摘要：电流互感器极性测试是新上电流互感器或电流互感器重新安装后必须进行的试验项目。电流互感器极性测试仪是为了解决传统电流互感器极性测试耗时、费力、效率低下等弊端而研制的。通过实验室和现场测试验证，利用电流互感器极性测试仪对110kV变电站的CT测试可节省大量人力物力。基于此，本文就电流互感器极性测试仪研制方面的内容进行了分析探讨，以供参阅。
关键词：电流互感器；极性测试仪；现场作业变比
引言
电流互感器简称CT（CurrentTransformer），是电力系统重要的电气设备，它承担着高、低压系统之间的隔离及高压量向低压量转换的职能。其接线的正确与否，对系统的保护、测量、监测等设备的正常工作，有其重要的意义。在新安装CT投运或更换CT二次电缆时，检验CT接线的正确性，是继电保护工作人员必不可少的工作程序。
1电流互感器重要性及原理
1.1电流互感器的重要性
电流互感器作为电力系统中的重要元件，对于电流信息的测量、转换和传递起着重要的作用，电流互感器具有一次线圈和二次线圈，一次线圈测量高压系统的电流数据，然后通过电磁感应将信息传递到二次，使得在继电器及仪表中的二次回路与一次高压系统中的电流系统保持隔离，我们习惯使用5A或等于1A两种标准的二次电流值作为二次系统的额定电流。电流互感器的极性在实际的应用过程中很重要，因为极性决定了电流保护的采样正确与否，尤其是在10kV及以下系统中，电流保护作为供电线路的主保护，一旦极性错误，就有可能导致保护不能正确动作，进而威胁到电网的安全稳定运行。所以必须正确理解电流互感器极性的意义和其测量方式。
1.2电流互感器工作原理
电流互感器原理和我们电力系统中的变压器一样，也是依据电磁感应原理，所不同的是，电流互感器的工作环境更趋近于理想化，一次侧和二次侧之间的能量交换不多，更多的是测量功能。电流互感器从理论上来说，它的组成部分包括铁芯、接线端子、一次绕组、绝缘室、二次绕组等。SF6型电流互感器是很常用的，它的工作原理是串接在电路中，实际高压电流从一次绕组流过，通过电磁感应，二次侧将产生感应电流，在二次绕组中串入各个测量仪表以及保护回路。工作中的电流互感器，它的二次回路严禁开路。这是由于电流互感器的工作性质决定的，电流互感器所接的二次负载很小，也就是说电流互感器的工作状态几乎接近短路，反映在数据上，就是电流互感器的额定容量很小，一般在几十伏安。在实际的电力设备中，电流互感器因为工作作用的不同可以分为保护绕组、测量绕组、计量绕组、故障录波绕组等；按照绝缘介质的不同又分为注油电流互感器和电流SF6互感器；按照准确度等级的不同又分为TPS、TPY、P、0.1、0.5等不同级别。
2传统极性测试原理
以现场应用最多的直流电源法为例来说明传统互感器极性测试原理。互感器极性有“加极性”和“减极性”两种，现场一般采用互感器“减极性”标注，即互感器一次侧电流从电流互感器同名端流入，二次电流从电流互感器同名端流出。直流电源法是将干电池的正负极分别接到电流互感器一次侧两端，做搭、抬试验，在互感器二次侧接电流表或万用表的mA档观察指针的偏转方向。若互感器标识为“减极性”，做搭、抬试验时，“搭”上电池瞬间，电流表正向偏转，“抬”起瞬间，电流表反向偏转，则证明极性标识正确。上述方法在操作过程中需要三个人共同完成：其中一人在一次侧接线，一人在二次侧观察指针偏转情况，一人负责监护。一组CT线圈有ABC三相，每相需要做6次试验，共需做18次搭抬试验，更改18次接线，过程相当繁琐。
3一种新型的电流互感器极性测试仪设计
3.1电流互感器二次信号接收电路的设计
为了获得电流互感器二次信号，我们有三种信号获取方案：（1）直接接入信号处理回路；（2）通过小的电流互感器接入；（3）通过电容进行峰值保持后接入。测试电流互感器极性时，在电流互感器一次侧用9V干电池进行搭拉操作，电流互感器二次侧的感应电流、电压都很小，但是感应时间却只有5~6μs。为了可靠获得二次信号并将其保持住，信号接收电路最好能有峰值保持功能。结合实际情况，对以上三种模型进行比较：方案（1）无需另外设计信号接收电路，但存在着无法满足变比大于80的电流互感器极性测试及环节冲击信号的需要；方案（2）则存在着小CT体积过大、不易携带、信号衰减大的缺点；方案（3）使得二次接收信号通过三极管转换后，能够将电平转化为标准5V，便于处理，体积小，能缓解冲击信号对后需电路的应用，安全可靠。在实验室对信号接收电路进行了验证。试验证明，信号接收电路不仅能正确、可靠接收到感应信号，而且能够区分感应信号的极性，结果达到了预期要求。图1为二次信号接收电路的原理图：
图1 信号接入原理图
3.2信号处理电路的设计
信号处理电路是电流互感器测试仪的重点，根据其在测试仪中的作用提出了以下方案：比较器进行正负判断后驱动三极管。我们对上述方案进行了论证，通过对比较器进行正负判断后驱动三极管具有信号处理灵活、实现方便、可靠性高、自动化程度高等优点，因此，我们选择比较器来实现电流互感器极性测试仪的信号处理。对信号处理电路进行设计。信号处理电路既要能把正负峰值电压信号转换成直流+5V电平，又要完成指示电路的驱动，利用比较器输出电平导通三极管成功完成了该要求。设计的信号处理电路如图2所示：
图2 信号处理原理图
3.3指示电路的设计
为电流互感器极性测试仪想出了多种指示方案。我们选择用绿灯和蜂鸣器1表示减极性，使用红灯和蜂鸣器2表示非减极性，蜂鸣器电源设专用开关。这种方法指示效果直观；可以多组电流互感器一起试验，既不需专门人员监视，也能减少搭拉次数；识别减极性接法，在就地测试时可以减少工作人员一名，因此，电流互感器极性测试仪的指示电路我们选择该方案来实现。
4现场应用
现场以某10kV线路电流互感器极性测试进行了验证，该CT仅有AC两相。将互感器一次侧接到室外机一次侧端子上、互感器二次侧接到室内机二次侧端子上，接线方式如图7所示。打开装置电源，钮子开关指向极性测试，极性测试灯亮。按开始键，试验开始。如果测极性区域内上端标有“+”的红色发光二极管闪动，即为同极性；下端标有“−”的绿色发光二极管闪动，则为反极性。实验结束后，打印机可打印当前的实验结果。打印与存储试验报告格式见表1：其中，“*”表示不存在，“0”表示不通，“−”表示反极性，“+”表示同极性。由于该10kV线路CT仅有AC两相，因此除B相不通外，其余相别测试结果与传统测试方法结果完全一致，测试结论正确。
结束语
应用该新型电流互感器极性测试仪一次接线可以完成全部18组极性测试试验，原有三名工作人员减少为两人，其中一人负责接线，一人监护，经测算单间隔回路试验时间减少约3/4的时间。该测试仪通过无线通信可以实现开关的同步切换，避免了频繁插拔试验接线，减少了试验过程中可能出现的安全隐患；通过单片机应用大大提高了测试结果的准确性，显著提高了试验效率与检修质量，缩短了试验所需停电时间，提升了重要用户的供电可靠性，有利于电力系统安全稳定运行
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论文作者:谢慧丽
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/6/21
标签：极性论文; 电流互感器论文; 测试仪论文; 电路论文; 信号论文; 测试论文; 绕组论文; 《电力设备》2018年第6期论文;