彭韶敏

（中山市凯能集团有限公司电力技术服务分公司，广东 中山528455）

0 引言

随着社会经济和电气智能化的快速发展，电在人们生活中所占的比重越来越大，故而人们对供电可靠性的要求也越来越高。维护电网运行稳定、提高供电设备正常运行水平、减少事故发生就成为电力行业所面临的一项重要任务。电流互感器在整个电力系统中占据着重要地位，无论在发电、变电，还是在输电、配电、用电的线路中都要使用到，其在这些线路中间起到电流变换和电气隔离的作用。所以，电流互感器的好坏将会影响到整个电网的运行。

基于此，本文通过介绍电流互感器的基本原理，重点对其性能检测中的变比、极性和伏安特性检测进行分析，以供工作人员参考。

1 常见的电流互感器性能检测

电流互感器的性能参数指标包括：额定一次电流、额定二次电流、额定输出、二次绕组电阻、额定短时热电流、额定仪表限值一次电流和仪表保安系数、额定准确限值一次电流和准确限值电流倍数、准确级、暂态特性参数等。定期对这些性能进行检测，对出现故障的电流互感器及时修复成为了重中之重。常见的性能检测包括变比、极性检查、伏安特性、退磁检查和准确度检查等，本文重点介绍前3个。

1.1 变比

电流互感器（Current Transfor mer，简称CT）是根据电磁感应原理制成的，其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。电流互感器的组成和变压器基本类似，都是铁芯、一次绕组和二次绕组，不同之处在于变压器铁芯内的主磁通是通过一次线圈中的交流电压产生，而电流互感器的主磁通是由一次线圈内的电流所产生，同时一次主磁通在二次线圈中感应出二次电动势而产生二次电流［1］。

根据电流互感器的工作原理可知：一次线圈和二次线圈的匝数比决定了变比的大小。电流互感器变比检测是一项重要的检测内容，虽然它的准确度应该由生产厂家来保证，但由于在制造过程中经常会因抽头错误、连接错误等而造成互感器变比的错误，因此电流互感器变比检测在日常工作中变得尤为重要。对电流互感器变比的影响既有内部原因，如铁芯截面与材料、二次线圈匝数等，也有外部原因。影响较大的因素有以下5个：（1）电流值，比差和角差与二次电流的大小成反比；（2）二次负荷的大小，比差和角差的数值与其成正比；（3）二次负荷功率因数的大小，比差与之成反比，而角差与之成正比；（4）电源频率；（5）其他方面的原因。

1.2 极性

电流互感器的极性指的是在某一时刻，一次侧极性与二次侧某一端极性相同，即同时为正或同时为负，极性相同的端成为同名端，用符号“＊”、“－”或“.”表示。

极性检测可以防止在接线时将极性弄错，如果是用在继电保护回路上，极性的错误将引起保护回路上保护装置的误动作以及不能进行正确的测量。

1.3 伏安特性

电流互感器的伏安特性从字面上解释，就是二次绕组的电压与电流之间的关系。如果从小到大调整电压，将所加电压对应的每一个电流同时画在一个坐标系中（纵坐标为电压，横标为电流），由这样的点所组成的曲线就称为伏安特性曲线。

由于电流互感器的铁芯是逐渐饱和的，当短路时，电流互感器的铁芯趋向于饱和，同时励磁电流也急剧上升，在一次电流中励磁电流所占的比例大大增加，比差朝着负方向不断增大。因为继电器的动作电流要比额定电流大几倍，所以在继电保护中使用的电流互感器要能够保证可靠动作，不能误动作甚至拒动。

2 电流互感器性能检测方法

2.1 变比检测

电流互感器的变比检测试验是现场检测的重要项目，常用的方法有电流法和电压法。

2.1.1 电流法

电流源包括1台调压器和1台升流器；L1、L2表示电流互感器一次线圈的2个端子；K1、K2表示电流互感器二次线圈的2个端子；A1用来测量电流互感器的一次电流；A2用来测量电流互感器的二次电流［2］。

电流法检验电流互感器基本可以模拟电流互感器的实际运行，从理论上讲是非常完美的，不仅容易理解还能在精度上有一定的保证。但当系统容量较大时，现场加电流至百万安培有较大困难，如果减小实验电流会引起较大的误差，所以在大容量系统上，一般不使用电流法。

2.1.2 电压法

电压法是将需要检验的一次绕组和不被检测的二次绕组开路，然后将调压器的输出端和需要检验的二次绕组端接到一起，缓慢升压，同时二次绕组端电压U2用交流电压表测量，一次绕组端的电压U1用交流毫伏表测量，最后计算二者比值，把它与铭牌上该绕组的额定电流比相比较，看是否相同。

用电压法测量电流互感器变比，只需要限制激磁电流的等级为毫安级，即可对测量精度有一定的保证。电压法适用于现场试验，因为它的设备重量较轻，但是要想保证它的测量精度需要将二次线圈的励磁电流限制在10 mA以内。

2.2 伏安特性检测

CT伏安特性是指将电流互感器的一次侧开路后，二次侧的励磁电流与两端所加电压的关系曲线，本质上就是铁芯的磁化曲线，也叫励磁特性。CT伏安特性曲线的测试方法如图1所示，将CT的原方开路，从付方加入交流电压U2，测量电流I2，U2与I2的关系曲线即为伏安特性曲线。

图1 伏安特性曲线的测试方法

通过试验检查互感器的铁芯质量、鉴别磁化曲线的饱和度，用10%误差曲线来判断有无匝间短路现象。这个试验的接线比较复杂，单单使用1个调压器是无法升到试验电压的（因为当电流的值到达额定值时，电压已经达到400 V以上），需要加1个升压和1个PT来读取电压。

每次需要把测得的伏安特性曲线与过去的进行比较，电压不能有较为明显的降低，如果有，应该及时检查二次绕组，看看是否存在匝间短路现象，基于此，在测试时需要多测试几点。测试的过程中，内部电流表应该采用内接法，而且为了提高测量的准确度，可先将电流互感器退磁然后升到额定值再降为0，最后逐点上升。

2.3 极性检测

测量电流互感器极性的方法有很多，但日常生产生活中用的最多的一为直流法，二为交流法，三为仪器法。

最简单的即为直流法，需要1节干电池、1块万用表和1根导线。首先将万用表打到直流电压档，2根万用表笔接在互感器二次输出绕组上（任意连接）；然后将导线穿过互感器孔径，导线靠P2侧接电池负极；将导线靠P1侧线端与电池正极瞬间接触，同时查看电压表的读数。如果读数为正，说明接万用表负表笔的为S2、接万用表正表笔的为S1；为负则反之。在测试过程中，只要能够看到万用表的读数正负即可，最好能够采用指针表看指针的摆动方向。

交流法是将电流互感器一、二次线圈中的L2和二次侧K2连接起来，然后在二次侧通以1～5 V的交流电压，最后用10 V以下的电压表测量U2及U3的数值。若U3＝U1－U2为减极性，反之则为加极性。

所谓仪器法即在测量电流互感器误差之前，先用仪器预先检查极性，如果指示器有反应则说明被试电流互感器极性错误。

3 结语

本文详细介绍了电流互感器的性能检测及其诊断方法，通过对这些指标的分析处理，可以较好地解除现场多处类似安全隐患。高电压、大容量、长线路的发展对电流互感器也提出了越来越高的要求，TP类抗饱和电流互感器［3］、PX类电流互感器［4］、电子式电流互感器等也已经进入实用阶段，对电流互感器的性能检测和诊断方法的探讨与研究仍将继续进行。

［1］王裕喜.电流互感器变比和极性的测试方法［J］.云南水力发电，2008（6）

［2］马继先，郭东升.电流互感器变比检查试验方法［J］.华北电力技术，1999（2）

［3］李振刚，杜龙生.计算机房的日常管理和维护［J］.实验技术与管理，2006（8）

［4］林福宗.多媒体技术基础［M］.北京：清华大学出版社，2002