摘要：电力设备的运行情况，影响着整个电力系统的安全运行。为了可以对电力设备进行监控和检测，就需要电流互感器将大电流转换为小电流，供给微机设备进行使用，从而更好地保护一次装置。本文介绍了电流互感器的正常运行以及在运行中存在的问题，针对运行过程中与电流互感器相关的问题，做出说明，并提出相应的对策。
关键词：电流互感器；误差；饱和
引言
随着社会的不断发展，人们的生活水平得到了显著的提升，随之而来人们也开始越来越关注电网的安全性。电力输送的过程中，变电运行的状态直接影响着电网的稳定。电流互感器是牵引供电系统中非常重要的设备之一，主要担当测量和保护的角色，目前电流互感器应用广泛，实践经验比较丰富，制造工艺也十分成熟，电流互感器主要是将较大电流转变为小型电流，这对变压器的运行及微机保护装置起着非常重要的作用。
1电流互感器误差的分析
当电流互感器中存在铁芯时，铁芯自身存在的励磁电流会阻抗电流的变化。所以在二次电动势的作用下，当两个电流的相位不同的时候，它们存在的幅值也不相同，如图一所示：
图1 电流互感器的等值回路以及误差示意图
在忽略材料的影响下，综合上图可知：当二次阻抗增大时，电流I0的值增大，当Zm值减小时，电流互感器的变比误差会随之增大。当Zn值为0时，角误差越大，当Z2值也为0时，角误差也是0。在正常运行的电流互感器中，其误差的要求一般是角度误差不可以低于7°，幅值的误差不可以低于10％。
2电流互感器饱和的原因
在运行的过程中，当二次负载阻抗变小时，铁芯磁通通常处于不饱和状态，励磁的阻抗变得非常大，这时就可以忽略励磁电流，一、二次绕组磁势处于平衡状态。
当电流互感器中铁芯磁通密度增加到饱和的状态时，Zm会随着饱和的程度而相应地降低，而在这个时候，电流Im是不能忽略的。这时的I1、I2已经不是线性的关系。电流互感器饱和有两种情况，第一种是电流变大时，会造成铁芯磁通的密度变大。第二种是二次负载量过大，过大的负载量导致其电压增大，铁芯密度也随之变大。一般情况下，电流互感器在规定运行的过程中二次不得出现开路，当出现二次开路的情况时，一次电流会统统转变为励磁电流，这时，铁磁磁通的密度就会呈几何系数地变大，电流互感器瞬间变为饱和状态。如果磁通在二次绕组上产生高电压，这时不仅绕组的绝缘体会受到损伤，也会对人身安全造成一定的威胁。
3变电运行中，电流互感器对保护的影响
3.1 对电流保护的影响。电力系统中，电压等级分为500kV、220kV、110kV、10kV等。而10kV电气设备的电流一般很小，特别在离电源远的情况下，这时，系统的阻抗会慢慢变大，但是，10kV的系统短路电流是随着系统规模的大小发生改变的，一般情况下，会达到一次额定电流的几百倍，会有可能造成电流互感器出现饱和状态。另外，短路电流中的非同期分量会加速电流互感器饱和，使感应到的电流会变小，这时假如由主变低压侧开关切除故障时，不仅延长了切除故障的时间，扩大停电范围，还会影响供电的可靠性，从而导致运行设备的安全性得不到保障。
真正导致电流互感器饱和的有两种，在电流互感器处于严重饱和的状态时，一次电流转化为励磁电流，使得二次感应电流和电流继电器的电流都为零，这时保护装置就会拒绝反应，为了避免这种情况的发生，可以从两点入手。第一点，选择电流互感器时应避免选择变比过小的互感器，要将线路短路时电流互感器的饱和问题作为首要考虑的问题。第二点，要尽量减少二次负载阻抗，要尽可能的避免保护和计量共用电流互感器，要适当的缩短二次电缆长度。对于10kV线路保护，可以在开关室内就地安装，这样可以有效的减小二次回路的阻抗，从而更好的防止电流互感器饱和。
3.2 对母线差动保护的影响。在电力系统运行的过程中，母线主要是依靠差动电流来进行保护的，采用差动电流的原理可方便地实现母线快速保护，但是如果短路故障出现在母线区外时，就会产生电流互感器饱和的现象。电流互感器在出现饱和现象之后，不能准确传变一次侧电流，这样就使得二次侧电流差动原理的基础被破坏，造成保护的拒动或者误动。
我们在进行故障分析时，可以根据电流互感器饱和的特点来推断出故障出现时的状况。在出现故障的时候，铁芯中的磁通发生不了突变，电流互感器不能及时进入饱和状态，而当母线出现故障时，其电压会出现骤降和故障电流会快速增大。在母线差动保护的过程中，当工频电流变化量与差动保护中的差流同时出现时，如果是区内故障就可以使用差动保护切除故障。如果工频电流变化量比差动保护中的差流出现的时间早的话，就可以立即将差动保护关闭，等到差流正常后返回。
4电流互感器的接地点
4.1一次接地点。外壳接地是为了防止外壳处于电场中，破坏外部绝缘，对人身安全构成一定的威胁。末屏接地是由十几层油纸电容串联而成的，当末屏接到地面时，电压会均匀的分布在各层之间。当末屏处于不接地状态时，这就会导致末屏对地面变成绝缘状态，由于交流电路的集肤效应，导致最外层产生高电压，而且小套管的绝缘距离比较短，会使得电流互感器发生爆裂。《南方电网电力系统继电保护反事故措施汇编》规定在接地时，必须有两根与主要接地网不同的干线进行连接，并且还需要满足稳定可靠接地的要求。
4.2 二次接地。电流互感器的二次侧只能一点接地。一般情况下，电流互感器的二次侧接地线由端子箱经端子排直接接地。但是，对于母线差动保护、主变差动保护等有电气连接部分的保护装置，应当在保护屏上经端子排接地。二次回路接地必须有一个接地点是为人身安全和设备安全来设置的，如果在接地的过程中没有发现接地点，当一、二次绕组间出现绝缘破损时，会导致高压侧电流窜入低压侧，对人身和设备的安全产生威胁，当二次绕组有一点接地时，高压电会直接流入大地，使二次绕组保持低电位，由此就可以达到保护人身安全和设备安全的目的。
电流互感器的一点接地点只能在二次回路中。假如电流互感器两侧都有接地点，就会导致两接地点和地面形成回路，从而产生分流现象。另一方面是发生接地故障的时候，接地点间会形成电位差，产生额外的电流，影响保护装置的采样和判断。因此，电流互感器仅且只能在二次侧进行一点接地。
5对以后工作的建议
电流互感器是电力运行系统中的重要设备，但是由于它体积小，工作电压高，场强又集中，因此很容易出现故障，轻则熔断，重则爆炸，还会伴随着大面积的停电，甚至会引起重大伤亡事故，必须要予以重视。这就要求我们以后在电流互感器的运行中做到：在设备进场时做好质量把控，对入场设备进行全面检查，注意检验互感器二次接线盒内末屏接地端子是否接触良好，各项数据是否符合标准，然后对设备进行科学全面的实验，确保产品没有任何质量问题，坚决杜绝质量有问题的产品进入本厂；在电流互感器的日常工作中，工作人员要按期对其进行巡视检查，确认运行状态是否良好，检测设备整体或局部是否发生发热现象，维持设备表面的清洁，减少灰尘堆积，并保持互感器工作环境清洁干燥，发现异常情况要及时汇报并采取合理的应急措施，还要认真进行检修，排除潜伏隐患，保持互感器状态良好；还要做好电力互感器的故障设备统计工作，记录故障详情以及预防措施，吸取经验，对已经存在故障并退出运行的互感器要进行详细的解体检查，搞清楚故障所在，明确故障的形成原因，作为以后工作的宝贵经验。
6结语
随着电力系统的快速发展，电力互感器作为其中的重要角色必将得到更为广泛的应用，在电力系统运行的过程中，电流互感器的稳定运行关系到电力系统的安全可靠。在进行电流互感器的安装配置时，应避免错误的接线、死区的出现及错误的接地方式。只有在电流互感器的验收时，进行认真细致地检查及试验，才可以有效地减少电流互感器运行时带来的安全隐患。
参考文献
[1]王明谦.电流互感器试验[J].变压器，2016，88（4）：51-53.
[2]曹继丰.高压直流输电现场实用技术问答[M].北京：中国电力出版社，2017.
论文作者:张云天
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/14
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