徐宏武
（特变电工康嘉（沈阳）互感器有限责任公司 辽宁沈阳 110144）
摘要：依据倒置式电流互感器的结构特点，从倒置式电流互感器产品设计，生产工艺等方面归纳了保证互感器安全运行的几个方面。另外也对倒置式电流互感器运行时应注意的几个方面给出了建议。
关键词：倒置式 电流互感器 设计 工艺 运行
倒置式电流互感器近年来在电力系统得到广泛的应用。电流互感器属于一次设备，其安全直接关系到电网的安全运行。目前国内倒置式电流互感器几种结构型式都是国内企业通过合资的方式引进的。
1 倒置式电流互感器的优点与缺点
所谓倒置式电流互感器以其结构上相对于正立式电流互感器的结构特点而命名的。其结构如图1所示：
图1 倒置式电流互感器基本结构图
图2 不合格的主绝缘加垫比较松软
二次线圈组合后放在铝壳内部置于电流互感器头部。一次绕组从二次绕组中心穿过，漏抗较小。且一次绕组导体很短，暴露于空气中，散热较快。其结构紧凑，产品变压器油用量少，产品整体重量小。
然而，这种结构由于变压器油量少，需要密切注意变压器油位，防止运行时油位过低。另外由于电流互感器的二次线圈、主绝缘等都位于头部，重心相对于正立式电流互感器较高，机械稳定性会受到一些影响。
2 制造厂保证倒置式电流互感器安全的措施
2.1 设计上的保证
从技术上讲，影响倒置式电流互感器安全运行的主要有以下几点：
从图1所示，倒置式电流互感器主绝缘包扎在盛装二次线圈的铝壳和用于二次引线引出的铝管上。包扎主绝缘前，在铝壳和二次引线管上包扎半导体材料构成主屏。产品运行时这个屏需要接地，称作零屏。在零屏上包扎主绝缘。在包扎绝缘同时将屏材料按一定规律包扎在绝缘内部靠近铝管端部一侧构成电容屏（端屏）来改善主绝缘内部沿轴向的场强分布。最后再包扎一层完整的屏覆盖整个环部和直线绝缘的一部份。运行时这个屏与系统电压相连接构成高压屏。这构成了电流互感器的电容型主绝缘。试验证明，在最大工作电压下这种绝缘结构主屏间最大场强不超过5kV/mm, 直线端部最大轴向场强不超过0.2kV/mm，在工频试验电压下的最大场强不超过13kV/mm,直线端部最大轴向场强不超过0.5kV/mm，是可以长期安全运行的。
在设计倒置式电流互感器主绝缘时，环部绝缘场强应略高于直线部分。这样一旦电流互感器因外部原因导致绝缘故障时，会从储油柜内的环部绝缘开始。倒置式电流互感器的储油柜上端设有膨胀器。绝缘故障造成的内部压力增高会很容易从膨胀器释放，不会引起瓷套的爆炸。从而避免伤及其它设备。
为防止电流互感器在运行时一次和二次导体发热过高。长期运行时铜导体电流密度不能超过 2A/mm2，铝导体电流密度不能超过0.8 A/mm2。在短时最大短路电流情况下，铜导体的电流密度不能超过180A/mm2，铝导体的电流密度不能超过80A/mm2。
油浸式电流互感器的密封也是影响互感器安全的一个重要方面。它一方面影响外观，另一方面也会因泄漏造成互感器绝缘的受潮。因此在设计上一般互感器密封选用限位密封。同时互感器的膨胀器不建议采用盒式串组形式。因为盒式膨胀器内部的变压器油补充进储油柜内部后，向内凹陷的膨胀器盒会在互感器内部产生负压力。不利于互感器的安全运行。
2.2 制造工艺上的保证
要保证电流互感器可靠，设计是前提，工艺是保证。对倒置式电流互感器来说，主绝缘包扎，器身干燥是关键工序。
倒置式电流互感器的环部主绝缘采用手工包扎，直线部分采用机械包扎。手工包扎的环部绝缘会存在一定的分散性。尤其是二次引线管与环部的交界的三角地带。无法用绝缘材料连续包扎，一般采用加垫绝缘材料的方法。加垫绝缘的松紧度，加垫的层数会对绝缘的可靠性产生很大的影响。
完整的包扎工艺以及量化的控制标准对保证绝缘包扎的质量尤为重要。
器身干燥是保证绝缘性能可靠的重要环节。倒置式电流互感器的主绝缘是厚绝缘结构。尤其是直线部分，绕在铝管上，且缠绕紧密，这部分绝缘等效图见图3。
如果铝箔屏面积过大，在电流互感器干燥时，外层绝缘的潮气易于排除，而内层绝缘潮气不易排除，造成绝缘干燥不彻底。
电流互感器的主绝缘为串联电容，总介损主要反映电容量较小部分的外绝缘状况，即 ，随着运行时间的加长，内层绝缘的潮气逐渐扩散到外层， 、 逐步增大，从而使绝缘整体介损值大幅度增加。绝缘性能迅速劣化。
因此，真空干燥一定要长时间测量干燥的露点是否达到-55℃甚至至-70℃，简单的依靠真空度，时间等判断是不可取的。
3运行中的倒置式电流互感器监测。
3.1 投运前检查
电流互感器互感器投运前，除进行常规的二次低压检验外，应对产品主绝缘进行高压检测： 10kV介质损耗测量及绝缘电阻测量、工频耐压试验；变压器油色谱分析及微水测量、耐压试验；以检验经过长时间存放和长途运输电流互感器主绝缘的健康状况。同时确认二次绕组连接良好，没有开路现象，电流互感器的地屏接地可靠。
3.2 投运后监视
电流互感器运行初期，应进行重点检测。现有的电流互感器出厂试验手段，并不能完全检测出绝缘包扎的质量问题。初期运行的电流互感器应在一周，半年、一年分别进行油色谱分析试验。以便分析运行中的电流互感器主绝缘是否存在缺陷。期间应监视电流互感器的油位。当油位有异常变化时，应立即退出运行。新投运的电流互感器在经历第一个冬季时，应密切监视其油位。防止油位过低而出现绝缘露出油面的情况。
目前，人们正在积极开发电流互感器的在线检测工具，如在线检测互感器的泄漏电流，监测互感器的内部压力等。图3是一种油浸式互感器过压在线监测装置。此装置可安装在互感器的底座上与内部变压器油连通。当油浸式互感器因故障导致内部压力增大时，此装置触发，发出报警信号。提醒人们将此电流互感器立即退出运行。
参考文献：
[1]肖耀荣，高祖棉.互感器原理与设计基础[M],沈阳： 辽宁科学技术出版社，2003.
[2]魏朝晖.油浸倒置式电流互感器设计[J]，变压器，2000，37（9）；6-9
[3]陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京：中国科学技术出版社，2001．
作者简介：
徐宏武(1971.05-)，男，辽宁人沈阳，工程师，长年从事互感器研究工作
特变电工康嘉（沈阳）互感器有限责任公司（110144）
论文作者:徐宏武
论文发表刊物:《电力设备》2016年第9期
论文发表时间:2016/7/1
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