摘要：在电力设备中，由于电压电流过大的原因，保护、测量装置无法直接接入一次设备中。电流互感器就是把电力系统中的一次大电流转换成能够接入仪表和保护装置的二次小电流的装置。文章主要论述了电流互感器的工作原理、饱和问题，并对电流互感器的接地点问题进行了详细的分析和研究。
关键词：电流互感器；饱和问题；接地点；变电运行；绕组
引言
在变电运行中，线路电流变化很大，线路电压过高，测量或保护装置难以与一次设备直接连接，开展测量工作需先对电流进行转换，电流互感器则负责将一次大电流转换为二次小电流，在变电运行中发挥着重要作用。
1电流互感器
1.1互感器内部构造
电流互感器运用于电力设备中，其内部一次绕组为1～2匝，通常情况下为一次设备进出导线。二次绕组匝数较多，且二次额定电流多为1A或者5A。例如，若电流互感器的变比是1250/5，那么当它的一次绕组为1匝时，相对应的二次绕组匝数就为250匝。
1.2误差原因分析
电流互感器内部的铁芯中存在着励磁电流，所产生的励磁阻抗性质是电抗，但二次负载的性质为阻抗。这就导致了在二次电动势的影响下，经过不同电阻元件电流的相位、幅值有所差异。通过有关人士对电流互感器等值回路和角误差的分析得出：若电流互感器中的二次负载是纯电阻时，产生的角误差最大；而二次负载是纯电感时，所产生的角误差为零。若励磁阻抗为定值时，会导致二次阻抗的增大，从而引起电流互感器比误差的增大。同时，若二次阻抗为定值时，励磁阻抗值会减小，比误差增大。需要注意的是，电流互感器的误差要求是：角度误差不大于7°，幅值的误差要小于10%。
1.3电流互感器的饱和
在正常情况下，电流互感器中的铁芯磁通处于不饱和的状态。这时负载阻抗和励磁电流较小，而励磁阻抗的数值较大，一次绕组、二次绕组的磁势处于平衡。但是，若互感器中铁芯的磁通密度增大并达到饱和时，会引起Zm随着饱和度的增加而迅速降低，不同励磁电流间的线性比例关系会被打破。而引起电流互感器达到饱和的因素主要包括：电流过大；负载过大。当连接电流互感器的负载过大时，引起二次电压的增大，导致铁芯的磁通密度上升，达到饱和。
电流互感器达到饱和时的特点有：二次电流减小，电流波形出现高次谐波分量较大的畸变；内阻减小，甚至接近于零；若发生一次故障，电流的波形在零点附近时，电流互感器会引起线性关系传递；在故障的瞬间，互感器会在滞后5秒左右才开始达到饱和。一般情况下，严禁电流互感器的二次发生开路现象。因为在电流互感器运行过程中，一旦发生二次开路，就会使一次电流转换成为励磁电流，引起铁芯的磁通密度增加，导致电流互感器的快速饱和。饱和磁通会产生较高电压，对一次和二次绕组绝缘设施破坏较大，容易造成人身安全威胁。
2电流互感器饱和状态下的影响及对策
2.1对变压器保护的影响
2.1.1电压保护的依据
变压系统中的重要设备就是变压器，变压器这种核心设备在变电运行中有举足轻重的作用，意义重大。从我国变电运行现状来看，对变压器的容量要求较小，但是在安全性与可靠性方面对其要求极为严格。变压器通常安装在35kV或者是10kV的母线上，出现低压或者是短路的情况，电流会变大，系统短路电流和高压一侧的短路电流相等。变压器保护工作在实际应用中有非常重要的地位，稍有差错，变压器的正常运行就有可能受到很大的阻碍，故障严重时可以危及整个变压系统的稳定。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以前安装使用的变压器大多数装有熔断保护设备，其对设备的安全保护方面有良好的保障，近些年来，随着自动化技术的应用不断更新换代同时系统短路容量逐步增加，这种情况下以往的变压器工作受到了较大的影响，只有对其加以改造，才能现代化运行的需求。为了达到电力系统正常运行的目的，现阶段我国许多变电站都增设了变压器开关柜设备，系统保护装置在安装的过程中也尽可能与10kV线路一致，以此同时，或多或少的在电流互感器的饱和问题上有一定程度的忽略。因为变压器自身容量较小，导致了其一次电流也较小，这就需要使用共用互感器，这样方可对计量准确性的提高起到促进作用，这样变比就很大程度降低。此时若是变压器发生故障，电流互感器非常容易达到饱和，这样二次电流速度将会减慢，形成保护拒动。
2.1.2解决保护拒动问题
要解决使用变压器保护拒动问题，首先要解决合理配置保护问题，要对变压器故障时的饱和问题进行估量然后再进行电流互感器的选择；然后，一定要将保护用电流互感器与计量用电流互感器分离，在高压侧装设保护用电流互感器，这样方可对所用变压器进行保护，在所用变压器低压侧装设计量用电流互感器，从而确保计量的精确度；在进行定值整定时，用变压器容量确定过负荷，依据该变压器的低电压那端的出口短路电流确定电流速断保护。
2.2对电流保护的影响
2.2.1电流保护的判据依据
据相关资料表明，电流互感器在处于饱和状态时引起二次侧电流很大程度的减小，非常容易造成保护拒动。对于10kV线路来说，线路短路电流比较小，在离电源比较远或者是在阻抗系数很大时更为严重。当扩大系统的规模时，随之增加还有短路电流，短路电流将远远超过一次额定电流，从而导致正常运行的系统中的互感器有可能到达饱和状态。另一方面，短路故障是暂态过程，在短路电流中含有很多的非同期分量，它会使互感器的饱和速度大大提高。在这种情况下，在饱和状态下假如发生短路现象，产生的二次侧的电流微小，导致保护装置拒动。主变低压侧以及母线的开关将会被切除，这就进一步导致故障影响变大，故障发生时间延长，系统的正常供电受到了极大的阻碍，供电可靠性受到极大的影响，这对运行设备安全产生极大的威胁。
2.2.2对策
我们依据前几部分的分析可知，有两种情况可导致电流互感器出现饱和的情况，在电流互感器饱和特别严重的时候，励磁电流全部由一次电流转化而来。二次感应电流基本消失，所以在电流继电器中流过的电流接近于零，导致保护装置出现拒动。技术人员需要从以下两点人手避免这种情况：（1）在进行电流互感器的选择时，选择合适的变比，充分考虑到线路短路可能出现的电流互感器饱和问题。一般而言，选择10kV线路的保护电流互感器的变比要大于300/5。（2）尽可能的降低电流互感器的二次负载阻抗，避免计量与保护最好不要共用同一个电流互感器，将二次电缆长度最大限度的缩短同时二次电缆的截面积尽可能的加大。
3电流互感器绕组的布置
布置电流互感器绕组需要牢牢把握两个基本原则，一方面是要避免出现保护死角，另一方面是要避开互感器比较容易发生故障的部位，为避免出现不可控制的区域，一般情况下要使多种保护的保护区域之间有一定的重合，还需要在母线侧安装电流互感器的一次侧极性端。以互感器的一次极性端当做互感器的二次绕组排列的参考依据。若是放置错误一次极性端，尽管在进行二次绕组的分配问题上充分考虑到交叉现象，保护范围的死区依然会出现。
4结束语
通过本文可以看出，电流互感器在电力系统中的作用就是将一次系统的大电流经过转化，成为二次小电流，以供保护装置以及测量仪表的使用。本为主要介绍了电流互感器的构造、工作原理、饱和问题等等，说明变电运行中电流互感器的运用。
参考文献
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[2]史慧生，唐达獒，王锁扣.变电运行中电流互感器的应用[J].云南电力技术，2010（1）.
论文作者:宗薇薇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/30
标签：电流论文; 电流互感器论文; 绕组论文; 变压器论文; 互感器论文; 阻抗论文; 误差论文; 《基层建设》2019年第14期论文;