电流互感器励磁特性试验分析

电流互感器励磁特性试验分析

刘兴涛 马思哲

云南电网有限责任公司普洱供电局 ,云南普洱 ,665000

摘要：电流互感器是提供小电流给保护装置、测量装置使用的设备。励磁特性试验是通过鉴别磁化曲线的饱和程度即拐点位置，以判断运行一定时期后互感器的绕组有无匝间短路等缺陷。针对试验人员难以准确的判断励磁特性试验结果，本文对励磁特性试验方法及对试验结果的判断提出了几点建议。

关键词：电流互感器；励磁特性试验；数据分析

0引言

电流互感器是电力系统中一种将高压侧高电压大电流按比例转换为二次侧低电压小电流提供给保护装置、测量装置使用的设备。励磁特性试验是通过鉴别磁化曲线的饱和程度即拐点位置，以判断运行一定时期后互感器的绕组有无匝间短路等缺陷，以便及时发现设备缺陷。目前市场上互感器特性测试仪功能和技术水平差异大、测试结果不一致、分析计算模型不统一、测量范围无规定。励磁特性试验结果目前的规程标准要求没有一个明确的限定值，导致试验人员在开展试验后没有一个准确的判断标准，本文对励磁特性试验方法及对试验结果的判断提出了几点建议。

1 电流互感器基本介绍

（1）电流互感器的作用

电流互感器是电力系统中一种将高压侧高电压大电流按比例转换为二次侧低电压小电流提供给保护装置、测量装置使用的设备。其工作原理与变压器基本一致，一次绕组匝数少，串联在回路中，当电流通过一次绕组时，产生的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流。同时一次绕组与二次绕组绝缘，将高压与低压隔离开，将低电压的小电流提供给保护装置、测量装置使用。

（2）电流互感器的分类

按使用用途分为测量用和保护用电流互感器。测量用电流互感器主要与测量仪表配合，在线路正常工作状态下，用来测量线路上的电流、功率和电能等；而保护用电流互感器则与继电装置配合，当线路发生短路、过电流等故障时，向继电装置供电切断故障线路，以保护线路中的贵重设备，如发电机和变压器等。

2 励磁特性试验介绍

（1）电流互感器励磁特性试验：是指在电流互感器一次侧开路的情况下，电流互感器二次侧励磁电流与电流互感器二次侧所加电压的关系曲线，实际上就是铁芯的磁化曲线，即该曲线在初始阶段表现为线性，当铁芯磁化饱和拐点出现时，该曲线表现为非线性。

（2）试验的主要目的：一是检查新投产互感器的铁芯质量，留下CT原始试验数据；二是运行CT停运检验维护时（通常配合机组大修时进行）通过鉴别磁化曲线的饱和程度即拐点位置，以判断运行一定时期后互感器的绕组有无匝间短路等缺陷，以便及时发现设备缺陷，确保设备安全运行。三是对差动保护CT 精度有要求的进行10%误差曲线校核。

（3）试验方法：接线方法通常让一次绕组开路，从二次绕组施加额定频率的交流电压，所加电压最大值按相关规程要求。接线方法如上图，测试仪的K1、K2为电压输出端，试验时将测试仪K1、K2分别接互感器的S1、S2（互感器的所有端子的连线都应断开），如图所示。

图1、励磁特性试验原理图

图2、励磁特性试验接线示意图

3 励磁特性试验结果分析

目前市场上互感器特性测试仪功能和技术水平差异大、测试结果不一致、分析计算模型不统一、测量范围无规定，缺乏相关标准对互感器综合特性测试仪的技术指标、检验方法、操作程序等进行全面规范，且针对励磁特性试验结果目前的规程标准要求没有一个明确的限定值，导致试验人员在开展试验后没有一个准确的判断标准。

试验时，可预先选取几个电流点，逐点测量相应的电压值。通入的电流或电压不超过制造厂的规定。当电压稍微增加一点儿电流增大很多时，说明铁芯以接近饱和，应极其缓慢的升压或停止试验。根据试验数据绘制伏安特性曲线。

当CT工作在正常伏安特性曲线的线性非饱和区域时，所测电流包括CT的励磁电流Ie及流过CT直阻的电流I2两部分，在此区域随着所加电压的增加，流过CT直阻的电流I2随之升高， CT的励磁电流Ie随之升高，因I1=Ie+ I2，所以测量电流I1随之升高。当CT工作在铁芯饱和区域时，所测电流包括CT的励磁电流Ie及流过CT直阻的电流I2两部分，在此区域随着所加电压的略微增加，流过CT直阻的电流I2随之升高非常缓慢，CT的励磁电流Ie随之快速升高，因I1=Ie+ I2，所以测量电流I1随之快速升高，这是因为当铁芯饱和时，大量电流损耗于铁芯发热上，由于CT直阻与CT二次绕组匝数有关，当发生CT二次绕组匝间短路故障时，造成CT直阻R降低，在CT铁芯饱和电流不变的情况下，拐点电压U=I2*R，从而在CT伏安特性曲线上表现为拐点电压U明显降低，据此初步判断CT二次绕组有异常。

因此我们在开展电流互感器励磁特性试验时对试验结果的分析判断主要有两个手段。

①通过对同一台电流互感器的不同时间的试验结果进行比对，两者间无明显差异，两次测试曲线基本重合则判断其试验结果合格。若如图所示前后试验结果表明第二次试验较第一次试验结果拐点电压明显降低，电流互感器可能存在二次绕组匝间短路。

图3、励磁特性曲线

②我们在现场开展试验时，特别是老旧设备的试验检查，有时候由于历史资料的缺失无法找到以前的励磁特性试验数据。此时我们只能进行横向比较，对同一组电流互感器的三相试验数据进行比较，如图所示三相数据无明显差异，励磁特性试验合格。

表1、励磁特性试验数据

4 结束语

本文重点阐述了电流互感器及其励磁特性试验的意义、测试方法、测试数据的判断分析以及自己的几点建议。

参考文献：

［1］GB 50150-2016 电气装置安装工程电气设备交接试验标准

［2］GBT 22071.1-2008 互感器试验导则 第1部分：电流互感器

［3］GB 1208-2006 电流互感器