高压电流互感器励磁特性测试研究

高压电流互感器励磁特性测试研究 摘 要励磁特性测试是检验电流互感器（CT）性能的重要实验，实验目的是检测CT的铁芯质量，进而判断CT二次绕组是否存在匝间短路情况，最终通过分析磁化曲线的饱和度，得到CT的误差曲线。目前，我?相关部门已对电流互感器作出了明确规定，如果继电保护装置对CT的励磁特性有明确要求，则需要对其开展励磁特性实验。 关键词高压；电流互感器；励磁特性测试 中图分类号：S977 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）18-0336-01 引言 如果电流互感器的铁芯磁通密度达到一定数值，且呈现饱和现象之后，再想增加铁芯的磁通密度就需要大幅提高励磁电流。这时的磁通密度称为饱和磁通密度，与之对应的互感器二次端子感应的电动势被称为饱和电动势。实际应用中，不同的类型电流互感器的各种参数有所区别，所以，需要通过励磁特性测试来判断电流互感器的饱和电动势是否满足现场运行使用要求。 1 CT励磁特性实验方法 1.1 工频法 所谓的工频法，就是在工频条件下对CT进行励磁特性实验。在实验过程中，保持实验电源输出电压的频率f=50Hz不变，调节其幅值，使得被测二次绕组中的电流逐渐上升，从而绘制被测绕组的励磁特性曲线。工频法原理简单，实验电源易获取且操作方便，但是为保证被测CT的安全，实验电源的输出电压不能过高，一般不超过2500V。然而，在高压输变电工程中，高电压、大变比的保护用CT在现场被大量采用。此类CT的拐点电压较高，传统的工频法难以满足实验要求。 1.2 直流法 直流法是在被测试二次绕组上增加一个恒定的直流电压，并通过实验电源使磁通逐渐上升，最终达到饱和状态，进而得到CT的励磁特性。直流法测试过程主要是通过测量和记录励磁电流，计算绕组两端的电压，最终得到互感器的磁通，之后还要根据实验过程记录的电流和得到的磁通绘制出磁通-电流励磁特性曲线。直流法的优势在于可以尽量避免互感器绕组和二次端子承受过高的电压，并且能够以正反充放电的形式得到较为完整的励磁特性曲线，但该方法不适用于三相角接的CT励磁特性实验。 1.3 变频法 所谓变频法，其采取的实验电源的输出电压频率是变化的。在励磁特性实验过程中，可以不断地降低输出电压频率，以相应地将折算至50Hz条件下的等效电压值提高至CT的拐点电压以上，从而得到被测CT的励磁特性曲线。 变频法实现CT励磁特性实验的原理是励磁阻抗的大小与电压频率成正比，因而降低频率可以降低励磁阻抗，从而能够在较低励磁电压下获得相同的励磁电流。 2 高压CT励磁特性测试 基于直流法和交流变频法的CT励磁特性测试原理如图1所示。 图1中，CT一次侧处于断开状态，操作者需要从CT二次侧施加测试信号（直流电压或交流变频电压），同时还要在CT二次侧采集二次绕组的励磁电流，进而得到施加电压与励磁电流之间的关系。此外，为了避免夹头接触对电阻产生影响，提高测试结果的准确性，在实验过程中需要避免公用夹头与二次侧连接，同时保证每一个测量导线只使用一个夹头，确保互感器二次绕组与输出、输入端口之间通过不同的夹头连接。表1是分别采用直流法和交流变频法对某1000kV高压CT励磁特性曲线进行测试的参数及结果。 表1中CT的类型、容量、变比参数均来自CT铭牌标示，直流电阻参数来自设计值。测试结果如表2所示，对于某一类型的CT，采用两种方法分别对同一绕组进行测试，反复测试3次，取其平均值如表2所示。 分析表2中的测试数据可知，使用直流法和交流法对TPY级、5P级0.2级（微晶合金）CT绕组进行测试，其结果和精度几乎一致。而对于0.2级（带电容补偿）CT绕组来说，由于其中包含电容补偿绕组，所以采用直流法测试时无法产生励磁，进而无法得到励磁特性的拐点，其励磁特性曲线表示为一条直线。此外，由于交流变频法不会受到电容补偿绕组的影响，对其施加交流电信号时，铁芯仍能正常励磁。对于TPY级CT来说，使用直流法的测试效率是交流变频法的6倍，这主要是由于直流法测试过程中，铁芯饱和速度快，测试输出频率低，单个周波输出时间长，进而导致测试时间较长，但测试结果与理论分析一致。 结语 对电流互感器进行励磁特性测试，是确保互感器性能，检验其是否符合运行需求的重要。相关工作人员在日常工作中需要根据不同类型的电流互感器采用不同的测试方法，进而得到最佳的测试结果，最终使电流互感器发挥应有的作用。 参考文献 1 杨朋威，贺鸿鹏，刘卫明，戚刚，周立超.1000kVGISTPY级电流互感器励磁特性现场测试