從事電力行業(yè)的朋友都知道，變電所內一定會有的一種裝置，那就是電流互感器。變電所內為什么要有電流互感器：

我們變電所內的二次設備(如繼電保護測試儀、自動裝置、測量儀表等)需要對一次系統的電流測量與控制。但是電力系統一次電壓很高，電流也很大，且運行的額定參數千差萬別。有了電流互感器就可以對一次系統的大電流進行隔離，從而能準確安全地獲取電氣一次電流信息。

對電流互感器的要求。

一、電流互感器的一次額定電壓應與所用電網的額定電壓等級相同，其絕緣水平應能承受長期運行及可能出現的短時過電壓。

二、變換精度高，應能滿足測量精度，確保繼電保護動作可靠。

三、變比適當，其變比應能保證系統在額定工況下測量儀表、繼電保護及自動裝置的測量精度要求及工作在線性區(qū)。

四、容量足夠大，應滿足正常及電力系統短路故障時，繼電保護及自動裝置的測量精度要求。

五、滿足熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定的要求，飽和倍數足夠大。

繼電保護測試儀

TP-60A微機繼電保護測試儀

電流互感器的構成及工作特點：

電流互感器的作用是將電力系統的一次大電流變換成與其成正比的二次小電流，然后輸入到測量儀表、繼電保護及自動裝置中。其構成及工作特點如下：

1、一次匝數少，二次匝數多

用于電力系統中的電流互感器，其一次繞組通常是一次設備的進、出導線，只有1匝或2匝;其二次匝數卻很多。如：變比為1250/1的電流互感器，其一次為1匝，二次匝數有1250匝。

2、鐵芯中工作磁密很低，系統故障時磁密大

正常運行時，電流互感器鐵芯中工作磁密很低，其一次與二次保持安匝平衡。當系統故障時，由于故障電流很大，二次電壓很高，勵磁電流增大，鐵芯中磁密急劇升高，甚至使鐵芯飽和。

電流互感器的構成及工作特點：

3、高內阻，電流源

正常工況下，鐵芯中的磁密很低，勵磁阻抗很大，而二次匝數很多。從二次側看進去，其阻抗很大。負載阻抗與電流互感器的內阻相比，可以忽略不計，故負載阻抗的變化對二次電流的影響不大，可稱之為電流源。

4、需要二次負載小(相對電壓互感器)

電流互感器的二次負責如果很大，運行時其二次電壓很高，勵磁電流必然增大，從而使電流變換的誤差增大。特別是在系統故障時，電流互感器一次電流可能達額定電流的數十倍，致使鐵芯飽和，電流變換誤差很大，不滿足繼電保護的要求，甚至使保護誤動。

5、二次回路不得開路

電流互感器的二次回路不得開路。如果在運行中二次回路開路，二次電流消失，去磁作用也隨之消失，鐵芯中的磁密很高;又由于二次匝數特多，二次電壓會很高，有時可達數千伏，危及二次設備及人身安全。

電流互感器的極性

為什么電流互感器一、二次要標出極性：

因為電力系統負荷方向的存在，二次設備用的二次電流必須和一次潮流相對應，故需要一、二次標出極性。任何一側的引出端子出錯，都會使二次電流相位變化180度，影響二次設備的正常工作。

電流互感器的極性一般采用減極性的標注方法：

電流互感器一、二次側一般都標有“*”或腳注(如1作頭，2作尾等)。

所謂“減極性”

一、二次側引出端子上同一符號或同名腳注為同極性端子。采用的是減極性標注：當一次繞組從標1的端子通入交流電流時，在二次繞組回路中感應的電流應從標1端流出。從兩側同極性端觀察時，一、二次側電流的方向相反。

電流互感器的誤差

在具有鐵芯的電流互感器中，由于勵磁電流IM的存在(呈感性)，電流互感器二次電流I2與一次實際電流I1幅值不同，相位也不同。

所以反映電流互感器測量誤差的由變比誤差和相位誤差構成。設變比為Y。

變比誤差=100%*(I1–I2*Y)/I1

一般我們要求變比誤差不大于10%，相位誤差不大于7度

電流互感器10%誤差的校核

其方法主要是計算出在大短路電流時二次回路的大允許阻抗ZMAX，與該二次回路的實際阻抗ZL(二次負載)進行比較，該實際阻抗必須小于大允許阻抗，即ZL小于等于ZMAX。

電流互感器的負載阻抗

電流互感器實際負載阻抗的測量

電流互感器二次回路的負載阻抗一般通過實際測量后得出。

負載阻抗測量注意事項

1、測量電流二次回路負載阻抗時，必須包括連接電纜與所有可能接入的負載。

2、必須使用50HZ的交流試驗電源。

3、在無法判定哪一相或哪一種接線二次負載大時，應測量所有方式下的二次負載，取其中大值。

電流互感器的準確度

1、測量、計量用的電流互感器繞組

為了保證計量、測量的準確性，保證保護裝置動作可靠、正確，電流互感器必須達到一定的準確度。

在國標GB1208-1997中，規(guī)定測量用的電流互感器的準確度等級分為0.1、0.2、0.5、1、3、5等六個標準，這是一個相對誤差標準。

1.0-1的四個標準其二次負荷應在額定負荷的25%-100%之間，3、5兩個標準其二次負荷應在額定負荷的50%-100%之間，否則準確度不能滿足要求。

由于現實應用當中，負荷范圍比較廣，有時候對準確度要求較高。

我們會采用經補償的0.2S和0.5S電流互感器，該電流互感器在1%-120%額定負荷間均能滿足準確度要求。

開關柜運行過程中，絕緣材料會受到高溫、高壓、油污、化學物質、振動等各方面的作用，絕緣性能不斷惡化，加快了局部放電的速度，反過來局部放電又對絕緣的惡化起到推動作用。因此使用局部放電檢測儀檢測開關柜的局部放電可以有效預防故障。

在開關柜絕緣系統中，各部位的電場強度存在差異，某個區(qū)域的電場強度一旦達到其擊穿場強時，該區(qū)域就會出現放電現象，不過施加電壓的兩個導體之間并未貫穿整個放電過程，即放電未擊穿絕緣系統，這種現象即為局部放電。絕緣介質中電場分布、絕緣的電氣物理性能等決定了發(fā)生局部放電的條件，一般情況下高電場強度、低電氣強度的條件下容易出現局部放電。雖然局部放電通常不會貫通性的擊穿絕緣，但是卻可能局部損壞電介質，如果長期存在局部放電的現象，則基于特定的條件下會降低絕緣介質的電氣強度。由此可見，局部放電屬于電氣設備中的隱患，其破壞過程體現出緩慢性、長期性的特點。通常局部放電的特性可以較好的印證絕緣缺陷，可以通過局部放電的特性來分析絕緣的局部損壞程度。很大程度上對各種局部放電特性進行綜合測量，可以對產品的絕緣水平進行客觀的評價。

2局部放電的種類特點

2.1電暈放電

通常在氣體包圍的高壓導體周圍會出現電暈放電，比如高壓輸電線路或者高壓變壓器等，這些高壓電氣設備的高壓接線端子暴露在空氣中，因此發(fā)生電暈放電的機率相對較大。電暈放電體現出的是典型的、極不均勻電場的特征，也是極不均勻電場下*的自持放電

形式。很多外界因素均會對電暈起始電壓產生影響，比如電極的形狀、外加電壓、氣體密度、極間距離以及空的濕度與流動速度等等。

2.2沿面放電

通常在絕緣介質表面會出現沿面放電的現象。這種局部放電的形式屬于特殊的氣體放電現象，電力電纜、電機繞組、絕緣套管的端部等位置比較常見沿面放電。一旦介質內部電場的強度低于電極邊緣氣隙的電場強度，而且介質沿面擊穿電壓相對較低，沿面放電就會發(fā)生在絕緣介質的表面。通常電壓波形、電場的分布、空氣質量、介質的表面狀態(tài)、氣候條件等均會對沿面放電電壓產生影響，所以沿面放電體現出不穩(wěn)定的特點。

2-3內部放電

固體絕緣介質內部比較常見內部放電。在生產加工絕緣介質時難免存在材料與工藝缺陷的問題，導致絕緣介質內部出現內部缺陷，比如摻人少量的空氣或者雜質等。一旦絕緣受到高壓作用，內部缺陷就有發(fā)生局部擊穿或者重復性擊穿的可能。通常介質自身的特性、氣隙大小、缺陷的位置與形狀、氣隙氣體的種類等會對內部放電的發(fā)生條件產生影響。

2.4懸浮電位放電

這種局部放電的形式是指高壓設備中某個導體部件存在結構設計缺陷，或者其它原因導致接觸不良斷開，終造成該部件位于高壓電極與低壓電極之間并根據其位置的阻抗比獲得分壓發(fā)生放電，針對該導體部件上對地電位稱其為懸浮電位。導體具有懸浮電位時，通常其附近的場強會比較集中，而且會破壞四周絕緣介質的形成。一般在電氣設備內高電位的金屬部件或者處于地電位的金屬部件上容易發(fā)生懸浮電位放電。

局部放電檢測儀

3開關柜局部放電檢測方法

針對開關柜而言，其局部放電檢測方法包括以下幾種：

3.1地電波檢測

在高壓開關柜絕緣層中發(fā)生局部放電時會產生電磁波，而開關柜的金屬外殼會將這種電磁波屏蔽掉一大部分，不過仍有小部分會通過金屬殼體的接縫或者氣體絕緣開關襯墊傳播出去，而且還會產生一個地電波通過設備金屬殼體外表面?zhèn)飨虻叵隆５仉姴ǖ姆秶ǔＴ趲缀练敝翈追虚g，而且上升時間內有幾個納秒。可以將探頭設置于工作狀態(tài)中的開關柜的外表面，對局部放電活動進行檢測。

3.2超聲波檢測

其實超聲波檢測屬于機械振動波的一種，基于能量的角度而言，局部放電的過程即為能量瞬時爆發(fā)的過程，電能通過聲能、光能、熱能以及電磁能的形式釋放出去，電氣擊穿發(fā)生在空氣間隙，瞬間就可以完成放電，此時電能也會在一瞬間轉化為熱能，放電中心的氣體受到熱能的作用會發(fā)生膨脹，通過聲波向外傳播，傳播區(qū)域內氣體被加熱后形成一個等溫區(qū)，其溫度超出環(huán)境溫度;等到這些氣體冷卻后開始收縮，則會產生后續(xù)波，后續(xù)波的頻率以及強度均比較低，包含各種頻率分量，有很寬的頻帶，超聲波的頻率大于20kHz。因為局部放電的區(qū)域相對較小，所以局放聲源即為點聲源。

3-3超高頻檢測法

時間變化過程中，局部放電所產生的電磁振動會產生電磁波，在固氣與氣體介質中，局部放電脈沖會發(fā)生非常豐富的電磁波超高頻分量，高可達數GHz。實際應用過程中，局放信號的檢測可以利用兩個探頭來進行，將探頭檢測到信號的時間順序作為判斷依據，放電源的距離較近，就會被先檢測到;探頭位置不斷變化，可以將放電源的大致位置逐步判斷出來?；蛘咄ㄟ^多個探頭，將探頭檢測局放信號的時間差列方程組，可以求出放電源的三維空間坐標，終確定放電源。該方法的靈敏度相對較高，且具備較強的抗干擾能力，而且開關柜上通常有接縫或者小玻璃窗，可以不用考慮該方法在*密封條件下很難檢測的要求。

3.4綜合檢測技術

其實無論哪種檢測方法均有一定的局限性，無法將開關柜的運行狀態(tài)客觀、全面、真實的反映出來，還會出現誤判的可能。由于放電類型能量的釋放形式不同、各種檢測方法的實用性與靈敏度也存在差異，所以在對開關柜局部放電檢測過程中，要將上述檢測手段綜合應用，以地電波檢測為主、超聲波檢測及超高頻檢測為輔來進行。

4局部放電分析技術

具體而言，常用的局部放電分析技術包括以下幾種：，橫向分析法，即對同個開關室中開關柜的檢測結果做出橫向比較，如果其中一個開關柜的檢測結果大于現場背景值以及其它開關柜的測試結果，則可以確定該設備可能存在缺陷;第二，趨勢分析法，分析同一個開關柜在不同時間的檢測結果，進行縱向比較判斷開關柜的運行趨勢。根據特定的周期檢測開關室中的開關柜，保留每次的檢測結果，后續(xù)就可以根據檢測結果對設備局部放電狀態(tài)變化的趨勢進行分析;第三，閾值比較，即提供判斷閾值，將其與開關柜的檢測結果做出比較，分析結果判斷開關柜的運行狀態(tài)?？梢愿鶕韵赂鶕龀雠袛啵洪_關室內背景值與測試值都在20dB以下時，開關設備正常，下月再次進行巡檢;開關室內背景值在20dB以下，而某些開關柜的測試值在20～30dB，對該開關柜加強關注，縮短檢測周期，觀察檢測幅值的變化趨勢;;如果開關室內背景值在20dB以下，而某些開關柜的測試值大于30dB，該開關柜有局部放電現象，應使用定位技術對放電點進行定位。

總之，局部放電體現出一定的復雜性，通常在絕緣內部擊穿場強相對較低的部位容易發(fā)生局部放電，而且絕緣介質內部的電場分布、絕緣的電氣性能均對發(fā)生局部放電的條件起著決定性作用。而在局部放電檢測儀實際檢測過程中，要選擇合理、適用的檢測方法與分析方法，及時排除故障，保證開關柜處于良好的運行狀態(tài)。

2、保護用的電流互感器繞組

保護用的電流互感器的準確度要求一般沒有測量的高，但其不僅要求在額定一次電流誤差不超過規(guī)定值，由于其要求在故障電流大時有較好的傳變特性，所以在一定短路電流倍數下誤差不超過規(guī)定值：

P類：要求在給定的短路電流下復合誤差不超過規(guī)定值。一般用aPb的形式表示誤差等級。如5P10,其含義是在10倍互感器額定電流下的短路電流時，其誤差不超過5%。a：是準確度等級。b:保證準確度的允許大短路電流倍數。

TP類：這類保護用電流互感器要求在規(guī)定工作環(huán)境的暫態(tài)條件下保證規(guī)定的準確度;如TPY級在鐵芯中設置了一定的非磁性間隙，其相對非磁性間隙長度(實際非磁性間隙長度與鐵芯磁路長度的比值長度)大于0.1%。從而限制了剩磁，TPY級適用于帶重合閘的線路保護，單不宜用于斷路器保護。