电流互感器在检测技术中的应用分析

电流互感器在检测技术中的应用分析

李军

（广东电网有限责任公司茂名信宜供电局525300）

摘要：当今社会正在不断飞速发展，而电流互感器也在随着时代的发展不断地更新换代，现.如今电流互感器也正在从传统的电磁式向着电子式、数字式方向发展，变电站电流互感器安装数量，也从原来的十几台发展到现在的几十台，甚至上百台。因此，随着电流互感器的性能不断地快速发展，我们在安装、检测以及维护等方面也就需要有更高的水平和技术。而电流互感器在检测技术中的应用也取得了一定的成效。本文首先介绍了电流互感器的结构和特点，并在理论上详细分析了电流互感器的运作特点，然后又详细分析了电流互感器在检测技术中应用的目的，检测原理以及应用技巧。希望本文对业内人士关于互感器方面的研究能起到一定的帮助。

关键词：电流互感器；检测技术；电子产品；应用

1.电流互感器的特点以及在电力系统中的作用

1.1电流互感器的特点

互感器本身就是一种绝缘材料。一般情况下有环氧树脂、油纸绝缘和SF6气体绝缘等几种。根据它的结构特点的不同又分为正立式和倒立式这两种。在电力系统中广泛采用的是电磁式的电流互感器（以下简称电流互感器）。电流互感器由闭合的铁心和贴组两个部分组成，它的一次绕组匝数比较少，串在需要测量的电流的线路中，所以它经常有线路的全部电流流过，所以，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流没有关系。二次绕组的匝数相对来说比较多，串接在测量仪表和保护回路当中，电流互感器在工作的时候，它的二次回路始终都是闭合的，而且测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗比较小，所以电流互感器几乎都在近于短路的状态下运行的，如图1

1.2电流互感器在电力系统中的作用

电力系统为了能够传输电能，一般情况下就会采用交流电压、大电流回路把电力送到用户那里，但是却又没办法用仪表对它进行直接的测量，所以就有了互感器，专门用它来变换电流。随着电力工业的不断发展，电压等级又不断地在提高，因此要求电网要更加安全，更加可靠。所以，就必须对电网中的电流互感器不断进行定期的检测，便于及时地了解和掌握电流互感器的工作状态，从而确保电流互感器能够正常地工作。电流互感器在电力系统中的作用主要分为以下两个部分：①把一次回路中的大电流变成二次回路中的小电流，从而使测量仪表和保护装置更加标准化和小型化，并且使它的结构更加轻巧，价格更加便宜，同时更加有利于屏内安装。②用来隔离高压电路。电流互感器的一次测量和二次测量之间没有任何的电流关系，它们之间只有磁的联系。电流互感器就是使二次设备和高压的部分进行隔离，并且电流互感器的二次测量都接地，这就保证了设备和人都会很安全。

2.电流互感器在检测技术中应用的目的和原理

2.1电流互感器在检测技术中应用的目的

在电力系统的检测技术中，就无法避免要对高压电网进行大电流检测。同时，我们也可以用以电磁感应原理的电流互感器对其来检测。检测的目的主要有以下两个方面：①使测量回路和高压电网之间进行隔离，这样既可以保护工作人员的安全，又可以保护各种设备不被损坏；②可以用小量程的仪表来测量大电流。

2.2电流互感器在检测技术中的应用原理

电流互感器是对普通变压器的另一种使用。通常概念下的变压器是由两个磁性耦合线圈组成的，其中包括一个初级线圈和一个次级线圈，他们之间的匝数比是1：N。如果初级线圈上的交流信号电压是V，那么次级线圈上就将会产生信号电压N×V。变压器用作电流互感器的时候，交流电流会通过初线圈，对于传说中的“理想变压器”，短路次级电流与输入电流是成正比，与匝数成反比的关系。如果初级线圈不是短路的，而是连接到一个电阻（假设这个电阻不是太大），那么上述关系仍然会成立。这就提供了一种测量次级线圈中的交流电流的方法，由此特可以推导出初级线圈中的交流电流，并且允许我们来利用一个隔离电流来测量交流电流。电流互感器的设计在通常情况下并不重要，但是在极端的情况下，例如交流加直流测量、高压、低损耗测量等的时候，仍然还需要注意。商用的电流互感器则通常由线绕环形芯组成，初级的线圈为穿过圆环中心的导线。圆环有的时候是铰链式的，可以打开便于插入初级线圈。除了测量交流电流之外，电流互感器还可以检测电流来实现控制的目的。例如，采用一个电流互感器来检测木工锯中的电流以操作真空吸尘器。事实上，电流互感器已经广泛地用于家用的电源监控器了，如图2。

3.电流互感器在检测技术中的应用技巧以及应用探讨

3.1电流互感器在检测技术中的应用技巧

在实践过程中，在应用电流互感器检测大电流的时候，曾经有过很多的意外事故和测量故障。相对来说比较常见的有以下几个：触电、电流互感器冒烟、噪音严重、读数非常地离谱甚至为零的情况。找原因，其实主要就是因为操作不恰当，还没把握好电流互感器正确的合理的使用办法。在检测电力系统中的大电流的时候，可以采用以下的技巧，例如：

（1）二次侧不可以有开路的情况。如果二次侧开路了，那么电流互感器就会空载运行，这个时候，被测的电路中的大电流就会全部转换成励磁电流。这个励磁电流比正常情况下的励磁电流要大几百倍，然后使铁芯之中的磁的密度也会突然增多。这样，一方面会加剧铁的损耗，贴心也将会严重的过热，然后就会把绕组绝缘烧毁，或者使高压侧对地短路；另一方面，在二次绕组就会感应比较高的电压，很可能就会把绕组绝缘给穿透，不仅会危害到操作人员的安全，也会使其他设备遭到破坏。

（2）二次绕组的一端和铁芯一起必须要安全地接地，不能将互感器的绝缘损坏后让一次绕组的高压窜到二次绕组的低压侧，否则就会造成设备的损坏从而造成人身事故。

（3）二次绕组的回路中所窜入的仪表阻抗数值不能超过相关的规定里面要求的。二次侧的阻抗如果太大的时候，电流1变小，但是电流2没有变的情况，铁芯磁通和空载的电流就会变大，然后就会使检测的误差增大，这就使电流互感器的精确度降低了。所以，电流表不应该串的太多，在自动的控制系统当中，电流互感器的负载阻抗的数值也不能太大了。

（4）铭牌一般情况下都标的有额定的功率、额定的变比、还有准确度的等级。电流互感器只有在额定功率的条件下，才会使变比、相角的误差不会超过规定值，在使用的时候还需要选择功率比较符合的。

（5）利用光纤干涉的技术也可以测高压的大电流，例如新型的光电电流互感器。这种电流互感器是把相位压缩的原理应用到光路中去，实现了微分干涉的目的，从而消除了温度等缓慢变量的影响，同时又扩大了测量的动态范围。

3.2电流互感器在检测技术中的应用探讨

电流互感器在检测技术中的应用十分地广泛，无论是在校园中应用到实验教学，还是电力系统中的大电流的检测，都应用了电流互感器。不过，电流互感器在检测技术中的应用在主要体现在电力系统中大电流的测量中。但是，检测的时候也有许多不足的地方。比如说：如果负载很小的时候，那么互感器就不适用了，所以说不适用于比较宽的范围内的电流测量。还有就是测量准确度不是很高，一般测量电流小到只有额定电流的百分之零点一的时候，就不能准确地测量电流了。而且谐波等电磁干扰现象太严重，严重的甚至会导致电流互感器发热，很可能就会损坏互感器。光纤电流互感器的发展在慢慢地成熟慢慢地趋于完善。如果能克服以上的不足之处，不仅对我国电力事业的飞速发展，而且对于将来的“光纤化”电站的实现，都会起到相当大的推动作用。此外，电流互感器和测量仪表的配合，可以对线路的电能进行测量；与继电器进行配合，就可以对电力系统和电气设备进行过电流、过负载和单相接地的保护，而且还可以再单相、三相控制系统中作为专门的电流检测元件。

结论

电流互感器的检测技术是电力系统中最具潜力的技术之一。它的发展不仅能够及时地发现、诊断、处理电流互感器存在的异常现象和隐患，使电流互感器的运行更加安全更加可靠，而且还代表着电网公司维护水平的一大进步。

参考文献：

[1]颜研.一种新型光电电流互感器的研制[J].传感器技术，2011.

[2]杨斌文.电力系统中谐波的危害与产生[J].电气时代，2012.

[3]陈立周.电气测量[M].机械工业出版社，2010.

[4]梁森，等.自动检测与转换技术[M].机械工业出版社，2012.