电压、电流互感器的原理与试验项目

电压、电流互感器的原理与试验项目引言互感器在供配电系统中主要分为两种：电压互感器和电流互感器。在供配电系统中，大电流、高电压有时不能直接用电流表和电压表来测量，必须通过互感器按比例减小后测量。互感器的内部结构就是变压器。按照变压器的原理运行。1.电压互感器的工作原理相当于2次侧开路的变压器，用来变压，在二次侧接入电压表测量电压（可以并联多个电压表）。电压互感器的二次侧不能短路。2.电流互感器的工作原理相当于2次侧短路的变压器，用来变流，在二次侧接入电流表测量电流（可以串联多个电流表）。电流互感器的二次侧不能开路。电压表相当于电压互感器大负载（阻抗大）测量装置。电流表相当于电流互感器小负载（阻抗小）测量装置。一、电流互感器原理

电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器(以下简称电流互感器)，它的工作原理和变压器相似。电流互感器的原理接线，如左图所示。电流互感器的特点是:(1)一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流．而与二次电流无关；(2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。电流互感器一、二次额定电流之比，称为电流互感器的额定互感比：kn=I1n/I2因为一次线圈额定电流I1n己标准化，二次线圈额定电流I2n一般为5(1或0.5)安，所以电流互感器额定互感比亦已标准化。kn还可以近似地表示为互感器一、二次线圈的匝数比，即kn≈kN=N1/N2式中N1、N2为一、二线圈的匝数。电流互感器的作用就是用于测量比较大的电流。通俗的讲假如你想测400A的电流，那么要是没有400A的电度表你应该怎么办，所以你就要用电流互感器，将大的电流通过互感器变成小电流再输入电度表，互感器是有变比的，例如200/5的就是电度表的40倍，也就是说你的电流表上面显示1安培电流时，实际你所测得的电流为40安培，互感器的等级很多，有15/5、30/5、50/5、75/5等等。电压互感器原理电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同。图为电磁式电压互感器原理接线图。电压互感器本身的阻抗很小，一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁线圈。为此，电压互感器的原边接有熔断器，副边可靠接地，以免原、副边绝缘损毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。电压互感器的特点是：(1)容量很小，类似一台小容量变压器；(2)二次侧负荷比较恒定，所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，因此，在正常运行时，电压互感器接近于空载状态。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。即：kn=U1n/U2n

其中一次线圈额定电压U1n是电网的额定电压，且已标准化(如10，35,110，220，330，500千伏等),二次电压U2n，则一般为100/和100/3伏，所以

kn也标准化。电压互感器二次回路中性点接地属于保护接地。电流互感器的容量，通常用额定二次负载的功率来表示。电气仪表和电流、电压互感器的绕组的准确度数值越低越精确。电流互感器正常工作时二次回路阻抗接近于短路状态。在带电的电压互感器二次回路上作业时，必须遵守下列规定工作时戴绝缘手套、使用绝缘工具、电压互感器的二次回路必须开路。电流互感器在运行中必须铁芯及二次线圈接地。电压互感器型号由以下几部分组成

，各部分字母，符号表示内容：第一个字母：J——电压互感器；第二个字母：D——单相；S——三相第三个字母：J——油浸；Z——浇注；第四个字母：数字——电压等级（KV）。例如：JDJ-10表示单相油浸电压互感器，额定电压10KV。额定一次电压，作为互感器性能基准的一次电压值。额定二次电压，作为互感器性能基准的二次电压值。额定变比，额定一次电压与额定二次电压之比。准确级，由互感器系统定的等级，其误差在规定使用条件下应在规定的限值之内负荷，二次回路的阻抗，通常以视在功率（VA）表示。额定负荷，确定互感器准确级可依据的负荷值。电流互感器的型号由字母符号及数字组成，通常表示电流互感器绕组类型、绝缘种类、使用场所及电压等级等。字母符号含义如下：

第一位字母：L——电流互感器。

第二位字母：M——母线式(穿心式)；Q——线圈式；Y——低压式；D——单匝式；F——多匝式；A——穿墙式；R——装入式；C——瓷箱式；Z

——支柱式；V

——倒装式。

第三位字母：K——塑料外壳式；Z——浇注式；W——户外式；G——改进型；C——瓷绝缘；P——中频；Q

——气体绝缘。

第四位字母：B——过流保护；D——差动保护；J——接地保护或加大容量；S——速饱和；Q——加强型。

字母后面的数字一般表示使用电压等级。例如：LMK－0.5S型，表示使用于额定电压500V及以下电路，塑料外壳的穿心式S级电流互感器。LA－10型，表示使用于额定电压10kV电路的穿墙式电流互感器。电压互感器的常用接线方式有以下几种（1）单项式接线，可以用于测量35kV及以下中性点不直接接地系统的线电压或110kV以上中性点直接接地系统的相对地电压。（2）V/V接线是将两台全绝缘单相电压互感器的高低压绕组分别接于相与相之间构成不完全三角形。这种方法常用语中性点不接地或经消弧线圈接地的35kV及以下的高压三相系统中，特别是10kV的三相系统中。（3）用三台单相三绕组电压互感器构成YN，yn，d0或YN，y，d0的接线形式，广泛应用于3~220KV系统中，其二次绕组用于测量相间电压和相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形，供接入交流电网绝缘监视仪表和继电器用。用一台三相五柱式电压互感器代替上述三个单相三绕组电压互感器构成的接线，除铁芯外，其形式与图3基本相同，一般只用于3~15KV系统。（4）三相三绕组五柱式电压互感器，其一次绕组和主二次绕组接成星形，并且中性点接地，辅助二次绕组接成开口三角形。故此种电压互感器可以测量线电压和相对地电压，辅助二次绕组可以介入交流电网绝缘监视用的继电器和信号指示器。一些现有电流互感器产品认识一般互感器的主绝缘有干式和油浸式两种，目前，10kV及以下的互感器，大都做成干式的绝缘结构，15kV以上的大都做成油浸式的绝缘结构。具体到现场接触到的有：SF6电流互感器、充油式电流互感器、10kV固体电流互感器和电磁式电压互感器、电容式电压互感器倒置式SF6电流互感器实例及其示意图（充气式）充油瓷套管式电流互感器实例及其结构示意图（充油式）1-膨胀器2-视察窗3-连接片4-一次出线端子

5-瓷套6-油箱7-二次出线盒

8-接地螺栓9-放油阀门固体电流互感器及其示意图（干式）1-接线端子2-硅橡胶伞裙3-箱体4-二次绕组假如你选的电流互感器是400/5的，就相当于线路上是400A时，你电流互感器输出的电流是5A。其它变比也是依此推。

你互感器是150/5,电流表是100/5

如果你从表上读到是3

则总的线路电流是150*100*3/(5*5)=1800A

二、互感器计算计算：某110KV线路距离保护I段定值Zϕ=3Ω/ph,电流互感器的变比600/5，电压互感器的变比110/0.1。因某种原因电流互感器的变比改为1200/5，试求改变后第I段的动作阻抗值。解：该定值的一次动作值Zϕ×nTV/nTA=3×1100/120=27.5Ω/ph,改变电流互感器变比后的I段动作阻抗值为Zϕ＇×nTA/nTV=27.5×240/110=6Ω/ph,改变后第I段的动作阻抗值6Ω/ph1．电压互感器在投入运行前要按照规程规定的项目进行试验检查。例如，测极性、连接组别、摇绝缘、核相序等。2．电压互感器的接线应保证其正确性，一次绕组和被测电路并联，二次绕组应和所接的测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈并联，同时要注意极性的正确性。3．接在电压互感器二次侧负荷的容量应合适，接在电压互感器二次侧的负荷不应超过其额定容量，否则，会使互感器的误差增大，难以达到测量的正确性。4．电压互感器二次侧不允许短路。由于电压互感器内阻抗很小，若二次回路短路时，会出现很大的电流，将损坏二次设备甚至危及人身安全。电压互感器可以在二次侧装设熔断器以保护其自身不因二次侧短路而损坏。在可能的情况下，一次侧也应装设熔断器以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一次系统的安全。5．为了确保人在接触测量仪表和继电器时的安全，电压互感器二次绕组必须有一点接地。因为接地后，当一次和二次绕组间的绝缘损坏时，可以防止仪表和继电器出现高电压危及人身安全。6、电压互感器副边绝对不容许短路。三、注意事项四、常规的电流互感器试验项目(1)

绕组的绝缘电阻测量；

(2)

绕组的介质损失角tg和电容量测量；

(3)

油中溶解气体的色谱分析；

(4)

交流耐压试验；

(5)

局部放电测量；

(6)

极性检查；

(7)

各分接头的变比检查；

(8)

校核励磁特性曲线；

一、绕组的绝缘电阻测量

（1）试品温度应在10－40℃之间；

（2）用2500V兆欧表测量，测量前对被试绕组进行充分放电；

（3）试验接线：电磁式电压互感器需拆开一次绕组的高压端子和接地端子，拆开二次绕组，；测量电容式电压互感器中间变压器的绝缘电阻时，须将中间变压器一次线圈的末端（通常为X端）及C2的低压端（通常为δ）打开，将二次绕组端子上的外接线全部拆开，按图2.1接好试验线路。电流互感器按图2.2接好试验线路。（4）驱动兆欧表达额定转速，或接通兆欧表电源开始测量，待指针稳定后（或60s），读取绝缘电阻值；读取绝缘电阻后，先断开接至被试绕组的连接线，然后再将绝缘电阻表停止运转；

（5）断开绝缘电阻表后应对被试品放电接地二）交流耐压试验

1）全绝缘互感器应按本标准附录一规定进行一次绕组连同套管对外壳的交流耐压试验。

2）对绝缘性能有怀疑时，串级式电压互感器及电容式电压互感器的中间电压变压器，宜按下列规定进行倍频感应耐压试验： ①倍频感应耐压试验电压应为出厂试验电压的85%。 ②试验电源频率为150Hz及以上时，试验时间t按下式计算：

t=60×100/f

式中t——试验电压持续时间(s)；

f——试验电源频率(Hz)。

3）试验电源频率不应大于400Hz。试验电压持续时间不应小于20s。

电压互感器变比检查方法1：电压表法待检互感器一次及所有二次绕组均开路，将调压器输出接至一次绕组端子，缓慢升压，同时用交流电压表测量所加一次绕组的电压U1和待检二次绕组的感应电压U2，计算U1/U2的值，判断是否与铭牌上该绕组的额定电压比（U1n/U2n）相符，见图3.1表法三）各分接头的变比检查

方法2：变比电桥法，参照仪器使用说明书进行。电流互感器变比检查方法1：电流法

由调压器及升流器等构成升流回路，待检TA一次绕组串入升流回路；同时用测量用TA0和交流电流表测量加在一次绕组的电流I1、用另一块交流电流表测量待检二次绕组的电流I2，计算I1/I2的值，判断是否与铭牌上该绕组的额定电流比（I1n/I2n）相符。见图4.1方法2：电压法方法3：电流互感器变比测试仪（互感器伏安特性测试仪）四）测量电压互感器一次绕组的直流电阻

（1）对电压互感器一次绕组，宜采用单臂电桥进行测量；

（2）对电压互感器的二次绕组以及电流互感器的一次或二次绕组，宜采用双臂电桥进行测量，如果二次绕组直流电阻超过10Ω，应采用单臂电桥测量；

（3）也可采用直流电阻测试仪进行测量，但应注意测试电流不宜超过线圈额定电流的50%，以免线圈发热直流电阻增加，影响测量的准确度。

（4）试验接线：将被试绕组首尾端分别接入电桥，非被试绕组悬空，采用双臂电桥（或数字式直流电阻测试仪）时，电流端子应在电压端子的外侧，见图2.4

（5）测量电压互感器一次绕组的直流电阻值，与产品出厂值或同批相同型号产品的测得值相比，应无明显差别。

5）换接线时应断开电桥的电源，并对被试绕组短路充分放电后才能拆开测量端子，如果放电不充分而强行断开测量端子，容易造成过电压而损坏线圈的主绝缘，一般数字式直流电阻测试仪都有自动放电和警示功能；

（6）测量电容式电压互感器中间变压器一、二次绕组直流电阻时，应拆开一次绕组与分压电容器的连接和二次绕组的外部连接线，当中间变压器一次绕组与分压电容器在内部连接而无法分开时，可不测量一次绕组的直流电阻。五）测量35kV及以上互感器一次绕组连同套管的介质损耗正切值tgδ1、交接性试验标准要求

1）电流互感器：

①介质损耗角正切值tgδ(%)不应大于表8.0.4-1的规定。

表8.0.4-1

电流互感器20℃下介质损耗角正切值tgδ(%)

额定电压(kV) 35 63～220 330 500

充油式 3 2

充胶式 2 2

胶纸电容式 2.5 2

油纸电容式 1.0 0.8 0.6

②220kV及以上油纸电容式电流互感器，在测量tgδ的同时，应测量主绝缘的电容值，实测值与出厂试验值或产品铭牌值相比，其差值宜在±10%范围内。

2）电压互感器：

①35kV油浸式电压互感器的介质损耗角正切值tgδ(%)，不应大于表8.0.4-2的规定。

表8.0.4-2

35kV油浸式电压互感器介质损耗角正切值tgδ(%)

温度(℃) 5 10 20 30 40

tgδ(%) 2.0 2.5 3.5 5.5 8.0

②35kV以上电压互感器，在试验电压为10kV时，按制造厂试验方法测得的tgδ值不应大于出厂试验值的130%。

2、试验仪器：3、试验内容及步骤介质损耗因数tgδ值及电容量测量：用正接法测量一次绕组对末屏的介损质及电容量，试验电压为10kV。用反接法测量末屏对二次绕组及地的介损值，试验电压为2kV。正接法（如下图所示）：把介损仪高压输出引线的屏蔽线夹(黑色线夹)接至被试电流互感器的高压侧，介损仪上CX引线线心（红色线夹）接至被试电流互感器的末屏上；反接法（如下图所示）：把介损仪高压输出引线的线心（红色线夹）接至被试电流互感器的末屏上。以上确认接线无误后开始给介损仪上电—打开电源开关—打开高压输出开关－选择内输出—调整输出电压—开始测试。六）测量电流互感器的励磁特性曲线

（1）待检CT一次及所有二次绕组均开路；