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互感器励磁试验基础理论及其注意事项,互感器励磁试验基础理论及其注意事项 技术威果展矛伍薜技术协作信息20l4 (24)总第1187互感器励磁试验基础理论及其注意事项刘英梅李绍忠中国华能海勃湾发电厂摘要电磁式互感器负责将一次系统的高电压、大电流变为二次系统的低电压和小电流，是电力系统中的重要元件之一在暂稳态时的传变优劣对二次系统产生重要影响。 文章就互感器励磁试验基础理论及其注意事项进行了分析。 关键词互感器励磁试验；注意事项一1，其 一、引言电磁感应式互感器利用电磁感应原理工作，利用一次侧与二次侧的电磁联系，实现电参量的变换。 工作原理与常用的变压器是相同的，将一次侧不易直接应用的电气量，变换成二次侧容易使用的电气量。 实现变换的量如果是电压就称为电磁式电压互感器，如果变换的是电流则称为电磁式电流互感器。 二、电磁式互感器励磁特性试验l试验目的检定互感器铁芯性能，可以根据励磁特性曲线确定是否出现铁芯材料不合格或者是否有胆间短路等故障；根据测得的励磁特性曲线可以判断系统中是否发生了铁磁谐振现象，并且可以帮助找到铁磁谐振出现的原因以及解决铁磁谐振的方法；实际应用中在不同的时刻对互感器进行励磁特性试验可以帮助工作人员确定二次侧的绕组线圈间是否有漏电问题。 2试验的分类和方法。 在实际工作中，工作人员采用如下图的试验接线图，进行励磁特性试验并且根据试验的目的将励磁特胜试验进行如下分类型式试验是为了检验产品性能能否满足技术规范的全部要求，将外施正弦电压作用在二次侧，测试电压应包台20、50, 6、80。 l00、120的额定电压及相应于额定电压因数下的电压值，在这些电压基础下，测量励磁电流的大小。 根据测出的电压、电流值做出相应的励磁曲线。 互感器在投入使用前，国家和行业有相关规定要求必须进行出厂试验以及现场的交接试验。 除此以外，还要适时的进行定期检查排查故障，这种试验就是例行试验也被成为预防性试验。 接线原理图如下图所示，进行试验时，同样在二次侧施加正弦电压。 测量点与型式试验是相同的，需要注意的是测量完毕，要注意将结果与式试验相对照，一般要求误差不能3励磁试验存在的问题。 实际工作中，经常出现误差超过上述要求的30的限值，且不同测量温度下测试结果差别较大。 一般情况下，温度越高，励磁电流越小，温度越低，励磁电流越大。 即气温较低时试验结论为不合格，而气温升高后试验结论为合格，这又寸安装、试验、运行人员造成困惑。 又因此类设备一股在室内运行，温度恒定，且温度数值较高，实际运行时并无安全隐患，多年以来逐渐对该条规定产生怀疑。 三、互感器励磁试验基础理论及其注意事项 (一)电磁式电流互感器电磁式电流瓦感器工作时，其二次侧的绕组与测试电流表及继电器相连，电流表和继电保护装置的线圈阻抗都不大，使得电流互感器几乎工作于短路状态；其一次侧的绕组与被测电路是串接的，线圈的距数相对二次侧非常的少，一次侧绕组中的电流不受二次侧绕组电流的影响，只与被测电路中的电流有关。 电流互感器中有个非常重要的参量称为额定互感比，即次侧和二次侧的电流之比。 一次绕组中的额定电流在计算中取其标准值，二次绕组中的额定电流取定值5A、lA或者05A，因此，额定互感比也是标准值。 在数值上它等于一次绕组和二次绕组的阻数比。 需要注意的是电流互感器应用时二次侧一定不能开路，二次侧如果路则二次侧线圈中没有电流流通，二次侧原本的去磁通的效果就碱小了，一次侧的电流就全部转化为励磁电流，铁芯非常容易出现饱和现象，磁通也会升高。 系列的问题。 l电磁式电流互感器的特点。 一是绝缘的要求比较高，互感器的体积非常大，一一旦铁芯饱和，将带来一68。 价钱比较高。 电磁式电流互感器的造价与绝缘材料及结构联系紧密，随着电压幅值的升高，绕组间采用的是油纸或者气体填充达到绝缘的效果，显然幅值的升高无论对材料本身还是制造工艺都会带来榴应的难度，进而增加制造成本。 串级绝缘的方式应用在超高压中，根据经验，电压等级升高一级造价将升高三倍。 二是测量准确度无法满足，测量准确度与测量误差成反比，测量误差越大则测量准确度越低。 随着一次侧电压幅值测量值的不断升高，而二次侧绕组电压幅值几乎不变，高压侧和低压侧的压差增大，为了降低绝缘要求只能增大磁路。 磁路的增大却会引起测量误差的增大，因为测置误差与磁路长度的平均值是正相关。 虽然原理h讲电磁式电流互感器的二次侧对测量的影响非常小，但是实际中二次侧回路的输出功率不能完全忽略。 那么对于通过铁芯相连的次侧和二次侧就会产生相互的影响，二次侧对一次侧的影响就不能完全忽略不计了，测量结果也就相应的不准确了。 在电力系统中使用的测量用电流互感豁的准确度大多限于Q3级。 除此以外，故障，一次侧的非周期分量的电流就会导致铁芯饱和，进而影响到测最的准确度。 三是电磁式电流互感器存_T作时要求二次侧绝对不能开路。 这是因为如果二玖侧出现了开路故障，那么一一次的电流就通过铁芯的电磁变换在二次侧形威高电压，如果测试工作人员在不知晓故障的前提下，仍然进行工作，不仅会对测试人员的人身造成伤害，设备本身也会受到损坏，严重时可能导致爆炸事故，那样损失就不可估量了。 2防止电磁式电流互感嚣饱和的措施。 一是限制短路电流。 对原何的电压等级不高的系统采取线路改造，将其中的较高电压幅值的线路实行分列运行，达到限制短路电流的目的。 供电可靠性会因为分列运行而降低，为了解决这一问题可以通过自动投切后备电源来补救。 新建的高压系统中，添加串联电抗器达到限制短路电流的目的。 二是增大保护级电流互感器的变比。 一次侧的负荷电流并不能决定保护级电流互感器的变比。 匝数比应该取决于旦发生短路伍薜技术协作信息安装处的短路电流的最大值，除此以外还要考虑互感器的负载能力以及铁芯的饱和情况。 在选择变比过程中，并不是变比越大保护准确率越高。 变比的增大会带来系列的运行问题，增大保护装置的二次侧和与其相连的继电保护装置的运行维护难度。 三是减小电流互感器的二次负载。 (1)优先选择额定功率比较小的继电保护装置。 微型继电保护装置中的互感器功率是传统电磁式继电保护装置中互感器功率的近l6倍，功率越小，耗电量就越小，从节能角度考虑应选用功率较小的继电保护装置。 (2)尽可能将继电保护装置就地安装。 电流互感器的耗能只要是由于二次侧的绕组阻抗，如果将其安装在测试地点，可以缩短电缆线的长度，从而减小绕组阻抗，互感器的负载就减小，同时可以避免将出现铁心饱和。 随着电缆线长度的缩短，二次侧回路相应变得简单，输电系统的稳定性得到了保障。 但是，这其中也会出现一些问题，因为测试地点往往环境恶劣，安装在测试地点的继电保护装置具备更好的安全眭和可靠性。 由于测试地点的电磁千扰较强，而继电保护装置主要是靠电磁感应原理工作，这就要求装置具有良好的抗电磁干扰能力。 四是尽可能选择铁芯抗饱和性能好的继电器。 (1)采用对电流饱和不敏感的保护原理或保护判据。 铁芯越容易饱和的互感器性能相对而言越差。 不同的继电设备的工作依据是备不相同的。 由于在工作中相位比较容易调整，所以依据前者判断的性能会更好。 电流又分为正序分量和负序分量。 依据前者判断的不如依据后者判断的抗饱和性能好。 但是依据正序分量判断的互感器也有自己的优点，比如动作精度高、能够自动识别三相对称故障等。 (2)用对电流互感器饱和不敏感的数字式保护装置。 采用根据电流瞬时值判别的电流互感器抗饱和的性能比较好。 因为根据平均值或者有效值判别的互感器动作误差比较大，而电力系统要求的精确性较高。 根据全电流判别的互感器抗饱和的性能也比较好，这是因为有动作延迟的保护装置，电流中的谐波会对保护装置的动作作用比较小。 (3)有效地利用电流不饱和段的信息。 在电流互感器饱和之前提前采用识别装置进行饱和识别，从而达到抗饱和的功能。 电流换向之后不会立即达到饱和，短路发生后也要经过一段时间才能达到饱和，所以可以在这段时间内达到有效的识别。 间断角取决于正负峰值之差，因此，储能电容或者无源低通的滤波器添加到系统中达到使峰值一减小的目的就可以使之缩小了。 (二)电磁式电压互感器电磁式电压互感器利用电磁感应原理制成，具有容量较小，长期稳定运行的特点，并且在正常运行状态下近乎为空载状态。 电压互感器的绕组阻抗非常小，当二次侧发生短路故障时，短路电流瞬间增大会烧坏绕组。 其又被称为电磁感应式电压互感器。 根据内部绝缘材料的不同可分为树脂绕注绝缘式互感器、油浸式互感器还有$F6气体绝缘式电压互感器1电磁式电压互感器特点。 一次侧和二次侧相对独立，重点是保证二次侧负荷不能影响电网电压。 同时需要注意的是，二次侧上的负荷一般是不变的。 测量仪表接在二次侧。 除此以外，继电器的电压线圈也与电磁式电压互感器的二次侧相接。 由于两者的阻抗都比较大，所以使得互感器几乎工作在空载状态。 注意电压互感器二次侧不允许短路，因为短路电流很大，会烧坏电压互感器。 2电磁式电压互感器误差特隐形恶化的原因分析。 (1)额定容量不足引起电压互感器误差特性恶化。 开发设计人员往往更注重互感器本身的特生要求，缺乏对计量知识的了解，从而不能合理的选取额定容量；对这个测量结构的布线及各种计量仪表的参数缺乏实际的了解，没有参考具体的文献得到准确参数，导致在计量过程中出现大的误差；工作态度不认真，不能充分了解整体的设备数量以及由于疏忽、不严谨造成重要的遗漏。 额定容量在计量设备安装时就已经确定了。 但是随着电网的拓展，电网中原有的继保设备、各种测量仪表已不能满足需求，新型的电压变送器、功率变送器、电压监测设备等等都需要添加。 上述设备中有些需要电压互感器供能，而如果只接入其中的某一分支会造成互感器相间不平衡。 新设备的不断接入，导致了总的实际容量远超过最牵刀设计的额定容量，负责接入的人员事先没有了解最初设计，同时也没有和管理人员很好的沟通。 这些都直接导致了接入容量超过额定容量。 进而引发一系列的安全事故。 (2)谐波引起电磁式电压互感器误差特_生的恶化。 系统在应用过程中经常添加整流设备和换流设备，这些设备都是非线性的。 这些非线性设备的接入往往会造成电力系统中谐波的出现。 电磁式电压互感器广泛应用在中低压系统中，当发生谐波故障时，由于电磁式互感器自身的结构参数，高次谐波引起附加误差。 当铁心不饱技术成果展矛和、一次侧线圈漏抗较小、互感器负荷较小时，附加的误差很小，但是当互感器负荷非常大时，误差会迅速地恶化。 误差恶化的变化率受偶次谐波影响更大。 误差变化率与正弦波畸变率成正比。 一般情况下，改变接线方式可以达到改善电压互感器误差特性的效果，但是谐波环境下的误差特陛却无法采用同样的方式改善。 当短路容量变大、运行方式增大时，畸变程度会减小。 奇次谐波比偶次谐波的含量在电力系统中要多。 对于某次含量最大的谓波分量，谐波分量中位于该序组之后的衰减速度与次数成正比，其余序组的衰减速度则会非常决速。 实验中，电压互感器的误差特性以及测量装置的误差都会对实验结果产生较大的影响。 (3)电力系统过电压引起电压互感器误差特生恶化。 一旦系统中的频率达到谐振频率，就会出现谐振现象，进而导致谐振过电压、过电流的出现。 这种现象往往出现在开关操作或者发生短路故障时，除非外施条件使谐振条件不再满足，否则这过程会持续很长时间。 单相接地是电力系统中最常见的故障，一旦发生该故障，故障相电压为零。 而非故障相的电压升高，导致中i生点电压不再为零。 在单相接地瞬间，形成电弧，电弧一旦媳灭，会引起铁芯饱和，进一步加深了中性点电压的不稳定性。 当发生输电线路断开，断路器单相操作或者溶断器单相溶断事故时，导致中性点不接地。 系统在非全相状态下运行，这极易造成系统出现谐振过电压。 上述均可能引起电磁式电压互感器严重超差。 当发生单相短路接地故障时，中J生点不接地系统能够在故障状态下持续运行，过电压和过电流导致仪器设备的温度升高，严重时可能烧毁设备。 (4)长期的热作用使电压互感器铁芯磁导率下