动及断裂现象；运行中的电流互感器二次侧不得开路；（6）接地应牢固可靠；（7）电流互感器的运行温度最高不得超过50摄氏度；（8）运行的电流互感器由于绝缘受潮或过电压而发生绝缘击穿，损坏后应原样进行修复；（9）检修好后的电流互感器需进行试验，合格后方可投入运行。

2电压互感器的工作原理分析

电压互感器的主要结构和工作原理类似于变压器，基本结构也是铁心和原、副绕组。特点是容量很小且比较恒定，正常运行时接近于空载状态。电压互感器的一次线圈匝数很多，并接于被测高压电网上，二次线圈匝数较少，二次负荷比较恒定，接于高阻抗的测量仪表和继电器电压线圈，正常运行时，电压互感器接近于空载状态。电压互感器本身的阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。为此，电压互感器的原边接有熔断器，副边可靠接地，以免原、副边绝缘损毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。电压互感器和变压器很相像，都是用来变换线路上的电压。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位；而电压互感器变换电压的目的，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，一般都只有几伏安、几十伏安，最大也不超过一千伏安。

2.1电压互感器的分类

2.1.1光学电压互感器。光学电压互感器主要基于电光效应的纯光学式的光学电压互感器的研究。主要分为基于pockels效应和基于逆压电效应。

主要存在的问题：需要较多精度要求高的光学部件，运输困难，现场安装、运行、调试困难；电源供电模块要求较高；温度和光电转换的非线性问题必须更进一步的提高。

2.1.2电容分压电子式电压互感器。关键在于电容分压器，利用电容的分压原理，实现电压的变换。

主要存在的问题：暂态问题；随着温度的变化问题；电网不平衡导致发生不平衡谐振；一次电压过零短路将产生较大误差。

2.1.3电阻分压电子式电压互感器。由高电压臂电阻和低电压臂电阻组成电阻分压器，获取电压信号。

主要存在的问题：分压器的稳定性；温度的影响；电晕放电的损害等。

2.2电压互感器的缺陷

电压互感器缺陷主要是回路断线的问题。发生断线后，将会有部分保护退出运行，使其调节功能由自动变为手动。

2.3电压互感器回路缺陷处理的方法及预防

2.3.1电压互感器缺陷处理方法：（1）检查二次回路是否发生熔断或过负荷，核对二次回路是否有人为作业，是否有因为误动而导致回路断开等现象；（2）检查二次回路中的熔断器是否良好，如果二次回路熔断器接触不良，可以进行更换；（3）检查二次刀闸辅助接点是否良好，如果设备运行时，可以采取临时措施保证接点接触良好。

2.3.2电压互感器缺陷的预防：（1）防止人为的因素导致事故的发生。在保护改造的过程中，可能涉及到多处的操作，一定要注意安全措施，并对施工人员交代清楚，避免人为因素破坏设备导致事故的发生；（2）增强电压互感器回路的检修质量。

3结语

对于电流互感器、电压互感器这样重要的设备，在系统中要重点保护。不仅仅要采取很好的预防措施，还要做好相应的例行试验和日常维护，保证其正常的运行。同时也要做好相应的缺陷处理的准备，只要发生故障现象，就要及时准确地处理。

参考文献:

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[4]中国工程建设标准化协会电气专委会.电流互感器和电压互感器.中国电力出版社，2011.