互感器又稱為儀用變壓器,是按比例變換電壓或電流的設備及電流互感器和電壓互感器的統(tǒng)稱。
其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標準低電壓(100V)或標準小電流(5A或1A,均指額定值),以便實現(xiàn)測量儀表、保護設備及自動控制設備的標準化、小型化。
同時互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng),以保證人身和設備的安全。
電流互感器的主要所用是用來將交流電路中的大電流轉換為一定比例的小電流(我國標準為5安倍),以供測量和繼電保護只之用。大家應該知道在發(fā)電、變電、輸電、配電過程中由于用電設備的不同,電流往往從幾十安到幾萬安都有,而且這些電路還可能伴隨高壓。
互感器的工作原理:
在供電用電的線路中電流電壓大大小小相差懸殊從幾安到幾萬安都有。為便于二次儀表測量需要轉換為比較統(tǒng)一的電流,另外線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。
電流互感器就起到變流和電氣隔離的作用。顯示儀表大部分是指針式的電流電壓表,所以電流互感器的二次電流大多數(shù)是安培級的(如5等)。
隨著時代發(fā)展,電量測量大多已經(jīng)達到數(shù)字化,而計算機的采樣的信號一般為毫安級(0-5V、4-20mA等)。
微型電流互感器二次電流為毫安級,主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。微型電流互感器稱之為“儀用電流互感器”。(“儀用電流互感器”有一層含義是在實驗室使用的多電流比精密電流互感器,一般用于擴大儀表量程。)
電流互感器原理線路圖微型電流互感器與變壓器類似也是根據(jù)電磁感應原理工作,變壓器變換的是電壓而微型電流互感器變換的是電流罷了。
繞組N1接被測電流,稱為一次繞組(或原邊繞組、初級繞組);繞組N2接測量儀表,稱為二次繞組(或副邊繞組、次級繞組)。
微型電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2的電流比,叫實際電流比K。微型電流互感器在額定工作電流下工作時的電流比叫電流互感器額定電流比,用Kn表示。Kn=I1n/I2n。
通過對電力自動化企業(yè)的了解,我們對互感器在使用過程出故障概率較高問題進行分析,并介紹針對性的預防和解決方案。
一、有源類電流互感器、電壓互感器易開路損壞問題分析與解決方案
1.原因分析:
有源電流互感器、電壓互感器在體積縮小的同時,也帶來了如下生產過程中的問題:
a.漆包線采用較細的規(guī)格(一般為0.08mm),較細的漆包線經(jīng)焊接后,抗拉強度低,易斷。
b.對環(huán)繞機要求提高,因磁芯較小,通常環(huán)繞機不能加工,需要特殊設備,有的廠家采用手工繞線方式,由于手汗,中間接頭等原因,極易造成事故隱患。
c.虛焊點較難檢驗。
2.預防與解決方案
a.選擇美國或德國的環(huán)繞機,不采用手工繞線方式生產。
b.采用可靠的焊接方式,即保證不出虛焊點,又能保證焊接后漆包線抗拉強度不降低。
c.通過特殊的熱老化方式剔除不可靠產品。
通過我公司的上述預防與解決方案的實施。我公司實現(xiàn)了有源電流互感器、電壓互感器三年未發(fā)生質量事故。
二、有源電流互感器、電壓互感器直接接電阻采樣時精確等級下降原因與解決方案。
1.原因分析
有源電流互感器、電壓互感器因體積較小,磁芯截面積很小,輸出能力較低,直接接電阻采樣時精確等級會明顯下降,而且最大輸出電壓也較低。
2.解決方案
有源電流互感器、電壓互感器直接接電阻采樣時,采樣電阻盡量選小阻值電阻,一般不大于400Ω。接不同阻值電阻時精度差異
三、無源電壓互感器工作時發(fā)熱損壞問題分析與預防和解決方案。
1.原因分析
無源電壓互感器在繞線加工過程中,會造成漆包線針孔數(shù)量增加,使線卷匝間短路或存在匝間短路隱患,在無源電壓互感器工作時,線卷會產生磁振動,造成匝間短路。無源電壓互感器出現(xiàn)匝間短路現(xiàn)象時,原邊工作電流會急劇增加,電壓互感器會迅速發(fā)熱,燒壞電壓互感器。
2.預防與解決方案
a.在無源電壓互感器生產過程中,電壓互感器線卷浸漆充分能很好減弱線卷磁振動,使匝間短路機率大大降低。
b.以無源電壓互感器進行電熱老化二分關鍵,它能有效地剔除無源電壓互感器前。
四、提高保護電流互感器抗直流分量能力解決方案
由于故障電流直流分量的存在,會使保護電流互感器迅速飽和,采樣值隨之迅速降低,使保護裝置出現(xiàn)誤動作。
多數(shù)磁性材料由于飽和磁感應強度和剩磁因素的影響,較小的直流成份便會使互感器飽和。
選擇高飽和磁感應強度和低剩磁的磁性材料是提高保護電流互感器抗直流能力的關鍵。
硅鋼磁芯雖然有較高的飽和磁感應強度,但其剩磁較高,所以用其制作的保護電流互感器并不理想。
通過增加硅鋼的截面積能提高抗直流能力,但提高不多,且會受到體積因素限制。
硅鋼開氣隙能大大提高抗直流能力,但由其制作的保護電流互感器相位差很大(一般在10°以上),且相位差隨溫度變化而變化。
電流檢定項目一般包括外觀檢查、絕緣電阻測量、工頻耐壓試驗、退磁、繞組極性檢查、基本誤差測量、穩(wěn)定性試驗等項目。對于額定頻率50Hz(或60Hz)的測量用一般需要進行上述項目的檢驗,下面本文將根據(jù)電流互感器的檢定規(guī)程對這幾個項目的操作及要求進行介紹。
一、電流互感器外觀檢查
必須對被檢電流進行全面檢查,當被檢電流傳感器存在以下缺陷,必須修復后再檢定:
1) 無銘牌或缺少必要的標志;
2) 接線端子缺少、損壞或無標志;
3) 有多個電流比的互感器沒有標示出相應接線方式;
4) 絕緣表面破損或受潮;
5) 內部結構件松動;
6) 其他嚴重影響檢定工作進行的缺陷。
二、電流互感器絕緣電阻測量
用500V測量各繞組之間和各繞組對地的絕緣電阻,互感器一次繞組對二次繞組及接地端子之間的絕緣電阻不得小于40MΩ,二次繞組對地端子之間的絕緣電阻均不得小于20MΩ;額定電壓3000V及以上的電流互感器使用2500V兆歐表測量一次繞組與二次繞組之間以及一次繞組對地的絕緣電阻,應不小于500MΩ。
三、被測基本參數(shù)
互感器一次繞組對二次繞組及接地端子之間的工頻試驗電壓參見下表1所示施加電壓進行測試,試驗過程中如果沒有發(fā)生絕緣損壞或放電閃絡,則認為通過試驗。
對于一次繞組為分段式,以便通過串、并聯(lián)得到多種電流比的互感器,其各個獨立線圈之間的絕緣應能承受2000V的工頻電壓。
互感器二次繞組對地端子之間的工頻試驗電壓(有效值)為2000V。
工頻耐壓試驗時間一般為1min,當互感器的絕緣主要是固體有機材料構成時,耐壓試驗時間應為5min。
四、電流互感器退磁試驗
實施開路法退磁時,在一次(或二次)繞組中選擇其匝數(shù)較少的一個繞組通以10%~15%的額定一次(或二次)電流,在其他繞組均開路的情況下,平穩(wěn)、緩慢地將電流降至零。退磁過程中應監(jiān)視接于匝數(shù)較多繞組兩端的峰值電壓表,當指示值達到2600V時,應在此電流值下退磁。
實施閉路法退磁時,在二次繞組上接一個相當于額定負荷10~20倍的電阻(考慮足夠容量),對一次繞組通以工頻電流,由零增至1.2倍的額定電流,然后均勻緩慢地降至零。
如果電流互感器的鐵心繞有兩個或兩個以上二次繞組,則退磁時其中一個二次繞組接退磁電阻,其余的二次繞組開路。
五、電流互感器繞組極性檢查
測量用電流互感器的繞組極性規(guī)定為減極性。當一次電流從一次繞組的極性端流入時,二次電流從二次繞組的極性端流出。
采用裝有極性指示器的誤差測量裝置按正常接線進行繞組的極性檢查。使用沒有極性指示器的誤差測量裝置檢查極性時,應在工作電流不大于5%時進行,如果測得的誤差超過校驗儀測量范圍,則極性異常。
六、電流互感器誤差測量
進行誤差測量時,按照被檢電流互感器的準確度級別和檢定規(guī)程要求選擇合適的標準器及測量設備。
檢定線路的接線均應符合以下規(guī)定:
1) 標準互感器一次繞組的極性端和被檢互感器一次繞組的極性端連接,標準互感器二次繞組的極性端和被檢互感器二次繞組的極性端對接;
2) 電流互感器二次極性端與誤差測量裝置的差流回路極性端連接,二次測量回路接地端與差流回路非極性端連接,差流回路兩端電位應盡量相等并等于地電位。
為了避免被測電流從一次極性端泄露,一次極性端應盡量接近地電位。檢定額定一次電流大于或等于5A的電流量程時,一次回路可在被檢電流互感器的非極性端接地;檢定額定一次電流小于5A,準確度高于0.05級的電流量程時,一次回路應通以對稱支路間接接地;有一次補償繞組的標準器或被檢電流互感器,應通過該繞組接地。
七、電流互感器穩(wěn)定性試驗
將后續(xù)檢定和使用中檢驗的檢定結果,與上個周期的檢定結果進行比較,互感器誤差值的偏差不應大于誤差限值的1/2。