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一、電壓、電流互感器的概述
典型的互感器是利用電磁感應原理將高電壓轉換成低電壓，或將大電流轉換成小電流，為測量裝置、保護裝置、控制裝置提供合適的電壓或電流信號。電力系統(tǒng)常用的電壓互感器，其一次側電壓與系統(tǒng)電壓有關，通常是幾百伏～幾百千伏，標準二次電壓通常是100V和100V/兩種;而電力系統(tǒng)常用的電流互感器，其一次側電流通常為幾安培～幾萬安培，標準二次電流通常有5A、1A、0.5A等。
1.電壓互感器的原理
電壓互感器的原理與變壓器相似，如圖1.1所示。一次繞組(高壓繞組)和二次繞組(低壓繞組)繞在同一個鐵芯上，鐵芯中的磁通為Ф。根據(jù)電磁感應定律，繞組的電壓U與電壓頻率f、繞組的匝數(shù)W、磁通Ф的關系為：
1.1電壓互感器原理
2.電流互感器的原理
在原理上也與變壓器相似，如圖1.2所示。與電壓互感器的主要差別是：正常工作狀態(tài)下，一、二次繞組上的壓降很小(注意不是指對地電壓)，相當于一個短路狀態(tài)的變壓器，所以鐵芯中的磁通Ф也很小，這時一、二次繞組的磁勢F(F=IW)大小相等，方向相反。
即電流互感器一、二次之間的電流比與一、二次繞組的匝數(shù)成反比。
.2電流互感器的原理
3.互感器繞組的端子和極性
電壓互感器繞組分為首端和尾端，對于全絕緣的電壓互感器，一次繞組的首端和尾端可承受的對地電壓是一樣的，而半絕緣結構的電壓互感器，尾端可承受的電壓一般只有幾kV左右。常見的用A和X分別表示電壓互感器一次繞組的首端和尾端，用a、x或P1、P2表示電壓互感器二次繞組的首端或尾端;電流互感器常見的用L1、L2分別表示一次繞組首端和尾端，二次繞組則用K1、K2或S1、S2表示首端或尾端，不同的生產(chǎn)廠家其標號可能不一樣，通常用下標1表示首端，下標2表示尾端。
當端子的感應電勢方向一致時，稱為同名端;反過來說，如果在同名端通入同方向的直流電流，它們在鐵芯中產(chǎn)生的磁通也是同方向的。標號同為首端或同為尾端的端子而且感應電勢方向一致，這種標號的繞組稱為減極性，如圖1.3a所示，此時A-a端子的電壓是兩個繞組感應電勢相減的結果。在互感器中正確的標號規(guī)定為減極性。
4.電壓互感器和電流互感器在結構上的主要差別
(1)電壓互感器和電流互感器都可以有多個二次繞組，但電壓互感器可以多個二次繞組共用一個鐵芯，電流互感器則必需是每個二次繞組都必需有獨立的鐵芯，有多少個二次繞組，就有多少個鐵芯。
(2)電壓互感器一次繞組匝數(shù)很多，導線很細，二次繞組匝數(shù)較少，導線稍粗;而變電站用的高壓電流互感器一次繞組只有1到2匝，導線很粗，二次繞組匝數(shù)較多，導線的粗細與二次電流的額定值有關。
(3)電壓互感器正常運行時，嚴禁將一次繞組的低壓端子打開，嚴禁將二次繞組短路;電流互感器正常運行時，嚴禁將二次繞組開路。
5.電壓互感器型號意義
第一個字母：J—電壓互感器。
第二個字母：D—單相;S—三相;C—串級式;W—五鐵芯柱。
第三個字母：G—干式，J—油浸式;C—瓷絕緣;Z—澆注絕緣;R—電容式;S—三相;Q-氣體絕緣
第四個字母：W—五鐵芯柱;B—帶補償角差繞組。連字符后的字母：GH—高海拔地區(qū)使用;TH—濕熱地區(qū)使用。
6.電流互感器的型號意義
電流互感器的型號由字母符號及數(shù)字組成，通常表示電流互感器繞組類型、絕緣種類、使用場所及電壓等級等。字母符號含義如下：
第1位字母：L——電流互感器。
第二位字母：M——母線式(穿心式);Q——線圈式;Y——低壓式;D——單匝式;F——多匝式;A——穿墻式;R——裝入式;C——瓷箱式;Z——支柱式;V——倒裝式。
第三位字母：K——塑料外殼式;Z——澆注式;W——戶外式;G——改進型;C——瓷絕緣;P——中頻;Q——氣體絕緣。
第四位字母：B——過流保護;D——差動保護;J——接地保護或加大容量;S——速飽和;Q——加強型。
字母后面的數(shù)字一般表示使用電壓等級。例如：LMK-0.5S型，表示使用于額定電壓500V及以下電路，塑料外殼的穿心式S級電流互感器。LA-10型，表示使用于額定電壓10kV電路的穿墻式電流互感器。
二、電壓、電流互感器試驗步驟
電壓互感器和電流互感器共有的試驗項目
1.絕緣電阻測量
(1)試品溫度應在10-40℃之間;
(2)用2500V兆歐表測量，測量前對被試繞組進行充分放電;
(3)試驗接線：電磁式電壓互感器需拆開一次繞組的高壓端子和接地端子，拆開二次繞組，;測量電容式電壓互感器中間變壓器的絕緣電阻時，須將中間變壓器一次線圈的末端(通常為X端)及C2的低壓端(通常為δ)打開，將二次繞組端子上的外接線全部拆開，按圖2.1接好試驗線路。電流互感器按圖2.2接好試驗線路。
(4)驅動兆歐表達額定轉速，或接通兆歐表電源開始測量，待指針穩(wěn)定后(或60s)，讀取絕緣電阻值;讀取絕緣電阻后，先斷開接至被試繞組的連接線，然后再將絕緣電阻表停止運轉;
(5)斷開絕緣電阻表后應對被試品放電接地。
關鍵點：
a.采用2500V兆歐表測量
b.測量前被試繞組應充分放電
c.拆開端子連接線時，拆前必須做好記錄，恢復接線后必須認真檢查核對
d.當電容式電壓互感器一次繞組的末端在內部連接而無法打開時可不測量
e.如果懷疑瓷套臟污影響絕緣電阻，可用軟銅線在瓷套上繞一圈，并與兆歐表的屏蔽端連接。
試驗要求：
a.與歷次試驗結果和同類設備的試驗結果相比無顯著差別;
b.一次繞組對二次繞組及地應大于1000MΩ，二次繞組之間及對地應大于10MΩ。
c.不應低于出廠值或初始值的70%;
d.電容型電流互感器末屏絕緣電阻不宜小于1000MΩ;否則應測量其tanδ。
2.繞組直流電阻測量
(1)對電壓互感器一次繞組，宜采用單臂電橋進行測量;
(2)對電壓互感器的二次繞組以及電流互感器的一次或二次繞組，宜采用雙臂電橋進行測量，如果二次繞組直流電阻超過10Ω，應采用單臂電橋測量;
(3)也可采用直流電阻測試儀進行測量，但應注意測試電流不宜超過線圈額定電流的50%，以免線圈發(fā)熱直流電阻增加，影響測量的準確度。
(4)試驗接線：將被試繞組首尾端分別接入電橋，非被試繞組懸空，采用雙臂電橋(或數(shù)字式直流電阻測試儀)時，電流端子應在電壓端子的外側，見圖2.4;
(5)換接線時應斷開電橋的電源，并對被試繞組短路充分放電后才能拆開測量端子，如果放電不充分而強行斷開測量端子，容易造成過電壓而損壞線圈的主絕緣，一般數(shù)字式直流電阻測試儀都有自動放電和警示功能;
(6)測量電容式電壓互感器中間變壓器一、二次繞組直流電阻時，應拆開一次繞組與分壓電容器的連接和二次繞組的外部連接線，當中間變壓器一次繞組與分壓電容器在內部連接而無法分開時，可不測量一次繞組的直流電阻。
關鍵點：
a.測量電流不宜大于按繞組額定負載計算所得的輸出電流的20%
b.當線圈匝數(shù)較多而電感較大時，應待儀器顯示的數(shù)據(jù)穩(wěn)定后方可讀取數(shù)據(jù)，測量結束后應待儀器充分放電后方可斷開測量回路。
c.記錄試驗時環(huán)境溫度和空氣相對濕度;
d.直流電阻測量值應換算到同一溫度下進行比較。
結果判斷：
與歷次試驗結果和同類設備的試驗結果相比無顯著差別。
三、電壓互感器*的試驗項目
1.電壓變比測量(包括電容式電壓互感器的中間變壓器)
方法1：電壓表法
待檢互感器一次及所有二次繞組均開路，將調壓器輸出接至一次繞組端子，緩慢升壓，同時用交流電壓表測量所加一次繞組的電壓U1和待檢二次繞組的感應電壓U2，計算U1/U2的值，判斷是否與銘牌上該繞組的額定電壓比(U1n/U2n)相符，見圖3.1。
方法2：變比電橋法，參照儀器使用說明書進行。
2.電磁式電壓互感器介質損耗因數(shù)及電容量測量
(1)正接法
正接線的特點：
a.測量結果主要反映一次繞組和二次繞組之間和端子板絕緣的電容量和介質損耗因數(shù);
b.測量結果不包括鐵芯支架絕緣的電容量和介質損耗因數(shù)(如果PT底座墊絕緣就可以);
c.測量結果不受端子板的影響;
d.試驗電壓不應超過3kV(建議為2kV)。
(2)反接法
a.測量結果主要反映一次繞組和二次繞組之間、鐵芯支架、端子板絕緣的電容量和介質損耗因數(shù);
b.測量結果受端子板的影響;
c.試驗電壓不應超過3kV(建議為2kV)。
(3)末端屏蔽法
末端屏蔽法的特點：
a.對于串激式電壓互感器，測量結果主要反映鐵芯下部和二次線圈端部的絕緣，當互感器進水時該部位絕緣最容易受潮，所以末端屏蔽法對反映互感器受潮較為靈敏;
b.對于串激式電壓互感器，被測量部位的電容量很小，容易受到外部干擾;
C.試驗電壓可以是10kV;
d.嚴禁將二次繞組短接。
(4)末端加壓法
末端加壓法的特點：
a.不用斷開互感器的高壓端子，試驗中將高壓端接地;
b.測量結果主要是反映一、二次線圈間的電容量和介質損耗因數(shù)，不包括鐵芯支架的電容量和介質損耗因數(shù);
c.由于高壓端接地，外部感應電壓被屏蔽掉，所以這種方法有較強的抗干擾能力;
d.測量結果受二次端子板絕緣的影響;
e.試驗電壓不宜超過3kV;
f.嚴禁將二次繞組短接。
(5)串激式電壓互感器支架介質損耗因數(shù)的測量
測量接線見圖3.10，互感器放置于絕緣墊上。由于支架的電容量很小，通常只有幾十PF，所以要求介損測量儀應有相應的測量范圍。
試驗要求及結果判斷：
a.采用末端屏蔽法和末端加壓法時，嚴禁將二次繞組短接。
b.串級式電壓互感器建議采用末端屏蔽法，其他試驗方法與要求自行規(guī)定;
c.前后對比宜采用同一試驗方法;
d.交接時，35kV以上電壓互感器，在試驗電壓為10kV時，按制造廠試驗方法測得的介損不應大于出廠試驗值的130%;
e.支架介損一般不大于6%;
f.與歷次試驗結果相比，應無明顯變化;
g.繞組tgδ不應大于規(guī)程規(guī)定值。
四、電流互感器*的試驗項目
1.變比試驗
方法1：電流法
由調壓器及升流器等構成升流回路，待檢TA一次繞組串入升流回路;同時用測量用TA0和交流電流表測量加在一次繞組的電流I1、用另一塊交流電流表測量待檢二次繞組的電流I2，計算I1/I2的值，判斷是否與銘牌上該繞組的額定電流比(I1n/I2n)相符。見圖4.1
方法2：電壓法
待檢CT一次繞組及非被試二次繞組均開路，將調壓器輸出接至待檢二次繞組端子，緩慢升壓，同時用交流電壓表測量所加二次繞組的電壓U2、用交流毫伏表測量一次繞組的開路感應電壓U1，計算U2/U1的值，判斷是否與銘牌上該繞組的額定電流比(I1n/I2n)相符。
方法3：電流互感器變比測試儀(互感器伏安特性測試儀)，按說明書操作。
注意事項：
方法1：測量某個二次繞組時，其余所有二次繞組均應短路、不得開路，根據(jù)待檢CT的額定電流和升流器的升流能力選擇量程合適的測量用CT和電流表;
方法2：二次繞組所施加的電壓不宜過高，防止CT鐵心飽和
方法3：測量某個二次繞組時，其余所有二次繞組均應短路、不得開路，根據(jù)待檢CT的額定電流和升流器的升流能力選擇合適的測量電流。
結果判斷：
與銘牌和標志相符。
2.正立式電容型電流互感器介質損耗因數(shù)及電容量測量
4.2正立式電流互感器介質損耗測量接線
3.倒立式電流互感器介質損耗因數(shù)及電容量測量
(1)SF6絕緣電流互感器不要求測量介質損耗因數(shù);
(2)當二次繞組的金屬罩和二次引線金屬管內部接地而零屏外引接地時只能采用反接法進行測量;
(3)當二次繞組的金屬罩和二次引線金屬管與零屏同時外引接地時優(yōu)先采用正接法進行測量。
判斷二次引線金屬罩是否在內部接地的方法：如果用正接法測出的電容量比反接法測出的電容量小很多，就說明二次引線金屬管已在內部接地。
注意事項及結果判斷：
a.本試驗應在天氣良好，試品及環(huán)境溫度不低于+5℃的條件下進行;
b.測試前，應先測量繞組的絕緣電阻;
c.測量時應記錄空氣相對濕度、環(huán)境溫度;
d.與歷次試驗結果和同類設備的試驗結果相比無顯著差別;
e.繞組tanδ不應大于規(guī)程規(guī)定值;
f.當測量電容型電流互感器末屏tanδ時，其值不應大于2%。
4.一次繞組交流耐壓試驗
將二繞組短接并與外殼連接后接地，在一次側加壓。采用調壓器及串聯(lián)諧振裝置的試驗接線見圖4.3。
4.3電流互感器一次繞組交流耐壓試驗
注意事項：
a.耐壓試驗前確認試品絕緣電阻合格;
b.充油和充氣互感器必須靜置規(guī)定的時間(通常安裝后應靜止24小時以上);
c.絕緣油試驗合格;
d.氣體試驗合格，耐壓在額定氣壓下進行
e.耐壓試驗前后，應檢查有否絕緣損傷;
f.外施交流耐壓試驗電壓的頻率應為45-65HZ;
g.交流耐壓試驗時加至試驗標準電壓后的持續(xù)時間，凡無特殊說明者，均為1min;
h.外施耐壓試驗的電壓值應在高壓側進行測量，并應測量電壓峰值(試驗電壓為峰值/);
i.測量時應記錄空氣相對濕度、環(huán)境溫度;
j.拆開試驗設備高壓引線，測試被試繞組對其他繞組及地絕緣電阻，并與耐壓前測試值比較，耐壓后絕緣電阻不應降低。
k.試驗結束后應對被試品放電接地。
試驗要求：
a.試驗過程不應發(fā)生閃絡、擊穿現(xiàn)象;
b.外施耐壓試驗前后，絕緣電阻不應有明顯變化。
5.勵磁特性(伏安特性)曲線
(1)待檢CT一次及所有二次繞組均開路;
(2)將調壓器或試驗變壓器的電壓輸出高壓端接至待檢二次繞組的一端，待檢二次繞組另一端通過電流表(或毫安表，視量程需要)接地、試驗變壓器的高壓尾端接地，見圖4.4;
(3)接好測量用PT、電壓表;
(4)緩慢升壓，同時讀出并記錄各測量點的電壓、電流值。
(5)依次測量其他二次繞組的勵磁特性曲線。
圖片
圖4.4勵磁特性測量
注意事項：
a.試驗時應先去磁(可加交流電壓平緩升降幾次)，然后將電壓逐漸升至勵磁特性曲線的飽和點即可停止;
b.如果該繞組勵磁特性的飽和電壓高于2kV，則現(xiàn)場試驗時所施加的電壓一般應在2kV截止，避免二次繞組絕緣承受過高電壓;
c.試驗時記錄點的選擇應便于計算飽和點、便于與出廠數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)進行比較，一般不應少于5個記錄點。
試驗結果判斷：
與歷次試驗結果或與同類設備的試驗結果相比無顯著差別。
圖片
圖4.5電流互感器的勵磁特性曲線
試驗數(shù)據(jù)的判斷
5.1對試驗數(shù)據(jù)的判斷方法
(1)與出廠試驗數(shù)據(jù)或安裝交接試驗數(shù)據(jù)比較應無明顯的變化。
(2)與同類產(chǎn)品比較應無明顯的差異。
(3)與歷年試驗數(shù)據(jù)比較應無顯著的差別。
(4)試驗結果應符合相關規(guī)程的規(guī)定。
5.2數(shù)據(jù)異常的可能原因
(1)絕緣電阻下降
a.受潮;
b.外套臟污;
c.絕緣老化變質;
d.局部絕緣破損或擊穿。
(2)介質損耗因數(shù)增大
a.受潮或外套臟污;
b.外電場干擾;
c.試驗引線或接地線接觸不良造成的附加損耗;
d.電容屏半擊穿狀態(tài)形成的附加電阻;
e.內部絕緣存在局部放電缺陷;
f.絕緣老化、變質造成介質損耗增加;
g.介質損耗隨試驗電壓的下降而增加，說明電容屏絕緣材料有雜質。
(3)電容量增加
a.個別電容元件擊穿或電容屏層間絕緣存在擊穿問題;
b.電容元件或電容屏受潮;
c.采用反接線測量時高壓引線太長(引線對地電容大)。
(4)電容量減小
a.電容元件之間的連接線或電容屏引線斷線或接觸不良;
b.油浸式電容器或互感器內部缺油。
(5)直流電阻異常
a.線圈存在匝間短路;
b.線圈存在焊接或接觸不良、斷線等問題。
(6)勵磁特性異常
a.勵磁電流增加：繞組存在匝間短路，此時變比也會發(fā)生變化;
b.勵磁電流變?。豪@組存在斷線或虛焊問題。
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