电流互感器范文

导语：如何才能写好一篇电流互感器，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】电磁式电流互感器；电子式电流互感器

国家电力局了最新信息，全国用电量到 2020 年可达到 7.7 万亿千瓦时，同时发电机容量大约是 16 亿千瓦。然而我国的用电量还在不断增加，为了满足用电需求，我国将全面投入到智能化、大型化电力系统的建设中。“十二五”期间，我国将建设 5000 个智能变电站，而且这些变电站是将风能、潮汐能、太阳能、核能等新能源转换成电能的重要支柱。随着变电站网络设备的自动化不断提升，电子式电流互感器作为低压侧数据处理系统源头的设备。其测量结果的精确程度，获得的结果是否可靠，都影响着电网网络的稳定、经济、安全有效地运行。

1 电流互感器的作用

电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。安在开关柜内，是为了要接电流表之类的仪表和继电保护用。每个仪表不可能接在实际值很大的导线或母线上，所以要通过互感器将其转换为数值较小的二次值，在通过变比来反映一次的实际值。

2 传统的电磁式电流互感器

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。

长时间以来，在电流计量和继电保护方面，带铁心的传统型电磁式电流互感器占据着主要位置。但是其内部结构中含有铁心，使得传统电磁式电流互感器存在无法克服的缺点：

（1）若高压母线的电势很高时，对传感线圈的绝缘性要求就会非常高。这样使得传感线圈的体积非常大，制作成本也会相应的变得很高；

（2）传感线圈容易发生铁磁谐振现象；

（3）工作时，电磁式电流互感器会产生大量的热，这些热量不容易散出去，因此有易燃、易爆等诸多问题存在；

（4）由于存在铁芯，使得高压母线通过大电流时，感应线圈存在铁磁饱和，使得测量结果产生误差，而且容易损坏设备。

光纤技术、数字信号处理（DSP）和电子电路的发展，使得电子式电流互感器输出的模拟信号转换成数字信号，由光纤传输被测信号，从根本上解决了高压侧数据变换系统的电磁干扰及设备绝缘问题。相比于新型的电子式电流互感器，传统的电磁式电流互感器的差距主要有三个方面：

（1）设备接口方面。在微型计量设备的输入端口，要求的被测电流比较小。传统的电流互感器的输出端口不能直接连在低压侧数据处理设备的输入端，两者要通过信号控制单元进行连接。

（2）安全方面。电力系统中电压等级的提高，给操作人员的生命安全带来更大隐患。而且传统的电流互感器无论充气或充油，都易发生爆炸，开路电压更易使人的生命受到威胁，特别是1200kV以上的电压。

（3）价格方面。随着测量范围不断的增大，传统的电磁式电流互感器的设备尺寸越来越大，内部结构愈加的繁琐，令测量设备显得笨重，并且占用了很大的空间。增加了设备的运输、安装、维护等方面的难度，而且测量设备的成本也有很大的增长。

3 电子式电流互感器

根据IEC和GB/T标准，明确指出电子式电流互感器可分为以下几类：

（1）光学电流互感器。是指采用光学器件作被测电流传感器，光学器件由光学玻璃、全光纤等构成。传输系统用光纤，输出电压大小正比于被测电流大小。由被测电流调制的光波物理特征，可将光波调制分为强度调制、波长调制、相位调制和偏振调制等。

（2）空心线圈电流互感器。又称为Rogowski线圈式电流互感器。空心线圈往往由漆包线均匀绕制在环形骨架上制成，骨架采用塑料、陶瓷等非铁磁材料，其相对磁导率与空气的相对磁导率相同，这是空心线圈有别于带铁心的电流互感器的一个显著特征。

（3）铁心线圈式低功率电流互感器（LPCT）。它是传统电磁式电流互感器的一种发展。其按照高阻抗电阻设计，在非常高的一次电流下，饱和特性得到改善，扩大了测量范围，降低了功率消耗，可以无饱和的高准确度测量高达短路电流的过电流、全偏移短路电流，测量和保护可共用一个铁心线圈式低功率电流互感器，其输出为电压信号。

与电磁式电流互感器相比，电子式互感器具有如下的一系列优点：

（1）绝缘性能优良，造价低。绝缘结构简单，随电压等级的升高，其造价优势愈加明显。

（2）在不含铁芯的电子式互感器中，消除了磁饱和.铁磁谐振等问题。

（3）电子式互感器的高压侧与低压侧之间只存在光纤联系，抗电磁干扰性能好。

（4）电子式互感器低压侧的输出为弱电信号，不存在传统互感器在低压侧会产生的危险，如电磁式电流互感器在低压侧开路会产生高压的危险。

（5）动态范围大，测量精度高。电磁感应式电流互感器因存在磁饱和剧题，难以实现大范围测量，问时满足高精度计量和继电保护的需要。电子式电流互感器有很宽的动态范围，额定电流可测到几百安培至几千安培，过电流范围可达几万安培。

（6）频率响应范围宽。电子式电流互感器已被证明可以测出高压电力线上的谐波，还可进行暂态电流、高频大电流与直流电流的测量。

（7）没有因充油而产生的易燃，易爆等危险。电子式互感器一般不采用油绝缘解决绝缘问题，避免了易燃、易爆等危险。

（8）体积小、重量轻。电子式互感器传感头本身的重量一般比较小。据前美国西屋公司公布的345kV的光学电流互感器（OCT），其高度为2.7m，重量为109kg。.而同电压等级的充油电磁式电流互感器高为6.1m，重达7718kg，这给运输与安装带来了很大的方便。

（9）可以和计算机连接，实现多功能，智能化的要求，适应了电力系统大容量、高电压，现代电网小型化、紧凑化和计量与输配电系统数字化，微机化和自动化发展的潮流。

4 电子式电流互感器的发展趋势

（1）国际电工委员会关于ECT标准的出台，以及我国己经酝酿起草的ECT国家标准，预示着ECT的产品化应用已初步具备了行业规范，为ECT的市场化提供了基础平台。

（2）经过几年的电网改造，电网的综合自动化水平得到了很大提高，对相应的网络瞬态保护提出了更快速的要求。随着电网的扩大，输电线路越来越长，传统的电流互感器已经无法满足距离保护的瞬态特性要求，预计在未来5-10年中，ECT会在各种电压等级的电网中大量安装和使用。

（3）国内外研究单位对ECT的技术进行了近30年的探索，无论在实验室还是在现场挂网试运行，都己积累了一定的经验，特别是基于采样线圈配光纤型的ECT已经具备了产品化的条件。

（4）国内外不少企业斥资投入ECT制造领域，也推动了ECT的市场化应用进程。

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Abstract： Current transformer， a kind of special transformer， is mainly used for converting the high voltage and high current in power system into low voltage and low current according to a certain proportion， and supplies current to the coil of measuring device and relay protection； it realizes the isolation between a device and the two device. The working principle is similar to the transformer； the difference is that in the core of the transformer， the alternating current AC voltage main magnetic flux is generated by a current in primary winding ends. The current transformer is mainly used for high voltage and high current in power system according to a certain proportion into low voltage， low current， no matter what the primary side current is， and the two sides are generally 5A. It is used for supplying instrument， relay protection as measurement and protection.

关键词： 电流互感器；特殊变压器；低电压；小电流；应用

Key words： current transformer；special transformer；low voltage；low current；applications

中图分类号：TM452 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）26-0026-02

1 电流互感器基本介绍

电流互感器是一种特殊变压器，原理图如图1所示。铁芯内的交变主磁通在电流互感器的二次绕组内感应出相应的二次电动势和二次电流。由于一次绕组和二次绕组绕制于同一个铁芯故被同一交变主磁通所交链，所以在数值上一次绕组和二次绕组的电流和匝数积应相等，即I1n1=I2n2，所以I1/I2=n2/n1=K，K称为电流互感器的变比。

2 电流互感器使用注意事项

①电流互感器的联接线必须采用2.5mm2的铜心绝缘线联接，有的电业部门规定必须采用4mm2的铜心绝缘线。

②电流互感器的二次绕组有一个绕组和二个绕组之分，若有二个绕组的，其中一个绕组为高精度（误差值较小）的一般作为计量使用，另一个则为低精度（误差值较大）一般用于保护。

③电流互感器一次侧绕组有单匝和多匝之分，LQG型为单匝。而使用LMZ型（穿心式）时则要注意铭牌上是否有穿心数据，若有则应按要求穿出所需的匝数。注意穿心匝数是以穿过空心中的根数为准，而不是以的匝数计算（否则将误差一匝）。

④电流互感器安装时，应注意极性（同名端），一次侧的端子为L1、L2（或P1、P2），一次侧电流由L1流入，由L2流出。而二次侧的端子为K1、K2（或S1、S2）即二次侧的端子由K1流出，由K2流入。L1与K1，L2与K2为同极性（同名端），不得弄错，否则若接电能表的话，电能表将反转。

⑤电流互感器安装时，应考虑精度等级。精度高的接测量仪表，精度低的用于保护。选择时应予注意。

⑥电流互感器安装时，应将电流互感器的二次侧的一端（一般是K2）、铁芯、外壳做可靠接地。以预防一、二侧绕组因绝缘损坏，一次侧电压串入二次侧，危及人身设备安全。

⑦运行中的电流互感器二次侧决不允许开路，在二次侧不能安装熔断器、刀开关。这是因为电流互感器二次侧绕组匝数远远大于一次侧匝数，在开路的状态下，电流互感器相当于一台升压变压器。根据有关资料显示，其电压值可达1000V左右，危及工作人员安全。所以在一次侧有电流的情况下，二次侧没有采用相应短接措施，绝对不允许施工，（电流互感器在工作时近似处于短路状态，故可将K1、K2直接短接并接地）。

3 电流互感器的应用

3.1 交流电流的测量

设备是否运行在额定电流值，设置电流测量装置是必要的技术措施。有关规定40KW以上的设备，必须装设电流表进行监控。交流电流的测量有直接测量和经电流互感器扩大测量的方式。直接测量就是将适当的电流表串接电流回路上。

①如图2所示，采用一台电流互感器测量三相平衡线路中的电流。电流互感器选择的是以电流表量程依据，而电流表的量程则是根据负载电流的实际值，应占电流表总量程的2/3至满度值之间。比如一台设备额定电流为100A，则选择满度值为150A的电流表。此时电流互感器的互感比则应选150/5A，电流表也相应选比值为150/5A的电流表。读数时则以表指示值直读。

②如图3所示，采用二台电流互感器，接成不完全星形，用以测量三相平衡或不平衡线路中的三相电流。

③如图4所示，采用三台电流互感器，接成完全星形接法，用以测量三相平衡或不平衡线路中的三相电流。

3.2 交流电能的测量 为了扩大交流电能表的量程，工厂最常用的是采用电流互感器的方法来扩大量程。

①如图5所示，是采用单相电能表加电流互感器的测量方法。可用于测量三相平衡或单相电能计量。

②如图6所示，是采用二元件三相三线有功电能表，加二个电流互感器的测量方法。可用于测量三相平衡或不平衡线路中的电能计量。

③如图7所示，是采用三相四线有功电能表，加三个电流互感器的测量方法。可测量三相平衡或不平衡线路中的电能计量。

3.3 电力拖动线路中的保护 大功率电动机中的过载保护，往往由于电流大，没有相应的热继电器，在这样的情况下，一般采用加装电流互感器的方法来解决。其实质是将大电流变换成小电流用5A以内的热继电器足可满足过载保护的要求，如图8所示。

以上几种应用电路，仅供参考。随着电气智能化的发展，电流互感器的应用方式也会越来越多，不管采用那种应用方式，电流互感器在应用运行中，都要严防配置不当或接线错误，以避免事故的发生。

参考文献：

[1]胡忠发.通过氢含量分析诊断电流互感器故障[J].科技咨询导报，2006（20）.

[2]黄黎明.一起220kV变压器的故障分析[J].科技创新导报，2008（22）.

[3]张健.电力系统中变压器故障相关问题分析[J].魅力中国，2009（22）.

[4]王洪滨，兰永良，周敏.在线式UPS的故障分析[J].科技创新导报，2011（11）.

[5]侯育皖.110kV电力变压器接地故障分析与处理[J].沿海企业与科技，2009（09）.

[6]谭香.发电机内部故障分析及相应的保护方式[J].科技经济市场，2007（12）.

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1、电流互感器的配置：为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器等回路中均设有电流互感器。对于中性点直接接地系统，一般按三相配置；对于中性点非直接接地系统，如负荷对称，保护灵敏度满足要求，按两相配置，否则按三相配置。

2、用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧，以减轻内部故障对发电机的损伤。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装于发电机中性点侧。

3、对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。若有2组电流互感器，且位置允许时应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中。

（来源：文章屋网 ）

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关键词：电流互感器；测试；诊断

中图分类号：TM514 文献标识码：A

电流互感器是输变电系统中的重要一次设备。其运行稳定直接关系到电力系统安全。为保证运行中的电流互感器安全可靠，运行过程中的诊断和维护极为重要。本文所陈述的电流互感器为油浸式绝缘。其主绝缘是由电缆纸或皱纹纸按一定规律包扎在一次或二次绕组上浸渍变压器油构成的。这种绝缘在长期运行过程中会缓慢地老化。在运行过程中通过有效地测试诊断程序，对电流互感器的健康状况进行判断，将绝缘有问题的电流互感器及时退出运行，避免爆炸事故产生。同时也保证电力系统的安全运行。

1.日常检查

1.1 电流互感器部件的检查

日常主要采取目视的方法检查运行中电流互感器。一般为是否有漏油检查，金属件防腐检查、瓷套外观检查、接地状况检查，最重要的就是检查膨胀器的状况。正常运行的电流互感器内部应该是微正压，依据膨胀器的状态可初步判断电流互感器的运行状况，见表1。

1.2 发热检查

发热检查对于发现电流互感器的热缺陷或过热点非常有效。可以及时发现接触点接触不良问题造成的过热或者局部缺陷造成的温升过高。通过红外温度仪器可以直观地观测电流互感器一次导电体或者其他部位的温度。温度过高应立即退出运行进行检查。

2.停电测试

电流互感器在投运前以及运行后每隔3～6年都应该在停电时进行绝缘性能的测试，测试主要有以下几种：

2.1 绝缘电阻测量

依据电流互感器的设计，绝缘电阻应该在一次绕组与地之间测试。测试前将瓷套表面进行清理并干燥，测得的直流电阻应该是开始测试10min时的直流电阻值R10。测得的电阻值应折算到20℃的电阻值。

一般新出厂的电流互感器绝缘电阻应该为800GΩ，对于测得绝缘电阻不大于150GΩ的，应判定为电流互感器绝缘问题。

2.2 O化系数测量

极化系数的测量即在第15s和第60s所测得的绝缘电阻的比值。即

Fa=R60/R15或Fa=i15/i60

极化系数是判断电流互感器绝缘状况的参数之一，它是基于湿度、绝缘的年限、介质类型以及绝缘系统的方式。通常随着绝缘内湿度以及年限的增加，极化系数接近1。当极化系数接近1.7时，应判定为电流互感器的主绝缘不适宜继续运行。

2.3 电容和介质损耗因数（tanδ）测量

运行中的电流互感器至少在10kV下测量电容和介质损耗因数。测量结果与出厂值进行比对。一般如果介质损耗因数值高于出厂值的1%，说明电流互感器的绝缘状况较差。介质损耗因数在不同的温度测量的值，应按如下公式折算到20℃：

tanδ（20）=tanδ（θ）・e-α（θ-20）

其中α依据如下公式进行计算：

θ和tanδ为温度和相应的介质损耗因数。

2.4 局部放电测量

局部放电测量可以直观地判断出电流互感器绝缘的质量。在油纸绝缘中的局部放电会导致绝缘的最终崩溃。产生局部放电的同时会伴随产生声波并会导致变压器油的分解而产生气体。由于过电压、产品内部缺陷或绝缘内部湿度过高产生的局部放电最终会导致绝缘的局部损坏。

投运后的电流互感器复试局部放电时预加电压按标准应是额定工频试验电压的80%。

局部放电测量时干扰一般要求小于3pC，而在变电站现场的干扰过高而无法测量。需要将产品运至专业的试验室进行测试。

2.5 变压器油的检查

电流互感器绝缘用变压器油中析出气体的数量和成分可以进行测量。测量结果与GB/T7595-2008进行比对。可以预见，电流互感器在运行期间油中所含气体会有微量增加。这种增长是绝缘老化的反映。

有些情况下，未投运的电流互感器变压器油中也会出现一些气体。这些气体是固体绝缘、防腐保护或粘接时用的胶释放出来的。

测量气体含量同时也应该进行互感器油中水分含量的测量。新品电流互感器油中水分一般在5～10ppm之间。其含量在运行期间不应有变化。

建议电流互感器运行6个月至1年内进行一次变压器油检验分析。之后每隔3～6年要进行一次。

变压器油色谱分析结果可以判断电流互感器运行时的状况。较小强度的局部放电会产生甲烷、乙烷和大量的氢气，电弧放电会产生乙炔。如果发现这些气体的含量超过规定的限值或明显变化，则应密切注意其运行状况或将电流互感器退出运行。

3.电流互感器的在线监测

日常检查和停电检查只能检查电流互感器绝缘老化情况。但这种方式很难查明和防止一些快速事故的发生。快速故障只能通过在线监测才能发现。但是，电流互感器用在线监测方法仍处于研发阶段，其效果还需要进一步证明。

3.1 测量主绝缘泄漏电流

监测电流互感器的泄漏电流。通过电流互感器接地装置测量电流互感器对地泄漏电流。在绝缘击穿的开始，泄漏电流会非常明显地增大，如果适时地发现采取措施就可以避免电流互感器恶性事故的发生。但由于准确测量非常不易，这种方式还未被广泛地应用。

3.2 变压器油的在线监测

在线监测分析电流互感器中变压器油的气体含量。但这种方式更适合运行时变压器油在箱体内循环的变压器。对于变压器油静止的电流互感器测量效果受到限制。而且这种装置相对于电流互感器本身造价也相当高。

结论

按照要求对运行中的电流互感器进行预防性试验，可有效反映电流互感器的健康状况。及时发现有问题，采取有效措施，避免恶性事故发生，减少直接和间接损失。同时研究在线监测的新途径，可以准确、及时反映出电流互感器的运行状况。保证电力系统安全稳定运行。

参考文献

[1]魏朝晖.油浸倒置式电流互感器设计[J].变压器，2000，37（9）：6-9.

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[关键词]电流互感器；P1（L1）与P2（L2）端；安装；方向；开关线路侧；母线侧；

中图分类号：F65 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0048-02

序言：

为了取得高压电路中的电流供保护、计量等使用，变电站采用了可将较高电压、较大电流变为较低电压、较小电流的电流互感器。早期变电站安装的电流互感器，有装在开关母线侧的，也有装在开关线路侧的。有的电流互感器一次P1（L1）指向母线端，有的电流互感器一次P1（L1）指向线路端。那么，电流互感器一次P1（L1）指向哪端较完备呢？电流互感器装在开关的哪一侧较好？我国制造的电流互感器，均为减极性的。一般油绝缘电流互感器一次的P1（L1）端与上铁帽是绝缘（或通过小避雷器绝缘）的，而P2（L2）与上铁帽相连（或用导引线与上铁帽相连），见图1。此时，若电流互感器上铁帽发生接地（电流互感器外绝缘闪络），相当于电流互感器的P2（L2）端发生接地。由于P1（L1）端在整个电流互感器外露设备中所占的面积很小，因此，在电流互感器发生外绝缘故障98%均呈现为电流互感器的P2（L2）端故障。

1.电流互感器一次P1（L1）端与P2（L2）指向不同端的分析

油绝缘电流互感器一次P1（L1）端指向母线或线路哪种较完备，回答这一问题的出发点，应以前述分析的电流互感器发生外绝缘故障时的P1（L1）端与P2（L2）端呈现的故障机率而定。即：P2（L2）端呈现的故障机率大（98%）；P1（L1）端呈现的故障机率小（2%）。同时，还应根据一次系统的不同接线方式而定。单（或双）母线接线方式，电流互感器装在开关线路侧时，P1（L1）端应指向母线侧（本开关侧）。见图2。

正确的安装接线应该是P1（L1）端与电源侧（即母线侧）相连，P2（L2）端与线路侧相连。错误的接法是P1（L1）端接线路侧，P2（L2）端接母线侧。下面的图3、图4是电流互感器一次端子和二次绕组的接线方式（图三是110kV线路；图四是220kV线路）。

1.1 分析当电流互感器一次绕组U型电容芯底部绝击穿时P1（L1）、P2（L2）不同接法的动作情况。

这个部位因为场强集中且不很均匀，出故障的机会还是相对较多，110kV线路（见图3）P1（L1）端接母线侧，P2（L2）端接线路侧，当电流互感器一次绕组U型电容芯底部绝击穿，这时线路保护动作切除故障。P2（L2）端接母线侧，P1（L1）端接线路侧，当电流互感器一次绕组U型电容芯底部绝击穿，线路保护不能切除故障，母差保护动作，扩大了停电范围。220kV线路（见图四）P1（L1）端接母线侧，P2（L2）端接线路侧，电流互感器一次绕组U型电容芯底部绝击穿，线路保护和母线保护都将动作动切除故障，存在保护重叠提高了可靠性。P2（L2）端接母线侧，P1（L1）端接线路侧时线路保护和母差保都将拒动，由上一级保护动作切除故障，扩大停电范围，存在保护死区的问题，我觉得故障点的切除将是很混乱的，对于电力系统安全稳定运行不利。

1.2 分析电流互感器闪络时情况

P1（L1）端与储油柜绝缘，P2（L2）端与储油柜等电位，当电流互感器外绝缘闪络时，此时实际相当于非绝缘的P2（L2）端对地短路，这时110kV线路、220kV线路都将是线路保护动作切除故障。若P2（L2）端接母线侧，此时110kV线路、220kV线路将是母差保护动作，扩大停电范围；如果按正确的接法即P2（L2）端接线路侧，则应是线路保护动作，只是本条线路停电。该类电流互感器故障已在韩村河站1999年11月18日得以证实。1999年11月18日12时48分，韩村河站2212A相电流互感器带电水冲洗时，发生电流互感器上铁帽与底座外绝缘闪络，2212纵联方向、纵联距离保护动作，A相开关掉闸，重合未出掉三相，切除了A相电流互感器故障。试想，若电流互感器的P1（L1）与P2（L2）端接反，将造成220kV母差保护动作，扩大事故，后果极为严重。

如上所述，电流互感器一次端子的安装方向非常重要，否则将存在严重隐患。在华北电力科学研究院编写的《火电厂及电力系统反事故技术措施汇编》上册电气部分第94页关于互感器事故措施第十条的论述，“为避免电流互感器电容芯底部击穿事故时扩大事故影响范围，应注意一次端子L1和L2的安装方向及二次绕组的极性连接方式要正确，以确保母差保护正常投入运行”。另外在电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施管理规定（试行）第8.8条的规定“多绕组电流互感器及其二次线卷接入保护回路的接线原则如下：（1）装小瓷套的一次端子应放在母线侧。（2）保护接入的二次线卷分配，应特别注意避免当一套线路保护停用（为了试验）而线路继续运行时，出现电流互感器内部故障时的保护死区。”

2.电流互感器装在开关的哪一侧合理

见图5，我们分别分析电流互感器在开关不同侧的利与弊，并对其进行比较。

2.1 对线路保护而言

CT装在开关线路侧：

1.非线路全部保护2.开关与CT间为线路保护的死区

CT装在开关母线侧：

1.保护线路全部2.开关与CT间为线路保护的超动区

结论――CT装在开关母线侧好。

2.2 对母线保护而言

CT装在开关线路侧：

1.可保护母线全部⒉开关与CT间为母线保护的超动区

CT装在开关母线侧：

1.非母线全部保护2.开关与CT间为母线保护的死区

结论――CT装在开关线路侧好。

2.3 保护死区的比较

CT装在开关线路侧：

线路保护死区，可由母线保护动作迅速切除故障，虽然故障范围扩大，但对整个电网影响小

CT装在开关母线侧：

母线保护死区，只能靠上一级电源端后备保护动作切除故障。因而故障扩大范围大，故障存留时间长，极易引起系统振荡，严重时酿成电网事故

结论――CT装在开关线路侧好

综合以上分析得出结论，电流互感器装在开关线路侧比装在母线侧要好。

3.母联开关电流互感器的接线方式

一般母联开关的电流互感器大多装在5#母线侧，此种接线，电流互感器的P1（L1）端应指向4#母线侧（母联开关侧）。见图6。此接线开关与电流互感器间为4#母线差动保护的超动区，5#母线差动保护的死区。为了减少这两个区，必须采用电流互感器本身故障时，5#母线差动保护动作，切除故障的此种接线。

⒋变压器P1（L1）与P2（L2）端的指向分析

主变压器三侧电流互感器，高、中压侧电流互感器装在开关的主变压器侧，低压侧电流互感器装在开关的母线侧，由于低压侧采用的是干式穿管电流互感器，可不考虑P1（L1）与P2（L2）端指向。但是，高、中压侧P1（L1）端均应指向母线侧（本开关侧），见图7。此种接线，可使电流互感器安装处主变差动保护内的保护范围最大化。

总结

综上所述，电力系统采用独立的电流互感器时，单（或双）母线接线之线路电流互感器（含旁路及主变出线），最好装在开关的线路侧；油绝缘电流互感器的P1（L1）端，必须指向本开关侧。这两点，希望望变电站设计、安装单位应加以重视。运行、修试及继电保护部门应严格验收， 防止电流互感器安装地点及P1（L1）端方位错误时，一旦发生电流互感器本身故障而扩大保护动作范围，造成不必要的停电。对于正在运行的未按正确地点及P1（L1）端正确方位安装的油绝缘电流互感器，应借停电机会，多方配合及时改正。

参考文献

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关键词：电流互感器；油色谱；故障处理

引言

现有的电气试验方法在一般情况下，尚不能及时有效的发现电流互感器内部的潜伏性故障，但是实测表明，电流互感器在发生故障前，在内部析出多种气体，通过油色谱分析进行判断，可以及时发现隐患，从而避免设备缺陷和故障继续发展或者发生事故。本文介绍了一例500kV电流互感器该类故障的分析研究情况。

1 发现故障经过

2011年6月3日，油务人员在对某变电站500kV Ⅰ、Ⅲ母线分段电流互感器油样进行年检时，发现C相油色谱试验氢气达到5400µL/L，总烃达到589µL/L，未发现乙炔、乙烯，初步判断设备出现故障，可能存在或引起放电，立即向上级汇报。为了进一步确认，当日下午又现场采集油样进行化学试验，此时氢气达到8920µL/L，总烃达到601µL/L, 确认故障现象已非常严重。

2 设备情况

该相电流互感器型号为：LB3-500W1，厂家为：沈变互感器厂，投运日期为：2001年3月12日。设备投运以来，运行良好，高压试验及化学试验均未发现问题，2009年曾因缺油而进行抽真空注油，事后进行过化学试验，成绩合格。2010年进行年检时，也未发现问题。

3 试验分析

从油色谱试验数据分析，氢气、总烃较多（主要是甲烷），不存在乙烯、乙炔，有可能为受潮引起，具体数据见下表（表一）：

6月4日，电气试验人员到达现场对该相电流互感器进行了绝缘电阻及介损试验，试验成绩合格，试验数据见下)从以上几组数据可以看出，该电流互感器油中氢气、总烃、水分均超标，油介质损耗因数也超标，确认故障为设备油中水分含量过高引起。

4 故障成因分析

电流互感器油中含有过多水分时,水分在电场作用下发生电解作用,并且水又与铁发生化学反应,都可产生大量的氢气。如右式：Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2表中数据水分及氢气大量存在就表明了这个可能性。

这些水分的来源有几个可能：（1）电流互感器密封不良，进水受潮。由于该相电流互感器已经运行10年，其底座胶圈可能存在老化情况或者金属膨胀器密封不严导致外界空气中水分进入油中；（2）检修不当。2009年对该电流互感器更换金属膨胀器时，由于现场条件所限，换油后真空脱气不充分，油纸间隙中残存气泡；现场带油电焊补漏；另外吊芯干燥未采取真空干燥工艺等，都是检修后新的致氢原因。（3）更换的金属膨胀器带来的水分。金属膨胀器采用的金属是不锈钢等，它们在加工时吸附的氢未得到处理，在油的浸泡和电场的作用下释放出来了，而且释放的速度非常快，该相电流互感器是在抽真空后第三年才发现氢气超标，因此应该不存在此种可能，而前两种可能性较大。

5 故障处理

为保证彻底消除设备隐患，同时不影响系统运行，公司决定对500kVⅠ、Ⅲ分段电流互感器全部予以更换，6月6日更换后，电气试验人员对设备进行了试验，试验成绩均合格，可以投入运行。

6 运行中的建议

对于目前存在较多的全密封油浸式电流互感器，若其运行时间较长，针对这类设备，除了要加强日常巡视，保证例行试验项目按期完成符合规程要求外，还要注意开展进行对设备的红外检测，这都有助于及时发现故障，以便及时采取应对措施。另外若发现设备氢气超标，可结合设备检修对油进行真空热油循环，可收到良好的效果。

参考文献：

[1] DL/T722-2000，变压器油中溶解气体分析和判断导则[S].

[2] DL/T596-1996，电力设备预防性试验规程[S].

作者简介：

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关键词：电磁式电流互感器 误差 改进

Abstract: the current transformer is a kind of commonly used relay protection and the system of the equipment, widely used in electric power production. In this paper, combining with the working principle of the electromagnetic current transformer and the equivalent circuit, the error of current transformer is analyzed by influencing factors, and discusses some measures and methods of reducing error.

Keywords: electromagnetic current transformererror improvement

中图分类号：TM452文献标识码：A

一、电磁式电流互感器的原理

电磁式电流互感器在电力系统被广泛应用，它是利用电磁感应原理，通过铁芯耦合将高压大电流变换为低压小电流。电磁式电流互感器的原理与变压器类似，由一次元件、二次元件及铁芯组成。

电流互感器的一次绕组和高压回路称为一次回路，从二次绕组到保护装置或测量表计及连接导线称为二次回路。一二次绕组间没有电气联系，它们之间有很高的绝缘，这样既可以防止保护装置被高压击毁，又使继电保护维护人员避免发生人身触电事故。一二次绕组都绕在一个铁芯上，它们之间没有电的联系，通过磁的耦合传递能量。

一次回路决定一次绕组参数，一次电流可认为是固定值。电流流过一次绕组时，铁芯中产生与一次电流I1同频率的磁通Ф1,磁通交连一次和二次绕组的线匝。当磁通穿过二次绕组线匝时，由于磁通本身的作用产生感应电势。如果二次绕组经过某些负荷，即经过与其连接的二次回路闭合，在感应电势的作用下就有电流流过。根据楞次定律，流过二次绕组的电流在铁芯中产生交变磁通，由于磁通叠加的结果，铁芯中的合成磁通。合成磁通是在电流变换过程中从一次绕组向二次绕组传输电能的转换环节。即满足，若电流变换过程铁芯中没有能量消耗，则称为理想电流互感器。

二、电流互感器的误差

电流互感器不可避免地存在励磁电流，因而与的相位不完全相同，于是造成了电流数值误差和相位误差。

互感器在测量电流时所出现的数值误差，是指测量值与一次电流的实际值之差，并用一次实际电流值的百分数表示。

电流互感器的电流数值误差一般是负值，只有采取误差补偿措施才可能出现正值电流误差。

电流互感器的相角差是指二次电流旋转后与一次电流之间的相位差。相位差可以是正也可以是负的，此误差很小。

复合误差是在稳态时，一次电流与二次电流之差的有效值。复合误差通常以一次电流有效值的百分数表示。

三、影响电流互感器误差的因素及减小误差的方法

（一）励磁电流对误差的影响

励磁电流减少，则数值误差和相角差均减少，所以应尽量减小励磁电流以降低误差。影响励磁电流的因素有：铁芯材料及尺寸、二次负载大小和性质以及电网频率等。制造电流互感器,首先采用高导率的磁性材料,其次增大磁路面积,缩短磁路长度,并使铁芯工作在磁感应强度不高的情况下,或采用特殊线路和结构提高准确度。

（二）一次电流对误差的影响

一次电流增大时，数值误差和相角差均减小。当一次电流从零逐渐增大到一次侧额定电流的100%～120%时，误差会减小。但如果一次侧电流继续增大，数倍于额定值时，由于电流互感器磁路饱和，数值差和角差都迅速增大。为此，使用电流互感器时，应尽量使一次电流接近其额定电流。

（三）二次负载对误差的影响

在二次电流不变的情况下，二次阻抗增大将使二次感应电动势增大，从而使磁通增加，铁芯损耗增大，误差增大，当负载阻抗大小不变，但功率因数降低时，会使比差增大，相角差减小。

（四）线圈路径和匝数对误差的影响

二次绕组路径的影响:二次绕组的路径越大，二次绕组本身的阻抗越小，可以使误差减小。

绕组匝数的影响:线圈匝数对误差的影响特别明显。这是因为匝数的增加将提高激磁阻抗，从而使励磁电流减小。误差与二次线圈的匝数平方成反比。但是随着线圈匝数的增加，而路径不变的时候，二次线圈的阻抗也会随之增加，二次线圈的内阻增大，在一定程度上限制了误差的减小。即使这样，增加线圈的匝数，即增加互感器的额定安匝数，对减小电流互感器的误差仍然有效。因此准确度高的互感器，安匝数一般也比较大。安匝数增加以后，比差绝对值减得多，角差绝对值减的少;比差曲线陡度下降得多，角差曲线的陡度下降的少。但是二次线圈匝数的增加，一次线圈的匝数也要按比例增加，这就不仅大大增加了线圈的用铜量，而且还使得制作的工艺变得复杂，绝缘问题也会变得突出。所以从经济的观点出发，线圈的匝数应该是越小越好，最好能使用一匝的线圈，这就是单匝穿心式电流互感器。

（五） 平均磁路长度对误差的影响

误差与平均磁路长度成正比。铁芯的磁路长度，主要决定与铁芯的内径，而铁芯的内径的大小，必须保证能装下一次和二次线圈以及它们之间的绝缘。在满足这个要求下，应该尽可能地缩小铁芯的内径，即减小铁芯的磁路长度。铁芯的磁路长度越小，越节省铁芯材料。同时，铁芯的磁路长度越小，误差也越小;如果对误差的要求不变，则反过来可以缩小铁芯的尺寸，节省材料。当互感器的安匝数很小，也就是铁芯内径本来就比较小时，铁芯内径的选择对平均磁路长度，也就是互感器的误差影响越大。

(六) 铁芯截面积S对误差的影响

误差与铁芯的截面积成反比，原因是提高了激磁阻抗使减小。虽然，增加铁芯截面积可以减小误差，但是实际上随着铁芯截面积的增大，铁芯的磁导率会有所下降，铁芯的平均磁路长度增大，二次线圈的内阻抗增大，这些因素会限制误差的减小，甚至在某些情况下，截面积的增大，不仅不会减小误差，而且反而会使误差增大，这就白白的浪费了材料。铁芯截面积的形状也影响互感器的误差，这是因为在相同截面积下，铁芯越厚，平均磁路长度越短，而铁芯的厚度和宽度相同时，每匝线圈所用的铜线也就最小，内阻也最小。因此在设计时必须正确选择厚度h和宽度b的比例关系。对于叠片铁芯，一般选择厚度h稍大于宽度b即可。而环形铁芯的内径比外径小，绕制成的铁芯线圈的宽度比厚度增长块，所以一般选择1.5b h2b比较合适。这样既能保证每匝线圈的用铜量比较少，内阻小，而且铁芯的平均磁路也不至于过长。

（七） 铁芯材料对误差的影响

我们知道，误差与铁芯导磁率成反比，磁性能直接决定了单位励磁磁势和损耗角。实际上在保证电流互感器测量准确度等级不变的前提下，如果铁芯的磁导率增大，就可以缩小铁芯的尺寸，而铁芯尺寸的缩小，又会提高铁芯中的磁密，反过来提高铁芯的磁导率，再反过来缩小铁芯的尺寸。总之，铁芯的磁性能越好，铁芯的尺寸就会越小，对于准确等级越高的互感器越显得重要。

总之，影响电流互感器测量准确度的诸因素之间的关系是紧密联系相互制约的，任何一个有利因素的扩大都不是无限制的，都要与其它因素相互结合进行，力求最佳效果。

四、 结论

为了提高测量准确度以及继电保护装置的可靠性，仅仅依靠提高互感器本身的设计性能是不够的，还必须保证选择合适规格的电流互感器，使其按标称的准确级工作，进而利用互感器的工作原理可采取各种措施用以减小互感器误差，使之工作于最佳状态。

参考文献：

[1] 马南林，电流互感器1 0％误差曲线试验、绘制及校核．水电站机电技术第28卷第6期．2005年l2月

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【关键词】电流互感器 选型 配置

某县供电公司10kV高供高计用户在2011年以后竣工送电的其计量CT的精度是0.2S级的，2010年以前竣工送电其计量电流互感器CT的精度是0.2级，10kV高供低计用户和380V低压用户中在2011年以后竣工送电的其计量CT的精度为0.5S级的，2010年以前竣工送电的其计量CT的精度是0.5级。为了掌握用电计量CT是否在规定的精度内工作，该县的供电公司对一年的最高和最低负荷典型日内24个整点负荷进行了分析，具体的日期是：年最低日负荷2010年4月20日、2011年4月20日和年最高日负荷05年8月10日、06年8月7日，用户数据来自用户电量采集系统的用户整点电量。由于有好多的用户在这四个典型日中数据不全，只能尽量选取相同类别的用户数据进行统计与分析，因此最终选择了452户包括机关、学校、写字楼和酒店等14类用户进行分析。依据《测量用电流互感器检定规程JJG313-1994》中对误差限制的规定，选取了1.15%、5%、20%、60%、120%作为用户计量CT负载率实测点。下面就分析一下用户计量电流互感器（CT）负载率.

1 用户计量CT负载率分析

（1）在选取的452户用户中，计量CT最低负载率低于1.15%的户数为179户，占到总数的39.6%。而负载率低于1.15%持续时间较长的时间段是0：00-6：00之间，如果选取0.2s级CT计量，用户大约有39.6%的都不能满足计量精度要求。366户的计量CT最低负载率低于5%，占到总用户的81%。其计量CT最低负载率低于5%的时间在23：00到次日7：00之间持续时间更长些。如果选取0.2级CT计量，约有81%的用户在夜间都不能满足计量精度需求。综上得出用户的计量方式和计量CT变比的选择有问题。在来根据数据分析一下最高负载率，在452户用户中有224户计量的最高负载率在20%-35%，占总数的49.6%，也就是说有一半的用户最高负载率都在20%-35%这个区域内；最高负载率在35%以下的用户有271户，占总数的60%；最高负载率在15%-50%的用户有349户占总数的77.2%；最高负载率在60%-120%的有46户占总数的10%，其中单电源运行39户占总数的8.9%；双电源运行有7户占总数的1.55%。在这七户中如果总负荷都由一路电源供电，有三户的计量CT最高负载率超过额定值120%。这三户中，一户是某医院其计量CT是按没有母联配置的，但是该用户却加了母联致使其计量CT最高负载率达到了138.6%应该更换它的计量CT。一户是某事机关，该户高压没有母联，其CT最高负载率与单路用户相同。还有一户国家机关，它的计量最高负载率达到120.33%，后来新建了一个配电室，分担了老配电室部分负担，计量CT偏小问题得到了解决。对计量CT最高负载率的分析得出60%的用户在夏季最高负荷的情况下计量CT工作在额定值的35%以下。由此得出：在一路电源带总负荷的情况下，有60%的用户计量CT最高负荷率达到70%，显然达不到CT额定值120%，所以缩小CT变化能提高计量精度。

（2）分类用户计量CT负载率的分析说明有将近一半的用户最高。先说一下学校，采集到数据的23所中小学校，其计量CT最低负载率低于1.15%的占60.9%，比总体平均值（39.6%）高出21.3个百分点；计量CT最高负载率低于CT额定值20%的占56.5%；计量CT最高负载率大于CT额定值60%的用户为零。从上述的数据可以看出学校类的用户计量CT负载率都是比较低的，当学生放学完全离开学校后，在晚上十一点到次日早上六点，这段时间内，用电负荷基本上就是食堂冰箱、外边路灯、冬季用的锅炉等基础用电设备，在这段时间内用电负载率是特别低的，在收集的数据中82.6%的学校类用户计量CT工作在额定负载率的5%以下。所以像这种学校类用户不能选用0.2级计量CT。

直销居民小区，在该县供电公司辖区内选出具备抄表远程采集功能的居民直销28户进行分析，在双电源供电的情况下，其计量CT最低负载率低于1.15%的占居民直销的35.7%，与总体水平39.3%相差无几。用户CT最高负载率低于其额定值35%的有75%的用户。计量CT最低负载率在5%以下的有89.3%的用户。这说明比较多的此类用户的计量CT变比偏大，严重影响了计量的精确度，应该对0.2级计量CT进行更换。

2 用户计量CT达不到规定精度的原因及对策

（1）因为取消增容贴费后不需要再交纳供电贴费，为提高供电的可靠性，用户选择了过高的利用系数，盲目的提高变压器的设计容量，致使计量CT变比配置过大了，还有就是单路电源供电用户按变压器额定容量或者低压用户报装容量配置计量CT变比。10kV双路电源供电并有高压母联的用户，按报装变压器总容量额定负载的75%-85%配置每路计量CT的变比，因为单母线分段运行方式供电的可靠性高，所以被作为用户的正常供电方式，每路电源只带总容量的一半。也造成计量CT变比配置较大。

（2）低压用户和高供低计的高压用户，它的季节性负荷应单独计量，比如空调负荷还有冬季采暖负荷应该单独加装CT计量，这样季节性负荷表计CT工作状态处于1%-120%的负载率和0之间，这样的接线方式可以提高非季节性负荷计量CT的负载率，消除了CT长时间处于负载率0-1%的状态，也就提高了计量的准确性。而对于10kV双路供电大容量且有季节负荷专用变压器的用户，也应该在高压侧单独加装计量装置，就可以降低主供计量CT的变比，这样一来就可以解决其负载率太低而影响计量的准确度问题。根据《电能计量装置技术管理规程》（DL/T448-2000）要求，更换掉用于贸易结算的0.2级计量CT，选用s级计量CT。对已经运行或者新装的10kV用户和低压用户分别换装或者安装0.2S级、0.5S级计量CT，将计量准确度由额定一次用电负荷的5%-120%扩展到1%-120%扩大了计量范围。对于超大容量的用户，可以选用新型宽量程计量CT扩大准确计量范围，比如选用0.01S级CT用于计量。季节性用电较多的用户选用二次烧组具有抽头的多变化CT，随着季节变化可调整计量CT的抽头使其负载率在1%-120%的范围。

3 总结

结合用户实际负荷情况，可采取上述方法。但是要避免计量CT变比太大或者太小的错误导致的计量不准确。

参考文献

[1]DL/T 448-2000.电能计量装置技术管理规程[S].

[2]JJG 314-1994.测量用电流互感器检定规程[S].

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关键词：电子式电流互感器；高压侧电源；供能电路

前言

传统的电磁式电流互感器对于当前电力系统传输容量不断加大，而且电压等级不断提升的情况其适用性越来越差，使电力系统的发展带来了一定的制约作用。在这种情况下，开发电子式电流互感器则具有必然性，由于于其通过利用光通信及微电子技术，并采用新型的传感原理，有效的规避了传统电力互感器所存在的不足之处，利用数字信号进行输出，确保了电力系统安全、稳定的运行，不仅实现了成本的节约，而且也实现了对二次设备的优化。目前数字化变电站的建设更是需要以电子式互感器和光纤通讯网作为其基础，所以电子式电流互感器在当前电力系统运行了具有极为重要的意义。

1 电子式电流互感器类型及特点

1.1 无源式

无源式电子式电流互感器是不需要电源供电的光电电流和电压测量的装置，利用磁光晶体和光纤作为传感器，而且光纤不仅可以作为信号传输通道，而且也可作为传感元件，由于无源式互感器其种类较多，所以利用了较多的物理效应。

1.2 有源式

有源式电子式电流互感器其是以电子器件为其传感头，同时需要在一次侧提供电源，利用一次侧的采术传感器来进行取样，信号通道以光纤为主，将一次侧的光信号在地面进行处理后将其还原为被测信号。这种有源式的互感器具有非常好的绝缘性和抗电磁干扰性，而且不仅制造成本得到了有效的降低，而且无论是体积还是重量都有所减小，而且能够更好的将常规电流测量装置的优势有效的发挥出来，利用电子器件作为传感头，有效的规避了传统传感头光路复杂及对温度及振动敏感的问题。由于在有源式电流互感器上所采用的电阻和电容器件都是沿用了传统的器件，具有更高的精确度，而且结构更为简单，易与实现与计算机的联通，更具有实用性。

2 电子式电流互感器的设计思想

2.1 基本原理

电子式电流互感器共分四个模块传感头、光纤传输、信号接收单元、电子式互感器校验仪，而传感头又是由Rogowski线圈、小信号铁芯CT、A/D采样及温度补偿、电能供应四个部分组成。

小信号铁芯CT根据国家标准GB1208-1997对电流互感器的规定，对于测量通道，应保证在小于1.2倍额定电流的情况下能够实现正常测量，误差在规定的范围之内；铁芯采用硅钢片或超微晶合金材料，环形穿心结构，没有气隙、漏磁少。

A/D转换电路是整个传感头的核心部分，它的要求是A/D转换器件功耗小、采样率足够高；线圈输出的电流为正弦波，因此A/D转换器件要具有双极性输入，串行输出；采用时分复用方式传送下行信号。

高电位侧的电源供应问题现阶段共有四种供电方式：特制CT线圈从母线采电的供能方式；激光供能方式；蓄电池或太阳能电池供能方式；超声电源供能方式。

基于Rogowski线圈的电子式电流互感器主体是一个空心线圈，待测的母线电流从线圈中心流过，在线圈中产生感应电势。由于线圈中没有铁芯，其输出的电压值很小，可以直接输入微机系统，这样就形成了集数据采集、实时处理系统于一体，经由光纤输出数字信号的电子式电流互感器。

2.2 Rogowski线圈介绍

Rogowski线圈（罗氏线圈）又叫电流测量线圈、微分电流传感器，其利用非铁磁性材料进行环形缠绕，通过电流对时间的微风来对信号进行输出，而且可以对输出的电压信号进行积分，从而实现输入电流的真实还原。而且该线圈可以实时进行电流的测量，能够快速的进行响应，不会有饱和和相位误差的产生。所以可以用于继电保护及一些大电流的场合。

2.3 其他模块

首先，在进行光纤传输与光纤绝缘子设计时，对于传光光纤需要通过绝缘结构时是允许的，而且要对各种过电压具有较好的耐受性，抗震能力要相当好。同时在进行绝缘设计时需要确保绝缘结构具有小巧、灵活的特点，而且传输上需要采取无线传输。但这种设计也避免不了会存在一定的缺陷，即会存在传输的盲区，而且容易发生故障，不具有独立性。

其次，信号接收机的组成分为四个部分：O/E变换部分（光电转换）；逻辑控制电路部分-提供控制信号；信号接收机的模拟通道-数字还原成模拟信号；信号接收机的数字通道-将数据采集进计算机。O/E变换部分（光电转换）将传感头传下来的两组信号：一组是数据信号，另一组是时钟信号，转换成电脉冲信号，器件采用PIN光电二极管，同时放大整形电路将微弱的电信号还原成标准的TTL电平信号。器件采用高精度的比较器。逻辑控制电路将系统的四路时钟信号和数据信号分离开来，并产生器件要求的时序；送入D/A转换器和PC机接口卡，分别进行处理。信号接收机的模拟通道将传感头传输的串行信号转换为并行数字信号，送入到D/A转换器件中。

最后一个模块是电子式互感器校验仪，它的原理是信号调理箱将基准信号和待测信号变换成高精度数据采集卡能承受的电压信号，经采集卡进入计算机，得到两个离散数据序列；通过对这两个离散序列的软件分析得到两个信号各自的特征和它们之间的比差和角差；软件分析的主要算法是基于离散信号的傅立叶变换。

3 电子式电流互感器光电池的选择

光电转换器件即光电池，其能够将入射光能转化为电能，从而实现激光器供电发出的能量以光的形式来进行传送。目前可以选用的光电池具有较多的种类，但在实际工作中最为经常采用的还是硅光电池。由于其具有较高的转换效率，所以更易于实现产品化和商业化的发展。而且电子式电流互感器的激光器输出波长正好处于硅光电池的峰值波长之间，所以在光电池的最佳转换工作状态正好处于激光器输出的波长之下。而且在高压设备测量时，利用硅光电池的光照强度不会对器件及周围环境的变化带来敏感性。同时硅光电池的输出电压、电流及峰值功率都决定了其具有较好的宽广光谱响应。光照灵敏度和良好线性，而且硅光电池自身也具有较好的稳定性，这就决定了在电子式电流互感器内选择硅光电池是较为适宜的。

4 电子式电流互感器电源的性能参数

电子式电流互感器电源由光电转换模块和激光输出共同组成，激光输出模块是主要有电流驱动，驱动电流为2.2A电流，可达到驱动电流要求。光纤的出口处光功率是1.6W，在利用光电进行转换后的电功率可达125mW左右。

5 结束语

随着信息化技术的快速发展，电子式电流互感器在我们的生活中得以广泛的应用，所以需要确保电子式电流互感器的质量和可靠性，确保其在应用过程中能够发挥更好的作用，同时我们也要加强对电子式电流互感器的研究力度，使其在应用过程中不断完善，推动电力行业的健康发展。

参考文献

[1]王涛，郑薇，潘晨.电子互感器在智能变电站中的应用研究[J].华章， 2011.

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关键词:电流互感器 光学电子式电流互感器 工程应用

中图分类号:TM452 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(a)-0126-02

近年来据国家有关部门公布的资料,我国电网和电源建设发展迅速,每年与之配套的电流互感器市场需求预计多达40亿元以上,总产量约数万台。虽然目前采用电子式互感器的需求只有很小比例,但是近年来,随着智能化电网推进速度的加快,电子式互感器的应用将得到迅猛发展。为此,对于电子式互感器的技术特点和应用中存在的问题有必要进行一些研究,并对促进电子式互感器的发展提出一些建议。

1 电子式电流互感器的分类

对电子式电流互感器,按高压侧是否需要电源供电可分为有源式和无源式。

有源式(下面简称ECT):高压侧采用罗氏线圈或LPCT感应电流,经过A/D转换之后用光模块发送到低压侧的数据处理单元。高压侧的电源来自于小CT取电或激光供电:小CT取电通过从线路上感应取能;激光供电通过光纤将大功率激光器发出的光传送到传感头部分,然后用光电池转化为电能,作为高压侧采集电路的供电使用。

无源式(下面简称OCT)分为:全光纤式、磁光玻璃式。

全光纤式(下面简称FOCT):在待测电流的线路上设置感应光纤环,待测电流产生的磁场使光纤中传输的光偏振面旋转,通过检偏器检出的光强变化或者相位变化,计算偏振变化及对应的线路电流。

磁光玻璃式(下面简称MOCT):在待测电流的线路周围设置磁光玻璃,待测电流产生的磁场使光偏振面旋转,通过检偏器检出的光强变化计算偏振变化及对应的线路电流。

2 各类电子式电流互感器特点和工程应用中存在的问题

2.1 有源电子式电流互感器

ECT是目前应用的主流电子式互感器产品。互感器传感部件包括串行感应分压器、Rogowski线圈、低功率线圈、分流器等,传变后的电压和电流模拟量由采集器就地转换成数字信号。采集器与合并单元间的数字信号传输及激光电源的能量传输全部通过光纤来进行。

主要特点如下。

(1)无磁饱和、频率响应范围宽、精度高、暂态特性好,有利于新型保护原理的实现及提高保护性能,测量准确度可达0.1级,保护可达5TPE级。

(2)采集器处于和被测量信号等电位的密闭屏蔽的结构部件中,采集器与合并单元通过光纤相连,数字信号通过光缆传输,数据可靠性高。

(3)电子式互感器通过光纤连接互感器的高低压部分,绝缘可靠,使得电流互感器二次开路可能导致的安全等问题不复存在。

(4)不含油或SF6,运行过程中免维护。

目前,该型互感器因其技术和制造工艺较为成熟,已有一定的运行业绩,是220kV及以下电压等级的主流产品。主要存在以下问题。

(1)当互感器的采集器和供电模块发生异常或检修更换时需要一次系统停电处理。

(2)若用于在500kV以上超高压环境中,解决高压侧信号处理单元电子部件抗干扰的措施有待完善。

(3)供电模块主要有加装线圈从被检测回路上感应取能或激光供电,有分别采用也有综合采用的模式,但小电流时能否正常供电以及激光供电的长期可靠性及成本问题都有待于完善和实践检验。

(4)对于集成在GIS/HGIS等紧凑型组合设备内的ECT,也存在温度、振动以及组合电器内VFTO等高频脉冲式电磁干扰等环境因素对传感元件的安全和寿命的影响,需采取足够的措施加以防护。

2.2 磁光玻璃式电子式电流互感器

MOCT基于磁光法拉第效应和安培环路定理制造,传感部件采用磁光玻璃,信号全部通过光纤来传输。

主要特点有如下几点。

(1)光路结构较为复杂,传感元件的安装适应性有待提高,主要用于敞开独立式结构,但目前也逐步向集成于组合电器中的方向发展。

(2)互感器测量的线性度较好,动态测量范围较大,原理上可测量直流和非周期性分量。

(3)磁光玻璃型保护用的准确级可达5TPE,测量级别为0.2S级,满足二次系统的保护、测量和计量等要求。

(4)抗干扰能力强,可用于500kV超高压运行环境中。

该型互感器技术比较先进,制造工艺逐步改进,运行经验相对欠缺。目前,在组合电器中应用存在的主要问题是:长期可靠性有待检验,对运行环境的适应性有待提高,特别是对降低温度变化、振动等干扰因素对测量精度稳定性的影响方面需要改进。

由于智能电网建设要求设备的集成设计,优化结构设计,满足GIS/HGIS等紧凑型组合设备内集成安装的需要,也是其发展中需要亟待解决的一个重要问题。

2.3 全光纤型电流互感器

FCOT也是利用磁光法拉第效应制造的产品,与MOCT相比,主要区别在于传感头部分采用全光纤结构,实现了闭环控制技术应用,在技术原理上解决了准确度和动态范围的稳定性方面存在局限性的问题。

主要特点有以下几点。

(1)互感器中敏感元件和传输元件均为光纤,可熔融连接,基本上不受外界环境温度的影响,可实现敏感元件的长期稳定性和免维护,可靠性高。

(2)采用了闭环控制技术,但增加了光原理电子调制器,即增加了系统的复杂性。

(3)抗干扰性强,适应500kV超高压的电磁环境。

(4)互感器测量的线性度极好,动态测量范围大,并可测量直流和非周期性分量。