论互感器对电力工程的作用

论互感器对电力工程的作用

徐列

杭州城北电气承装公司 浙江省杭州市 310021

摘要：电力系统中互感器的作用是向测量、保护和控制装置传递信息，使测量、保护和控制装置与高电压相隔离，有利于仪器、仪表和保护、控制装置小型化、标准化。当出现互感器异常的现象时，我们应该从系统设计、应用环境、设备使用等多个角度分析问题和给出解决的对策。

关键词：电力；互感器；作用；问题

1.引言

在电力工程中，在变电运行技术应用期间，常会出现互感器异常、变压器异常等现象，而且其安装管理的风险控制难度很大，再加上相关技术人员的专业性不足，这些都是导致电力工程变电运行技术问题出现的原因。因此，我们必须要采取行动，从人员、技术设备、操作规范、技术管理等方面入手，对问题深入分析和进行系统全面的给与及时解决。

2.电力互感器的界定

2.1概念

互感器，又称为仪用变压器，是电流互感器、电压互感器的统称。

互感器是一种特殊的变压器，其英文为instrument transformer，它的功能是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压(100V)或标准小电流(5A或1A，均指额定值)，以便实现测量、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。在电力实际中，按照用途、绝缘介质、相数、电压变换原理、使用条件或安装方式不同，市场上有很多种类的互感器。

2.2原理

（1）电流互感器的原理：相当于升压(降流)变压器，它根据电磁感应原理将大电流按比例转换成低电流（5A或1A）,其运行情况相当于二次侧短路的变压器。

图1 某款电流互感器

（2）电压互感器的原理：电压互感器实际上也是一个特种变压器。它根据电磁感应原理将高电压按比例转换成低电压（100V) ,其运行情况相当于二次侧开路的变压器。电流互感器的接线方式主要有: 一相式接线(即用一台电流互感器）、三台电流互感器组成星形接线、两台电流互感器组成不完全星形接线方式、两台电流互感器组成两相电流差接线。

图2 某款电压互感器

国内某公司生产的高压开关柜配套装置中，有图2款的电压互感器，其参数如下表1：

表1 某电压互感器参数

3.电力系统中互感器的作用

电力系统装置在现实中运行，难免会遭受到暴雨、雷电以及大风等多种自然条件以及车辆和施工等外力的破坏，还有电力装置制造的水平与维护管理方面等原因的作用，也会造成电力装置运行发生异常情况，导致有低电压或是被迫停电问题发生，对于企业生产、人民生活等都会造成严重的影响。电力系统中互感器的作用体现在：（1）向测量、保护和控制装置传递信息；（2）使测量、保护和控制装置与高电压相隔离；（3）有利于仪器、仪表和保护、控制装置小型化、标准化。

对于电压互感器来说，电压互感器是一类公用电力装置，不管电压互感器自身发生问题或者二次回路有问题发生，均将会对于电力系统正常的运行造成直接影响。因此，保证电压互感器一、二次回路稳定运行对电力系统安全稳定运行有着极为重要的作用。电压互感器是电力系统中一种不可缺少的电力设备仪器。精密电压互感器是电测试验室中用来扩大量限，测量电压、功率和电能的一种仪器。电压互感器和变压器很相象，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。线路上为什么需要变换电压呢?这是因为根据发电、输电和用电的不同情况线路上的电压大小不一，而且相差悬殊，有的是低压220V和380V，有的是高压几万伏甚至几十万伏。要直接测量这些低压和高压电压，就需要根据线路电压的大小，制作相应的低压和高压的电压表和其他仪表和继电器。这样不仅会给仪表制作带来很大的困难，而且更主要的是，要直接制作高压仪表，直接在高压线路上测量电压。那是不可能的，而且也是绝对不允许的。

4.电力工程中互感器的应用

4.1 异常现象

电力工程中变电运行中，常会出现互感器问题，这种异常也是较为常见的问题之一。可以说，在各种变电系统中的互感器是保证正常供电的重要设备，其作用明显，互感器出现问题主要就是在停电的时候，变电系统突然停止运行，而电压保险还一直在连接，没有熔断形成导电体，电压互动器就会出现故障，并且无法查找和排除，这时互感器就出现了被损坏的情况。也就是说，在电力压力突然增加时，使线路负荷瞬间加强、温度不断提升、电源也不能有效连接，导致互感器不能正常发挥作用，存在异常问题，当出现问题时是能够发现的，因为这时的电流互感器一般是声音提示的。通常容易出现的问题是：铁心螺丝夹较松，出现不紧的情况，硅钢片就会出现松动，铁心里交变磁通就有了改变；如果发现电流表指示突然下降，并且归零时，就会出现有功、无功表指示发生降低，有轻微摆动的现象；电度表出现慢动或者不工作；发现在运行中电流互感器有响动、发热、烟幕等，则要马上停止运行，仔细查看是否是互感器异常。

平时，当我们在排查电流互感器故障时，如果出现二次开路的问题，要明确判断故障的开路、回路电流归属于哪一组，并查看是否会对保护造成干扰，将故障状况汇报给调度员，消除误动保护。检测互感器设备必须要切断电源，注重对二次回路的检查，采取有效的措施处理二次开路问题，应利用绝缘工具、绝缘垫等安全防护设施，在保障维护安全的前提下，将一次负荷电流降低，达到二次回路电压减小的目的，以图纸为依据，详细检测线路接线准确性，排查二次开路状况。如果发现电力互感器出现损坏的现象，要及时将负荷转移到其他位置，切断电源，在距离互感器较近位置的试验端子处进行检测，查看二次短路时的开路点状况。

4.2设计要点

在设计时，（1）互感器继电保护绕组：假设其暂态面积的系数已经达到了30，那么其扩大的面积系数就是3———如果此时调度中心所给定的值是3.0，那就说明出现了约30倍的差距情况。由此可知，互感器绕组的设计与实际应用之间具有明显的差异。（2）互感器计量绕组：假设电流互感器为0.2S 级，二次负荷的设计值为100 A，其二次电流为5A，那么二次阻抗就为4Q。如果在实际工作过程中二次回路已经依照规定流程的要求进行了替换，纯电阻一般都小于4Q。由此看来，互感器绕组的容量设计、实际应用之间具有明显的差异。（3）互感器的二次电流：如果按照目前的设计标准，可以设定为5A和1A两种互感器。在满足需要的情况下，使用1A的互感器可以大大减少设计成本，同时对后续设备的校验(相关二次成本等)可减小设备的重量，提高其安全性。但是在实际的运用中，多数都会选择5A的互感器，所以在二次电流的设计上，要从成本、重量等多方面去考虑，并要将设计与实际应用之间的差异考虑在内。

4.3使用注意

（1）电压互感器应用需要注意：①电压互感器在投入运行前要按照规程规定的项目进行试验检查。例:测极性、连接组别、摇绝缘、核相序等。②电压互感器的接线应保证其正确性，一次绕组和被测电路并联，二次绕组应和所接的测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈并联，同时要注意极性的正确性。③接在电压互感器二次侧负荷的容量应合适，否则，会使互感器的误差增大，难以达到测量的正确性。④电压互感器二次侧不允许短路。由于电压互感器内阻抗很小，若二次回路短路时，会出现很大的电流，将损坏二次设备甚至危及人身安全。电压互感器可以在二次侧装设熔断器以保护其自身不因二次侧短路而损坏。若情况允许，一次侧也应装设熔断器以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一次系统的安全。⑤为了确保人在接触测量仪表和继电器时的安全，电压互感器二次绕组必须有一点接地。因为接地后，当一次和二次绕组间的绝缘损坏时，可以防止仪表和继电器出现高电压危及人身安全。

（2）电流互感器应用需要注意： ①额定电流（一次侧）应为线路正常运行时负载电流的1.0-1.3倍。②额定电压。应为0.5kV或0.66kV。③注意精度等级。若用于测量，应选用精度等级0.5或0.2级;若负载电流变化较大，或正常运行时负载电流低于电流互感器一次侧额定电流30%，应选用0.5级。④根据需要确定变比与匝数。⑤型号规格选择。根据供电线路一次负荷电流确定变比后，再根据实际安装情况确定型号。⑥额定容量的选择。实际二次负载应为25-100%二次额定容量。容量决定测量精度。负载阻抗（实际二次容量）主要受测量仪表和继电器线圈电阻、电抗及接线接触电阻、二次连接导线电阻等的影响。

5.结束语

总之，互感器能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于量测或保护系统。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或1A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。

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作者简介：徐列（1980.02出生）、男、汉，籍贯（浙江杭州）、现任杭州城北电气承装公司项目经理及助理工程师职务、二级建造师职称、大学本科、研究方向（电力工程安装及电力设备的调试等。）