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其他高压电器的检修及故障处理一、 互感器1、 互感器概述：互感器是一次系统和二次系统的联络元件，在电力系统中主要起到测量和保护装置传递信息功能，它的安全运行不仅针对设备本身而且直接影响到电网的安全、经济运行。为保证互感器的安全、可靠运行，应加强日常巡视检查和技术监督工作，提高互感器设备的运行维护水平。互感器是一种利用电磁原理进行电压、电流变换的变压器类设备，在电力系统广泛使用，它是将电力系统一次回路中的电量信息按一定的比例关系传递到二次回路，提供给测量仪表和继电保护装置等二次设备，对系统进行监视、测量和保护。互感器是一种特殊的变压器，其工作原理及一、二次绕组与系统的接线如下图： 互感器工作原理图互感器分为电压互感器和电流互感器两种，电流互感器TA用于各种电压等级的交流装置中，其一次绕组串联于被测量电路内，二次绕组与二次测量仪表和继电器的电流线圈串联相连。电压互感器TV用于380V及以上的交流装置中，其一次绕组与一次被测电力网相并联，二次绕组与二次测量仪表和继电器的电压线圈并联连接。互感器的作用如下： （1）继电保护和测量仪表都不能直接接入高电压、大电流，必须通过电压互感器将高电压变换成低电压，二次侧绕组的额定电压为100或100/3V，并与测量仪表或继电保护装置中的电压线圈并联；必须通过电流互感器将大电流变换成小电流，二次侧绕组的额定电流为5A或1A，并与测量仪表或继电保护装置中的电流线圈串联。（2）由于互感器的二次额定电压或额定电流是一定的，所以能使测量仪表和继电保护的电压和电流规格统一，以利于仪表和继电器的标准化。（3）由于互感器的一、二次绕组之间有足够的绝缘强度，能使二次设备和工作人员与一次高电压之间进行电气隔离，而且互感器的二次侧有一端接地，这样就可以保证设备和人身的安全。2、 电压互感器：（1）电压互感器的分类及其结构特点：按安装地点可分为户内式和户外式。 按相数可分为单相式和三相式。只有20kV以下才制成三相式。 按每相绕组数可分为双绕组和三绕组式。三绕组电压互感器有两个二次侧绕组： 基本二次绕组和辅助二次绕组。辅助二次绕组供绝缘监察或接地保护用。 按绝缘介质可分为干式、浇注式、油浸式、气体绝缘式等。干式多用于低压；浇注式用于3-35kV；油浸式主要用于35kV及以上的电压互感器；气体绝缘式用于GIS设备。按绝缘结构可分为电磁式电压互感器、串级式电压互感器和电容式电压互感器三种。图1：干式电压互感器相对于油浸式电压互感器,干式电压互感器无油，不会出现火灾、爆炸、污染等问题。它主要由铁芯、绕组等组成，适用于500V以下低压接线。图2：浇注式电压互感器（JZW-12型）用于35kV及以下电压等级，有单相双绕组、单相三绕组之分。环氧树脂浇注体下部涂有半导体漆并与金属底板相连，以改善电场的不均匀性和电力线畸变的情况。该型互感器优点是运行维护方便，但一旦损坏，不能检修只有更新。 图3：电磁式（油浸式）电压互感器（JDCF-110型）在设备最高电压为126kV，额定频率为50Hz的中性点有效接地系统中作电压、电能测量及继电保护用。电压互感器为密封结构，上部装有金属膨胀器，使变压器油与大气隔离，防止油受潮和老化；采用真空干燥和真空注油处理工艺，介损小，局放量低。电磁式油纸绝缘，磁密低、能避免线路发生谐振过电压。 1油压计；2膨胀膜；3电容单元；4绝缘油；5瓷绝缘子；6密封件；7外壳；8低压端子箱/中性(N)和高频(HF)端子；9串联电感；10中压变压器；11铁磁谐振效应阻尼电路图4： 电容式（油浸式）电压互感器电容式电压互感器由电容分压器和电磁装置两部分叠装组成。不同电压等级的CVT工作原理相同，只是电容分压器上分压电容不同而已。电容分压器的中压端子和低压端子直接引入装有电磁单元的油箱内，电容分压器由瓷套、电容芯子、电容器油和金属膨胀器组成。电容器芯子由若干个膜纸复合绝缘介质与铝箔卷绕的元件串联而成，经真空浸渍处理。瓷套内灌注电容器油，并装有金属膨胀器补偿油体积随温度变化。电磁装置安装于油箱中，电磁单元由中间变压器、补偿电抗器和阻尼器组成。采用速饱和阻尼装置，瞬变响应速度快并能可靠地阻尼铁磁谐振，将中压电压转变成测量及保护用低压电压的作用，二次绕组及载波通讯端由油箱正面的出线端子盒引出。二次出线盒内装有载波通讯端子，并带有过电压保护间隙；油箱外有油位表、出线盒、铭牌、放油塞、接地座。图5： SF6气体绝缘式电压互感器SF6气体绝缘独立式电压互感器，接于相与地之间，以SF6气体为主绝缘，绕组层间绝缘用聚酯薄膜作为附加绝缘。底部为互感器箱体，进行热镀锌或采用铸铝合金，长期运行无锈蚀，可户外运行。内装有器身，采用聚脂薄膜及导线，绝缘强度高，性能稳定。绕组采用单级式宝塔型结构，抗冲击性能好。中部是硅橡胶复合绝缘套管或高强度瓷套管, 产品顶部为一次接线端子，一次接线板采用铸铝件，能承受3000 N的静态试验载荷。互感器箱体上配有SF6气体密度控制器，可在线监测SF6气体压力。顶部配有压力释放装置，其爆破（释放）压力为0.7 Mpa；）对于配GIS电压互感器来说，中部的盆式绝缘子可使互感器与GIS组合电器气室之间具有不同的气压。二次接线盒采用防尘、防水密封结构，适应户外使用的要求；二次端子采用凤凰端子，方便接线，二次接线板由环氧树脂浇注成型。整体呈容性，不会发生铁磁谐振。无油、无爆炸危险，不需要维护。（2）电压互感器的型号含义：电磁式电压互感器的型号电容式电压互感器的型号（3）电压互感器的接线方式及工作原理：1）在三相电力系统中，通常需要测量的电压有线电压、相对地电压和发生单相接地故障时的零序电压。为了测量这些电压，下图示出了几种常见的电压互感器接线。图（a)所示为一台单相电压互感器的接线，可测量某一相间电压（35kV及以下的中性点非直接接地电网）或相对地电压（110kV及以上中性点直接接地电网）。 图（b）所示两台单相电压互感器接成V，v形连接。广泛用于20kV及以下中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中，测量线电压，不能测相电压。 图 (c)所示为一台三相三柱式电压互感器接成Y, yn形接线，只能用来测量线电压，不许用来测量相对地电压。因为它的一次侧绕组中性点不能引出，故不能用来监视电网对地绝缘。其原因是中性点非直接接地电网中单相接地时，非故障相对地电压升高3倍，三相对地电压失去平衡，在三个铁芯柱将出现零序磁通。由于零序磁通是同相位的，不能通过三个铁芯柱形闭合回路，而只能经过空气间隙和互感器外壳构成通路。因此磁路磁阻很大，零序励磁电流很大，引起电压互感器铁芯过热甚至烧坏。 图 (d)所示为一台三相五柱式电压互感器接成的Yn ，yn ，d形接线。其一次侧绕组、基本二次侧绕组接成星形，且中性点均接地，辅助二次侧绕组接成开口三角形。这种接线可用来测量线电压和相电压，还可用作绝缘监察，故广泛用于小接地电流系统中。当系统发生单相接地时，三相五柱式电压互感器内出现的零序磁通可以通过两边的辅助铁芯柱构成回路，辅助铁芯柱的磁阻小，零序励磁电流也小，不会出现烧毁电压互感器的情况。 图（e）所示为三台单相三绕组电压互感器接成的Yn ，yn ，d形接线，广泛应用于35kV及以上电网中，可测量线电压、相对地电压和零序电压。 这种接线方式发生单相接地时，各相零序磁通以各自的电压互感器铁芯构成回路，因此对电压互感器无影响。该种接线方式的辅助二次绕组接成开口三角形，对于35 60kV中性点非直接接地电网，其相电压为100/3V，对中性点直接接地电网，其相电压为100V。 在380V的装置中，电压互感器一般只经过熔断器接入电网。在高压电网中，电压互感器经过隔离开关和熔断器与电网连接。 一次侧熔断器的作用是当电压互感器及其以内出线上短路时，自动熔断切除故障，但不能作为二次侧过负荷保护。 因为熔断器熔件的截面是根据机械强度选择的，其额定电流比电压互感器的工作电流大很多倍，二次侧过负荷时可能不熔断。 所以，电压互感器二次侧应装设低压熔断器，来保护电压互感器的二次侧过负荷或短路。 在110kV及以上的电网中，考虑到电压互感器及其配电装置的可靠性较高，加之高压熔断器的灭弧问题较大，制造较困难，价格较贵，故不装设高压熔断器，只用隔离开关与母线相连接。2）工作原理：电磁式电压互感器的工作原理与普通电力变压器相同，结构原理和接线也相似。如图a所示，在一个闭合磁路的铁芯上，绕有互相绝缘的一次绕组和二次绕组，一次绕组匝数很多，而二次绕组匝数很少，将高电压、大电流转换成低电压、小电流，相当于降压变压器。工作时，一次绕组并联在一次电路中，而二次绕组并联仪表、继电器的电压线圈。额定电压一般为100V；容量小，只有几十伏安或几百伏安；负荷阻抗大，工作时其二次侧接近于空载状态，且多数情况下它的负荷是恒定的。电压互感器的一、二次线圈额定电压之比，称为电压互感器的额定电压比，电压互感器的一次电压U1与其二次电压U2之间有下列关系：U1(N1/N2)U2KUU2 ，式中，N1、N2为电压互感器一次和二次绕组匝数；KU 为电压互感器的变压比，一般表示为其额定一、二次电压比， 即KU=U1N/U2N，例如10000V/100V。图a随着电力系统输电电压的增高，电磁式电压互感器的体积越来越大，成本随之增高，因此，研制了电容式电压互感器。电容式电压互感器实质是一个电容分压器，在被测装置和地之间有若干相同的电容器串联。电容式电压互感器（CVT）除具有电磁式电压互感器的作用外 ，还可以兼作耦合电容器，与电力系统载波机相连，作高频载波通道使用。它主要用于测量、继电保护、同步检测、长距离通信、遥测和监控等。图b为500kV电容式电压互感器的电气原理图。图中：C载波耦合电容，C1高压电容，C2中压电容，U1N额定一次电压，A1中间电压端子（用户需要时引出），T中间电压变压器，L补偿电抗器，P保护装置，1a1n主二次1绕组端子，2a2n主二次2绕组端子，dadn剩余电压绕组端子，XL补偿电抗器低压端，N载波通讯端子，D阻尼装置，J带有避雷器的结合滤波器 电容式电压互感器的工作原理可概括为：耦合电容器分压；中间变压器降压；电抗器补偿；阻尼器保护。在运行中首先通过电容分压器将运行电压变为A1点的电压UA1（一般为13kV），然后通过中压变压器输出所需的二次电压，由电容分压原理可知：UA1U1NC1/（C1C2），U1N为系统运行电压。互感器出线端子盒内的N端子在互感器用作载波通讯时，要经结合滤波器接地；当互感器不作载波通讯时，该端子必须直接接地，不允许开路。（4）电压互感器检修维护基本要求及技术要点：1）接地的要求：除三相三柱式电压互感器外，一次绕组接成形的电压互感器中性点都要接地，不论电力系统中性点是直接接地还是小电流接地。将电压互感器的中性点直接接地，不会改变系统的接地性质，这是因为电压互感器容量很小，阻抗很大，对单相接地电流基本没有影响。电压互感器的各个二次绕组（包括备用）均必须有可靠的保护接地，且只允许有一个接地点。这是为防止一、二次侧绝缘损坏击穿，高电压串入二次侧，对人身和设备造成危害。2）二次侧严禁短路要求：在运行中，电压互感器的二次侧不得短路。电压互感器二次侧约有 100V 电压，其所通过的电流，由二次侧回路阻抗的大小来决定。如二次侧短路，则二次侧通过的电流会急剧增大，则造成二次侧熔断器熔断，影响表计指示及引起保护误动。3）一次侧、二次侧熔断器装设原则：电压互感器一次侧熔断器的作用是保护系统不致因互感器内部故障而引起系统事故，即通过熔断器来切除电压互感器内部、二次侧的故障。但受安装尺寸、制造工艺的限制，一般一次熔断器仅安装在35kV及以下电压等级的系统中。电压互感器二次侧，除剩余电压绕组和另有专门规定者外，均应装设快速空气开关或熔断器；主回路熔断电流一般为最大负荷电流的1.5倍，各级熔断器熔断电流应逐级配合，自动开关经整定试验合格方可投入运行。因此，当我们在运行中发现二次电压消失时，不仅要检查二次各级空开、熔断器是否动作，也要检查一次熔断器是否熔断。但在下列情况，电压互感器二次侧不装设熔断器：在二次开口三角的出线上一般不装设熔断器。因为在正常运行时，开口三角无电压， 无法监视熔断器的接触情况。一旦熔断器接触不良，则系统接地时不能发出接地信号。但是， 供零序过电压保护用的开口三角的接线情况例外。中性线（包括接地线）上不装设熔断器。这是因为一旦熔丝熔断或接触不良，会使断线闭锁装置失灵或使绝缘监测失去指示故障电压的作用。接自动电压调整器的电压互感器的二次侧不装设熔断器。这是为了防止熔断接触不良或熔丝熔断时，电压调整器误动作。110kV 及以上的电压互感器的二次侧，现在一般都装设小容量的空气断路器，而不装设熔断器。4）二次电压切换方式：双母线上的各元件的保护测量装置的电压回路，一般是由不同的两组电压互感器供给的，其二次电压切换方式：直接切换：电压互感器二次引出线分别串于所在母线电压互感器隔离开关和线路隔离开关的辅助接点中，线路倒母线时，根据母线隔离开关的拉合来切换电压互感器电源。自动并联切换：电压互感器二次引出线不通过母线隔离开关的辅助接点直接切换，而是利用监测母联断路器的动作情况进行切换。若母联回路投入运行，则依靠母联断路器与 相应隔离开关的辅助接点沟通回路，启动并列继电器，达到两组电压互感器二次电压小母线并列运行的目的。电压切换后应注意：母线隔离开关的位置指示器是否正确；电压互感器断线“光”字牌是否出现；有关有功、无功功率表指示是否正确；切换时中间继电器是否动作。5）更换运行中的电压互感器及其二次线的要求：需要更换运行中的电压互感器及其二次线时，除应严格执行有关安全工作规程之外，还应注意以下几点：个别电压互感器在运行中损坏需要更换时，应选用电压等级与电网运行电压相符、 电压比与原来相同、极性正确、励磁特性相近的电压互感器，并经试验合格。更换成组的电压互感器时，除应注意上述内容外，对于二次与其他电压互感器并联运行的还应检查其接线组别，并核对相位。更换电压互感器的二次线后，应注意检查接线是否正确，并测定极性。6）电压互感器在运行操作中应注意的事项：在 35kV 及以下中性点不接地系统中发生单相接地时，电压互感器的连续运行时间不应超过2小时，否则，应停用电压互感器。分开运行的两组母线上的电压互感器，在其二次侧不可并列。电压互感器的二次并联操作：若需要将两组母线上的电压互感器二次部分并联，则应先并联其一次部分，再并联其二次部分，以防二次环流过大，空气开关跳开或引起保护误动。电压互感器的停电操作时先操作二次侧，后操作一次侧；送电操作时相反。电压互感器停用或检修时，其二次侧保险应退出（空气开关断开），防止二次向一次反充电。7）定期巡视检查及检修：a检查瓷瓶无裂纹、破损和放电痕迹；b检测接头、接点温度，无发热、发红，引线无抛股、断股，连接螺丝无松脱和断脱，金具完整； c电压互感器油位正常，无漏油、渗油现象，无锈蚀；d电压互感器无异常响声，外观无严重污垢；e互感器端子箱内有无异常，PT二次小开关有无跳闸；fPT端子箱内加热器是否按要求投入和整定；g下雪时，应重点检查接头、接点处的雪融情况；h按照规定定期试验。同时，结合设备停电进行必要的检修和缺陷处理i 每年应对瓷瓶进行一次清扫。（5）电压互感器的故障处理：1）下列情况应立即申请停电处理：a. 内部有严重放电声和异常声响b. 爆炸着火c. 本体有过热现象d. 向外喷油，发出臭味或冒烟e. 见到放电，有闪络危险f. 引线端子松动过热g. 高压侧熔断器接连熔断二、三次2）PT二次小开关跳闸的故障处理：a会出现“PT二次小开关跳闸”的告警信号，查明是哪个小开关跳闸，然后弄清楚该小开关所接的回路。其回路主要有：保护、自动装置电压回路，录波器的录波量和录波启动回路，测量和计量回路以及开关同期回路等。方向保护、阻抗继电器等可能会造成误动、拒动。b. 必要时应立即停用有关的保护，并查明二次回路是否短路或故障，经处理后再合上PT二次小开关，加用有关已停用的保护。3）交流电压二次回路断线的处理：a检查是否是由PT二次小开关跳闸引起；b申请停用有关的保护；c检查有无明显的故障点；d通知专业人员来进行查找处理；e故障处理完毕后，应申请加用有关的保护。4）典型案例：220kV王家坪变电站10kV母线TV多次发生爆炸事故。线路多次发生接地故障，铁磁谐振过电压引起TV损坏（开关均压电容与母线PT电磁线圈串谐振，过电压幅值高、过电流数值大，均压电容、谐振越严重）。产品质量不良，在线路发生单相接地故障时易饱和。更换TV厂家，加装消谐装置。220kV团山变电站110kV线路CVT故障。CVT二次无电压输出，二次回路正常，红外测温同比其他相偏高。停电检查因长期带电运行，阻尼电阻发热烧坏开路，CVT自身谐振，电磁单元在谐振过电压作用下严重过激磁，电抗器及中间变压器过电流，使温度剧烈升高，油质老化严重，二次绝缘受损降低。二次输出异常时应迅速检查，避免发生事故。TV一次端出现开路现象，会发生严重的放电事故甚至爆炸。 定期红外测温及例行试验中发现的产品质量差引起绝缘下降及介损超标的TV必须更换。支架材料绝缘不良引起分层开裂，水分气泡不能排除及密封不严，漏气渗水、胶孔垫渗入瓷套内部，水分进入都可能引起介损超标，从而发生内部闪络和内层击穿引起TV爆炸。3、 电流互感器：（1）电流互感器的分类及其结构特点：按安装地点，可分为户内式（20KV及以下）和户外式（35KV及以上）。按绝缘，可分为干式、浇注式、油浸式、充气式等。按安装方式，分为支持式、装入式和穿墙式等。支持式安装在平面和支柱上；装入式（套管式）可以节省套管绝缘子而装在变压器导体引出线穿出外壳处的油箱上；穿墙式主要用于室外的墙体上，可兼作导体绝缘和固定设施。按一次绕组的匝数，可分为单匝式和多匝式。按其工作原理，可分为电磁式、光电式。图1：干式电流互感器干式电流互感器具有无油、无瓷、无气、非环氧浇注、不需要维护等特点，可满足变电站无油化的需求，是现有的油浸式互感器的理想替代产品，可广泛应用于中性点有效接地的110KV、220KV系统。干式电流互感器特点有： 1）由一次绕组、二次绕组、箱壳及底板等部件组成。 2）一次绕组采用“U”字型电容屏分压绝缘结构，绝缘采用有机材料包绕而成，使用寿命长，外面有增加爬电距离的硅橡胶伞裙，保证了有效且可靠的爬电距离。 3）二次绕组放在底部，并用箱壳把全部二次绕组罩住，防止灰尘、杂物浸入，防止风沙侵蚀。 4）局部放电量小，介质损耗因数低。 5）末屏采用小套管单独引出，方便测试，且防潮性能高，绝缘电阻稳定、可靠。可做两种变化，可分别供计量，测量和保护使用。 图2：浇注式电流互感器浇注式一般以环氧树脂作绝缘，一般用于335kV电压系统，环氧树脂浇注体下部涂有半导体漆并与金属底板相连以改善电场的不均匀性和电力线畸变的情况。该型互感器优点是运行维护方便，但一旦损坏，不能检修只有更换。 图3：油浸式电流互感器油浸式用变压器油作绝缘，一般用于110500kV电压系统,。全密封结构，由储油柜、套管、器身和油箱组成，器身为链型绝缘结构。铁芯和绕组均放于充满油的油箱内，绕组通过套管引出。二次绕组铁芯采用超微晶合金或硅钢片，可提供34个二次绕组，供计量、测量和保护用。现广泛采用此类型电流互感器。 图4：充气式电流互感器充气式电流互感器一般采用用SF6气体作为主绝缘，是70年代以后国外研制成功并得到推广应用的新产品。SF6绝缘的电流互感器多采用带硅橡胶伞裙，玻璃纤维增强的复合式绝缘套管。具有以下优点： 1）由于采用防爆膜片，可以使绝缘套管在发生内部故障情况下不会被断裂，避免了由于瓷碎片飞出或喷油（指油浸式电流感器）所造成的继发性损坏，因此安全性能好。2）复合式绝缘套管重量轻，便于运输和安装，减少了安装时损坏的可能性；3）硅橡胶伞裙易于改型，可适当地增加绝缘套管的表面爬电距离；4）复合式套管机械强度高、弹性好、具有较高的抗地震性能；5）耐污秽性能好，可用于环境条件较差的场所，而不需要经常清理或涂抹硅油。（2）电流互感器的型号含义及串并联接线方式识别：一次串联,电流变比容量不变,一次并联变比翻倍,容量不变。二次侧串联式：电流不变。变比不变，匝数增加一倍。负载、容量就增加一倍二次侧并联式：二次电流为两个CT电流和，增加一倍。变比为原来的12，容量不变。油浸式电流互感器一次绕组分成两段，四个出头通过一次出线装置在瓷套上部侧壁引出，可方便地在外部进行串并联换接，以改变电流比。一次端子实行串并联方法见下图：油浸式TA串并联更改方式当P1-C1及P2-C2相连时为并联，一次为一匝。当C1-C2用串联接线板相连时，为串联，一次为2匝。 并联时，母线接两端并联端子。串联时，母线分别接P1和P2端子。见下图：SF6气体绝缘TA串并联更改方式之一（3）电流互感器的接线方式及工作原理：1）电流互感器的极性，用减极性原则注明，一次绕组用L1 、L2 ，二次绕组用K1 、K2注明，L1 、L2和K1 、K2为两对同极性端子。当一次电流I1 从L1 流入时，同时二次电流I2从K1 流出。电气装置在安装接线时，同极性端子不可接错，否则会造成功率表和继电保护装置运行中的紊乱。电流互感器常用的接线方式如下图：图（a）为单相接线，用于对称三相负荷，测量一相电流。 图（b）为星形接线，可测量三相负荷电流，监视负荷电流不对称情况。 图（c）为不完全星形接线，用于三相二元件功率表或电度表。 由图可见，通过公共导线的电流是所测量两相电流的向量和。a）三相三完全星形接线可以准确反映三相中每一相的真实电流。该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路和单相接地短路。b）两相两继电器不完全星形接线可以准确反映两相的真实电流。该接线方式应用在610kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。c）两相接差动式接线反映两相差电流。该接线特点是U、W相电流互感器接成电流差式，通过继电器的电流是U、W相电流互感器二次侧电流差。 该接线方式应用在6 两相差接线 10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路、小容量电动机保护、小容量变压器保护。d）单相接线在三相负荷平衡时，可以用单相电流反映三相电流值，主要用于测量电路。e）两相三完全星形接线中流入第三个继电器的电流是j=u+v 。 该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。2）工作原理：电磁式电流互感器与电力变压器一样，也是根据电磁感应原理来工作的，当一次侧流过电流时，在互感器的铁芯中产生交变磁通，此磁通在二次绕组产生感应电势，由此产生二次回路电流。电流互感器的一、二次额定电流之比称为额定电流比，即kn=I1n/I2n。，根据磁势平衡原理，如果忽略励磁电流，其电流比也可以认为就是电流互感器的二次绕组和一次绕组之比，即knkN=N1/N2。如图1所示，一次绕组匝数（N1）较少，串接在需要测量的回路中，一次绕组流过的电流(I1)就是被测回路的电流，随着负荷的大小而变化，电流变化很大。二次绕组的匝数（N2）较多，串接在测量仪表或继电保护回路里。因测量仪表、继电保护回路阻抗很小，所以电流互感器二次绕组回路在正常工作时接近时近于短路状态。图1 交流电流互感器工作原理图光电式电流互感器工作原理仍基于电磁感应原理，其原理与结构普遍集中到有源型、无源型及全光纤型3类，如下图： 图2 有源型光电互感器 图3 无源型光电互感器 图4 全光纤型光电互感器a）有源型光电电流互感器乃是高压侧电流信号通过采样线圈将电信号传递给发光元件而变成光信号，再由光纤传递到低电位侧，进行逆变换成电信号后放大输出。高压侧电子器件的电源来源于光供电方式、母线电流供电方式、电池供电方式以及超声电源供电方式。有源型是较早期的结构，其优点是结构简单，长期稳定性较好，在现代电子器件可靠性高、性能稳定的条件下易于实现精度高、输出大的实用性产品。其缺点是取样信号顶部结构较复杂。b）无源型光电电流互感器乃是传感头部分不需要供电电源。传感头一般用法拉第磁光效应原理制成，处于地电位的光源发出的偏振光经光纤传到高压侧，并通过处于被测电流产生的磁场中。偏振光的偏振面在磁光玻璃中发生旋转，即电流信号偏振调制光波。带电流信号的光波经光纤传到地电位侧，经光电变换后放大输出。无源型结构是近年来较为盛行的，其优点是结构简单，且完全消除了传统的电磁感应元件，无磁饱和问题，充分发挥了光电互感器的特点，尤其是高压侧无电源电子器件，无温度稳定性问题，互感器运行寿命容易保证。其缺点是光学器件制造难度大，测量的高精度难以做到，且长期稳定性还存在问题。c）全光纤型光电电流互感器实际也是无源型，只是传感头即是光纤本身制成，其余与无源型完全一样。全光纤型光电电流互感器的优点是传感头结构最简单，比无源型易于制造，精度及寿命与可靠性比无源型要高，缺点是这种互感器的光纤是保偏光纤，比有源型和无源型两种互感器所采用的普通光纤特殊，要做出有高稳定性的光纤很困难，且造价昂贵。以上三种类型的光电式电流互感器，它们的输出信号是数字和模拟共存的，并且根据用途与被测量的要求设定输出路数。电流互感器准确级是指在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差。如表所示。我国GB1208-1997电流互感器规定测量用的电流互感器的测量精度有0.1、0.2、0.5、1、3、5五个准确度级；保护用电流互感器按用途可分为稳态保护用（P）和暂态保护用（TP）两类，稳态保护用电流互感器的准确级用P来表示，常用的有5P和10P。所谓额定准确限值一次电流即一次电流为额定一次电流的倍数，也称为额定准确限值系数。例如10P20表示准确级为10P，准确限值系数为20。这一准确级电流互感器在20倍额定电流下，电流互感器负荷误差不大于10%。电流互感器准确级误差限值（4）电流互感器检修维护基本要求及技术要点：1）接地的要求：对于高压电流互感器，其二次绕组应有一点接地，这样，当一、二次绕组间因绝缘破坏而被高压击穿时，可将高压引入大地，使二次绕组保持地电位，从而确保人身和二次设备的安全。应当注意的是，电流互感器二次回路只允许一点接地。若发生两点接地，则可能引起分流使电气测量的误差增大或影响继电保护装置的正确动作。根据现在继电保护的相关规 定：二次绕组的中性点应引入主控室，在保护屏处一点接地。2）二次侧严禁开路运行要求：电流互感器一次电流的大小与二次负载的电流无关。互感器在正常工作时，由于阻抗很小，接近于短路状态，一次电流所产生的磁化力大部分被二次电流所补偿，总磁通密度不大，二次线圈电势也不大。当电流互感器开路时，阻抗无限增大，二次线圈电流等于零，二次绕组磁化力等于零，总磁化力等于原绕组的磁化力。也就是一次电流完全变化为励磁电流，在二次线圈产生很高的电势，其峰值可达几千伏，威胁人身安全或造成仪表、保护装置、互感器二次绝缘损坏。另一方面，一次绕组磁化力使铁芯磁通密度增大，可能造成铁芯强烈过热而损坏。所以，电流互感器二次侧严禁开路运行。实际上，有时候电流互感器的二次开路后，并没有发生异常现象。这主要是因为一次负荷回路中没有负荷电流或负荷很轻，这时励磁电流很小，铁芯没有饱和，因此就不会产生异常现象。运行中，如果发现电流互感器二次开路，则应立即停电处理。负荷不允许停电时，应先将一次侧的负荷电流减小，然后采用绝缘工具进行处理。3）更换运行中的电流互感器及其二次线的要求：需要更换运行中的电流互感器及其二次线时，除应严格执行有关安全工作规程之外，还应注意以下几点：个别电流互感器在运行中损坏需要更换时，应选用电压等级不低于电网额定电压、电流比与原来相同、极性正确、伏安特性相近的电流互感器，并经试验合格。因容量变化需要成组更换电流互感器时，除应注意上述内容外，还应重新审核继电保护定值以及计量仪表的倍率。更换二次电缆时，电缆的截面、芯数等必须满足最大负荷电流及回路总的负荷阻抗不超过互感器准确等级允许值的要求，并对新电缆进行绝缘电阻测定。更换后，应进行必要的核对，防止接线错误。新换上的电流互感器或变动后的二次线，在运行前必须测定大、小极性。4）电流互感器在运行中应注意的事项：二次线圈与负荷必须牢固连接，每个二次线圈一点可靠接地（防止绝缘损坏，一次高压串入至二次侧）。被断开的二次回路电缆头应绝缘包扎，以免保护误动。二次回路严禁开路，在二次回路工作CT二次侧应短接，工作中必须有监护，应使用绝缘工具并站在绝缘垫上，穿长袖、使用干燥工具并戴护目镜，防止金属物品掉入，避免对人身和设备安全造成危害。CT末屏端（220kV及以上系统，改善电场分布均匀，避免悬浮电位，烧毁CT），在运行中必须接地，否则会产生高电压。退出运行检修时，一次回路应断开、二次线圈可靠短路接地，并将二次线圈与所接的二次回路完全断开。二次线圈不能用保险丝，以防开路（当温度上升熔丝易熔断，且线路故障时，故障电流大，熔丝易断）。二次侧必须一点接地，防止一次绝缘击穿，二次侧串入高压威胁人身安全，损坏设备，不允许多点接地。5）定期巡视检查及检修：电磁式电流互感器：a外观检查：高压引线、接地线、测量电缆等连接正常；本体无异常声响或放电声；瓷套无裂纹；无影响运行的障碍物、附着物等。对于充油的，要求无油渗漏，油位正常；对于充气的，要求气体密度（压力）正常； b红外热像检测：红外热像检测高压引线连接处、电流互感器本体等无异常温升。光电式电流互感器：a外观检查：高压引线连接正常；测量电缆、光纤等外观无机械损伤；整个设备无异常声响或放电声；伞裙没有任何破损，无影响设备运行的障碍物、附着物等。每月对光电流互感器的传输通道光电流、功率、奇偶校验值等参数进行监视，应无异常变化；b红外热像检测：红外热像检测电气连接处、电流互感器各部件无异常温升；c火花间隙检查（如有）：若电流传感器装备了火花间隙，应清洁间隙表面积尘，并确认间隙距离符合设备技术文件之要求。（5）电流互感器的故障处理：1）电流互感器常见异常：a渗油：顶盖渗油：首先检查顶盖螺栓是否松动并拧紧，如无效则可打开顶盖，擦净密封圈及储油柜的压合面，检查密封圈完好情况及压缩量。平板式橡皮圈宜换成O形密封圈，并均匀涂上一层密封膏，然后封盖，拧紧螺栓。瓷套下断面结合处渗油：用力矩扳手均匀拧紧螺栓，力矩控制在19.6Nm左右，如不见效，则可能是橡胶圈老化，应吊起瓷套更换橡胶圈。仍按19.6Nm力矩来控制每只螺栓的紧固力矩。二次小套管渗油：渗油轻微的，打开底板拧紧渗油套管的压禁螺母，或轻轻松开压紧螺母，取下螺母及平垫，在螺杆上缠以生料带并涂以密封膏，然后再用平垫、螺母将其压紧以防止沿螺牙渗油。油位计渗油及局部砂眼渗油：板式油位计一般用有机玻璃制成，通常34年就会开裂、渗油，应及时更换。将局部砂眼渗油处清洗干净，擦干后涂以堵漏胶，外面再涂环氧树脂，即可止渗。b二次回路开路：电流互感器的电流引线接头松动，端子损坏等引起二次回路开路时，可按以下方法处理：按表计指示，判断是仪表级还是保护级二次开路；带绝缘手套，用钳形表测各相电流值并进行比较；逐段将回路短接测量回路电流，找出故障点并处理。c电流互感器受潮：互感器受潮，一方面是由于密封不良，在温度高时，空隙内的空气因受热膨胀，部分空气被排出互感器外，而在降雨之后温度降低，互感器内空气压强降低，大量潮气进入；另一方面，即使不下雨，随环境温度变化箱体内气体压强和温度也会发生变化，互感器内外的空气随之“进”“出”，导致互感器受潮。此时应更换绝缘油，并进行真空处理，加热注油。d放电:电晕放电: 电流互感器当局部场强过大时会造成电晕放电，导致绝缘严重腐蚀、老化。发生此类故障时，应将绝缘表面与铁芯间缝隙用防晕漆或半导体垫条塞紧。局部放电: 当电流互感器内部有气孔等缺陷时，会发生局部放电，使绝缘介质逐步劣化,以致击穿。发生此类故障时，应测局部放电量不大于20pc，环氧绝缘放电量不大于100pc。2) 典型案例：500kV复兴变电站一期设备LB3-220(500)W1（沈阳变压器有限公司2000年产）油浸式TA，油色谱试验检测氢气超标，已陆续全部进行了更换。国网公司18项反措要求：对于全密封型互感器，油中气体色谱分析仅H2单项超过注意值时，应跟踪分析，注意其产气速率，并综合诊断：如产气速率增长较快，应加强监视；如监测数据稳定，则属非故障性氢超标，可安排脱气处理；当发现油中有乙炔大于110-6L/L时，应立即停止运行。对绝缘状况有怀疑的互感器应运回实验室从严进行全面的电气绝缘性能试验，包括局部放电试验。500kV复兴变电站一期设备220kV油浸式TA普遍存在串并联排发热现象，停电对接触面处理，将串并联排校正，时间长仍有发热现象。硬质串并联排因角度问题，无法满足两点之间的可靠连接，故由厂家提供铜质软连接进行更换，已解决问题。220kV王家坪变电站220kV某线路送电后，发现TA听见有“嗡嗡”声，随后又停电进行检查，发现该TA一次桩头上等电位线散股断裂，产生悬浮电位，用二次线制作等电位线连接送电后，放电声消除。2010年衡阳220kV君城变电站110kV干式TA（LGB-110型，湖南三电产）复合套管炸裂。随后停电在3天之内将110kV所有18台TA全部更换，省公司要求湖南三电的SRLGU型干式TA必须更换，存在质量问题，其他厂家不用更换。2008年500kV鹤岭变电站5022TA（LVQBT-500W2型，湖南三电2007产）B相内部故障引起母差保护动作。该TA进行二次励磁特性试验合格，一次与二次地间绝缘1000V时仅为5M，2500V时读书接近为零，说明内部绝缘已严重损坏。从SF6气体色谱分析看出，该TA的SO2浓度已严重超标，CF4含量也超过标准值，反映TA内部经受过大的电弧放电。解体检查确认为产品质量问题，在长期电场作用下，内部喷式绝缘子已局部烧坏、碳化崩裂，最终导致出现绝缘子在运行电压下击穿。二、 避雷器1、 避雷器的作用及分类：由于变电站和发电厂各种电气设备的绝缘水平远低于同级线路的绝缘水平，因此在雷雨季节，沿线路传到发电厂、变电站的高幅值电波常危及电气设备的安全，如不加保护，他们会发生放电、遭受破坏。避雷器就是一种普遍采用的侵人波保护装置，它是一种过电压限制器。过电压作用后，它又能使系统迅速恢复正常状态。从特性结构来看，避雷器分两大类型：有间隙避雷器和无间隙避雷器。保护间隙、排气式避雷器、阀式避雷器均属有间隙避雷器，氧化锌避雷器一般不需要串联放电间隙，属于无间隙避雷器。2、氧化锌避雷器的工作原理及结构结构：氧化锌避雷器是把具有优异的非线性伏安特性的氧化锌阀片，用铁盖和橡皮垫圈密封于瓷套内制成，内部装有强力弹簧将阀片压紧以防止阀片移位，并保证零件之间可靠接地。FS-6型阀型避雷器氧化锌电阻阀片的伏安特性 低压氧化锌避雷器的结构 与阀型避雷器相比，氧化锌避雷器具有以下一些优点：由于不串火花间隙，氧化锌避雷器结构简单，其体积可以缩小，而且能完全避免火花间隙放电受温度、湿度、气压和污秽等环境条件影响的缺点，所以其性能是稳定的。在氧化锌避雷器中省去了火花间隙，也就避开了火花间隙放电需要一定时延的弊端，从而大大改善了避雷器的动作限压响应特性，特别是改善了对波头陡度大的雷电侵入波过电压的抑制效果，提高了对设备保护的可靠性。氧化锌避雷器在雷电侵入波过电压消失后，实际上没有工频续流流过，这就使得它所泄放的能量大为减少，从而可以承受多次雷击，并可延长工作寿命。氧化锌避雷器通流容量较大，由于没有串联火花间隙，其允许吸收能量不像阀型避雷器那样受间隙烧伤的制约，而仅与氧化锌电阻本身的强度有关。氧化锌阀片单位面积的通流能力可达碳化硅阀片的45倍，其残压约为碳化硅阀片的1/3，且电流分布特性均匀，可以通过并联氧化锌阀片或整只氧化锌避雷器并联的方式来提高避雷器的通流容量。氧化锌避雷器的制造工艺简单，元件单一通用，造价低廉，适合于大批量生产。工作原理：氧化锌阀片具有优异的非线性伏安特性，线路正常运行时，氧化锌片流过的电流很小，可以近似认为其电流为零，当出现过电压时，氧化锌片呈现低电阻，雷电流通过阀片电阻流入大地，从而起到了保护电气设备的目的。氧化锌避雷器型号命名规则：附件：避雷器在线监测器：是串联在避雷器低压端，用来监测避雷器泄漏电流的变化、动作次数以及报知的一种设备。适用于电力系统各种电压等级氧化锌避雷器、碳化硅避雷器的运行监测。按其使用对象可分为：瓷壳或复合外套避雷器和GIS罐式避雷器用两种。 按其配套避雷器的系统标称电压可分为：35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV等。均压环：避雷器上部均压环用来改善电场分布，防止避雷器的上下节电压分布严重不均匀（220kV以上等级具有），110KV及以下一般不分节且电压低电场强度比较弱，所以不装均压环。3、避雷器的安装：根据国网公司生 (2009) 1208号文，为有效预防和减少雷电波侵入造成变电站设备损坏事故的发生，110-220kV 进出线问隔入口处装设金属氧化物避雷器。装设在变电站内的间隔入口避雷器应选用无间隙金属氧化物避雷器，其性能参数和型号应与交电站母线避雷器保持一致，避雷器的保护距离：系统标称电压(kV)安装位置设备雷电冲击耐受电压(kV)最大保护距离(m)110站内150605509i220fl50flO950105110终生出塔45055550902208507095090安装要求： （1）首先固定避雷器底座，然后由下而上逐组安装避雷器各单元（节）。（2）避雷器在出厂前已经过装配试验并合格，现场安装应严格按制造厂编号组装，不能互换，以免使特性改变。（3）带串、并联电阴的阀式避雷器，安装时应进行选配，使同相组合单元间的非线性系数互相接近，其差值应不大于0.04。（4）避雷器接触表面应擦拭干净，除去氧化膜及油漆，并涂一层电力复合脂。（5）避雷器应垂直安装，垂度偏差不大于2%，必要时可在法兰面间垫金属片予以校正。三相中心应在同一直线上，铭牌应位于易观察的同一侧，均压环应安装水平，最后用腻子将缝隙抹平并涂以油漆。（6）拉紧绝缘子串，使之紧固，同相各串的拉力应均衡，以免避雷器受到额外的拉力。（7）放电计数器应密封良好，动作可靠，三相安装位置一致，便于观察。接地可靠，计数器指示恢复零位。（8）氧化锌避雷器的排气通道应通畅，安装时应避免其排出气体，引起相间短路或对地闪络，并不得喷及其他设备。中性点避雷器的更换：根据省公司生(2009)88号文要求，要对220V主变中性点及110kV主变中性点避雷器进行优化。具体要求为： （1）220KV侧中性点保护间隙280mm，中性点PB型号：YH1.5W-146 / 320（2）110KV侧中性点保护间隙150mm，中性点PB型号：YH1.5W-73 / 1734、避雷器的年度检修项目及标准：序号项目质量标准及要求1外观检查主瓷套和底座瓷套釉面完好、无裂纹2瓷套清扫瓷套表面应清洁干净，无脏污3均压环检查完好无损伤，对中，固定牢靠4压力释放装置检查无破损或堵塞现象5高压引线检查、接线检查及紧固引线完好，连接应良好、牢固，接触面足够，螺栓锈蚀6接地线检查引线完好无锈蚀，连接处应牢固，接触面足够7放电计数器检查动作正常，无进水受潮现象，外壳无裂纹5、常见故障处理：4.1避雷器外（瓷）套或法兰出现裂纹时，应立即退出运行，更换合格备品。4.2运行或试验电压下，避雷器内部出现异常响声，应更换合格备品。4.3运行电压下的阻性电流增加1倍时，应停电检查。4.4避雷器的引下线、接地线出现烧伤断股时，应停电检查。避雷器本体试验不合格的需更换；本体试验合格的需更换损坏引线。4.5放电计数器外壳产生裂纹或内部进水受潮时，应及时更换。4.6典型案例：500kV古亭变电站#0站用变10kV洲南线线路遭雷击跌落保险及避雷器烧损。220kV麦子石变电站#1主变中压侧中性点避雷器放电计数器进水严重。江西赣东北供电公司220kV垱岭变电站“8.19”事故，10kV避雷器安装应符合国网典型设计。三、耦合电容器、阻波器、高频结合设备1、耦合电容器：作用：阻高压工频、通高频，使强、弱隔离，抽取电压供保护及重合闸，起PT作用。型号及结构：型号含义结构及外形特点：高频信号的频率范围为30500kHz，相对于50Hz工频而言，耦合电容器呈现的阻抗前者要比后者小的多，相当于短路，起到了分离工频和高频的作用。耦合电容芯装在绝缘瓷套内，并充油；还装有防止油随温度变化的钢板扩张器。工作原理：高频扼流线圈结合滤波器放电器 过电压发生时，可以放电，保护人身及设备安全放电灯泡抽取装置接地开关电力系统中通信用的高频弱电信号（如调度信号、高频保护信号等）以高压线路作为载波通道，我们都知道电容器的容抗与频率成反比，对高频信号它呈现低阻抗，而对工频信号则