摘要：在電力設(shè)備中，由于電壓電流過大的原因，保護(hù)、測量裝置無法直接接入一次設(shè)備中。電流互感器就是把電力系統(tǒng)中的一次大電流轉(zhuǎn)換成能夠接入儀表和保護(hù)裝置的二次小電流的裝置。文章主要論述了電流互感器的工作原理、飽和問題，并對電流互感器的接地點問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究。

　　關(guān)鍵詞：電流互感器;飽和問題;接地點;變電運行;繞組

　　1電流互感器

　　1.1互感器內(nèi)部構(gòu)造

　　電流互感器運用于電力設(shè)備中，其內(nèi)部一次繞組為1～2匝，通常情況下為一次設(shè)備進(jìn)出導(dǎo)線。二次繞組匝數(shù)較多，且二次額定電流多為1A或者5A。例如，若電流互感器的變比是125o/5，那么當(dāng)它的一次繞組為1匝時，相對應(yīng)的二次繞組匝數(shù)就為250匝。

　　1.2誤差原因分析

　　電流互感器內(nèi)部的鐵芯中存在著勵磁電流，所產(chǎn)生的勵磁阻抗性質(zhì)是電抗，但二次負(fù)載的性質(zhì)為阻抗。這就導(dǎo)致了在二次電動勢的影響下，經(jīng)過不同電阻元件電流的相位、幅值有所差異。通過有關(guān)人士對電流互感器等值回路和角誤差的分析得出：若電流互感器中的二次負(fù)載是純電阻時，產(chǎn)生的角誤差最大;而二次負(fù)載是純電感時，所產(chǎn)生的角誤差為零。若勵磁阻抗為定值時，會導(dǎo)致二次阻抗的增大，從而引起電流互感器比誤差的增大。同時，若二次阻抗為定值時，勵磁阻抗值會減小，比誤差增大。需要注意的是，電流互感器的誤差要求是：角度誤差不大于7。，幅值的誤差要小于10%。

　　1.3電流互感器的飽和

　　在正常情況下，電流互感器中的鐵芯磁通處于不飽和的狀態(tài)。這時負(fù)載阻抗和勵磁電流較小，而勵磁阻抗的數(shù)值較大，一次繞組、二次繞組的磁勢處于平衡。但是，若互感器中鐵芯的磁通密度增大并達(dá)到飽和時，會引起Zm隨著飽和度的增加而迅速降低，不同勵磁電流間的線性比例關(guān)系會被打破。而引起電流互感器達(dá)到飽和的因素主要包括：電流過大;負(fù)載過大。當(dāng)連接電流互感器的負(fù)載過大時，引起二次電壓的增大，導(dǎo)致鐵芯的磁通密度上升，達(dá)到飽和。

　　電流互感器達(dá)到飽和時的特點有：二次電流減小，電流波形出現(xiàn)高次諧波分量較大的畸變;內(nèi)阻減小，甚至接近于零;若發(fā)生一次故障，電流的波形在零點附近時，電流互感器會引起線性關(guān)系傳遞;在故障的瞬間，互感器會在滯后5秒左右才開始達(dá)到飽和。一般情況下，嚴(yán)禁電流互感器的二次發(fā)生開路現(xiàn)象。因為在電流互感器運行過程中，一旦發(fā)生二次開路，就會使一次電流轉(zhuǎn)換成為勵磁電流，引起鐵芯的磁通密度增加，導(dǎo)致電流互感器的快速飽和。飽和磁通會產(chǎn)生較高電壓，對一次和二次繞組絕緣設(shè)施破壞較大，容易造成人身安全威脅。

　　2電流互感器的飽和影響

　　2.1變壓器保護(hù)影響及對策

　　一般變壓器的容量較小、可靠性高，大多安裝在10kV、35kV的母線上，高壓短路電流與系統(tǒng)的短路電流相同，而低壓一側(cè)的短路電流相對較大。若對變壓器的保護(hù)力度不到位，就會嚴(yán)重影響對變壓器或者整個系統(tǒng)的安全運行。傳統(tǒng)變壓器都有熔斷器保護(hù)裝置，有安全可靠的優(yōu)點。但是，隨著系統(tǒng)自動化要求的提高、短路容量的增加，傳統(tǒng)的方法已經(jīng)無法滿足需求。對于一些新建、改造的變電站，往往配置有變壓器開關(guān)柜，系統(tǒng)的保護(hù)裝置也與10kV的線路相似，但缺點是經(jīng)常忽視電流互感器的飽和問題。同時，由于變壓器的容量、一次電流較小，并采用共用互感器。

　　為保證計量準(zhǔn)確性，會使電流互感器的變比減小。一旦變壓器發(fā)生故障，會引起電流互感器的飽和，二次電流速度降低，導(dǎo)致變壓器的保護(hù)拒動。若變壓器中高壓側(cè)發(fā)生故障，所產(chǎn)生的短路電流會自動切除后備保護(hù)動作。若低壓側(cè)發(fā)生故障，產(chǎn)生的短路電流無法達(dá)到后備保護(hù)啟動值，就會使故障無法切除，甚至引起變壓器的燒毀，對系統(tǒng)的安全運行造成嚴(yán)重影響。解決變壓器的保護(hù)拒動，需要從變壓器的合理配置入手，在選擇電流互感器時要顧及變壓器發(fā)生故障引起的飽和問題。不同功能的電流互感器要互相區(qū)別，例如計量用的互感器要設(shè)在變壓器的低壓側(cè)，用以確保計量精度要求;而保護(hù)用的互感器一般設(shè)在變壓器的高壓一側(cè)，用以確保變壓器保護(hù)工作。

　　2.2電流保護(hù)影響及對策電流互感器

　　發(fā)生飽和以后，會引起二次等效電流的減小，引發(fā)保護(hù)拒動。當(dāng)遠(yuǎn)離電源或阻抗系數(shù)較大時，線路出口的短路電流會較小。但如果擴(kuò)大系統(tǒng)的規(guī)模，短路電流就會隨之增大，甚至達(dá)到互感器一次電流的上百倍，從而引起系統(tǒng)中本來能正常運行的互感器發(fā)生飽和。同時，短路電流故障屬于暫態(tài)過程，電流中有大量的不同期分量，會加快電流互感器的飽和。若1OkV的線路中發(fā)生短路故障，電流互感器的飽和會使二次側(cè)的電流減小，導(dǎo)致保護(hù)裝置拒動。母線及主變低壓側(cè)的開關(guān)切除，會導(dǎo)致故障的范圍增大、時間延長，對供電的可靠性造成影響，嚴(yán)重時會威脅到設(shè)備的安全運行。

　　通過上文分析得知，電流互感器發(fā)生飽和時，會導(dǎo)致一次電流轉(zhuǎn)變?yōu)閯畲烹娏鳌Ｍ瑫r，二次電流為零，通過繼電器電流也為零，設(shè)備內(nèi)保護(hù)裝置發(fā)生拒動。針對以上問題，應(yīng)該盡量降低互感器的負(fù)載阻抗，避免電流互感器的共用，同時加大電纜截面面積以及電纜長度;電流互感器的變比不能太小，要注意線路短路引起的飽和問題。

　　3電流互感器的繞組及接地

　　3.1互感器繞組布置

　　在進(jìn)行電流互感器繞組布置時，既要防止保護(hù)死區(qū)的出現(xiàn)，又要規(guī)避互感器中容易出現(xiàn)故障的地方。不同保護(hù)裝置的保護(hù)范圍間要交叉進(jìn)行，電流互感器的極性端要在母線側(cè)安裝。因為電流互感器是以一次極性端為依據(jù)進(jìn)行二次繞組排列的。若一次極性端出現(xiàn)放置錯誤的現(xiàn)象，即使二次繞組排列正確也會導(dǎo)致保護(hù)死區(qū)的出現(xiàn)。同時，由于電流互感器故障的易發(fā)性，母線保護(hù)動作的停電擴(kuò)大，所以一般要把互感器底部與母線保護(hù)相分離。

　　3.2互感器接地

　　電流互感器的接地包括一次接地和二次接地。其中一次接地點包括外殼接地、末屏接地。外殼接地主要是為了防止感應(yīng)電壓對外部絕緣進(jìn)行破環(huán)，避免人身安全事故的發(fā)生。有關(guān)規(guī)定明確指出外殼接地要有兩根干線且和主接地網(wǎng)相連，并達(dá)到熱穩(wěn)校核要求。電流互感器中主絕緣有多層油紙保護(hù)，最外部的一層就是末屏層。末屏不采取接地措施時，會使末屏對地絕緣，引起高電場向表面絕緣層移動，容易在外層產(chǎn)生高達(dá)幾萬伏的電壓。

　　小套管離絕緣距離較近，若高電壓持續(xù)時間過久，就會擊穿絕緣，導(dǎo)致電流互感器的爆裂�；ジ衅髦械亩�次回路只能接地于一點，大多是由端子箱接地。二次回路接地于一點主要是為了保護(hù)人身及設(shè)備的安全。如果沒有接地點，電流互感器的高電壓就會通過互感器繞組間分布電容、對地電容進(jìn)入二次回路。若回路有接地點存在，會使電容短接，二次回路中電壓降低為零，達(dá)到安全保護(hù)的目的。若保護(hù)裝置是由多組互感器連接而成，需要在保護(hù)屏上通過端子排進(jìn)行接地連接。在互感器回路中，若電流繼電器的兩側(cè)都存在接地點，兩個接地點會與地面構(gòu)成并聯(lián)回路，造成分流現(xiàn)象，從而減少通過電流線圈的電流。若出現(xiàn)接地故障時，不同接地點會引起線圈中額外電流的出現(xiàn)。

　　4結(jié)語

　　電流互感器是把電力系統(tǒng)中的一次大電流轉(zhuǎn)換成能夠接入儀表和保護(hù)裝置的二次小電流的裝置。文中主要介紹了電流互感器的內(nèi)部構(gòu)造、飽和問題以及在變電站中的運用等。在實際工作中，要防止互感器中接線、配置的失誤，加強(qiáng)互感器驗收工作，這樣才能減少故障，避免事故發(fā)生。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]江蘇省電力公司.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實用技術(shù).2009.

　　[2]國家電網(wǎng)公司.電力保護(hù)裝置通用規(guī)程IS].2008.

　　[3l王富偉，等.電流互感器應(yīng)用技術(shù)[MI.2010.