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电流互感器伏安特性试验
阿德

一　试验目的
    CT伏安特性是指电流互感器一次侧开路，二次侧励磁电流与所加电压的关系曲线，实际上就是铁芯的磁化曲线，因此也叫励磁特性。试验的主要目的是检查互感器的铁芯质量，通过鉴别磁化曲线的饱和程度，计算10%误差曲线，并用以判断互感器的二次绕组有无匝间短路。
二　试验方法
    试验接线如图所示：
SVERKER650

二次

    接线比较复杂，因为一般的电流互感器电流加到额定值时，电压已达400V以上，单用调压器无法升到试验电压，所以还必须再接一个升压变(其高压侧输出电流需大于或等于电流互感器二次侧额定电流)升压和一个PT读取电压。(如果有FLUKE87型万用表，由于其可测最高交流电压为4000V，可用它直接读取电压而无需另接PT。)
    试验前应将电流互感器二次绕组引线和接地线均拆除。试验时，一次侧开路，从电流互感器本体二次侧施加电压，可预先选取几个电流点，逐点读取相应电压值。通入的电流或电压以不超过制造厂技术条件的规定为准。当电压稍微增加一点而电流增大很多时，说明铁芯已接近饱和，应极其缓慢地升压或停止试验。试验后，根据试验数据绘出伏安特性曲线。
三　注意事项
    1.电流互感器的伏安特性试验，只对继电保护有要求的二次绕组进行。
    2.测得的伏安特性曲线与过去或出厂的伏安特性曲线比较，电压不应有显著降低。若有显著降低，应检查二次绕组是否存在匝间短路。当有匝间短路时，其曲线开始部分电流较正常的略低，如图中曲线2、3所示（指保护CT有匝间短路,曲线2为短路1匝，曲线3为短路2匝），因此，在进行测试时，在开始部分应多测几点。
    3.电流表宜采用内接法。
    4.为使测量准确，可先对电流互感器进行退磁，即先升至额定电流值，再降到0，然后逐点升压。
四  典型U-I特性曲线

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在现场进行装置试验时，可能由于试验设备欠缺、条件有限，需要用自耦变进行各种试验，此时一定切记将所加量的回路中的接地线断开或在自耦变后串接隔离变压器；否则，可能造成交流２２０Ｖ短路，损坏试验设备。
　　原因解释
    可能碰到的错误接线方式：

坛子岭变电站2B(1B)主变压器高压侧方向过流回路无电流
2004年2月19日
¨ ¨        现象
在坛子岭变电站2#主变压器（2B）35kv高压侧后备保护（SEL351A）装置上，显示高压侧一次电流为0，但现场该变压器高压侧实际有20A负荷。高压侧方向过流、差动保护配置简图见图1所示。
图1. 坛子岭变电站主变部分保护配置简图

2B

1B

进线1

进线2

出线

出线

35kv

10kv

差动

方向过流

2k

4k

35kv开关柜

10kv开关柜

Y

△

Y

△

300

32

31

¨ ¨        电气回路检查
Ⅰ步. 用钳型电流表测量进入2#主变压器保护柜内SEL351装置的高压侧CT二次电流，发现电流皆很小（数毫安），经CT变比换算，发现与实际运行工况不符；
II步. 检查回路，确定2#主变压器保护柜高压侧CT引自35kv高压开关柜(32DL)内的CT端子，并检查这组电流端子，并未发现CT二次回路开路或短路的情况；
III步.打开35kv开关柜后板，进入柜内检查CT本体，发现CT有四个二次绕组，如图2所示。其中绕组2用于变压器的差动保护，绕组4用于变压器的高压侧方向过流保护，绕组1、3皆引出至柜内端子排上，在端子排上检查绕组2、4接线正确，但绕组1、3的a、b、c三相却呈开路状态，被施工单位搁置在一边未管，问题就在于此了。（真是阴差阳错，叫人啼笑皆非。）

图2. a（b、c）相CT绕组接线

至方向过流回路
500/5A

4s1

4s2

开路！200/5A

3s2

3s1

开路！200/5A

1s1

1s2

至差动电流回路
500/5A

2s1

2s2

¨ ¨        原因分析
在电流互感器正常运行时，根据磁势平衡方程式： I1 N1-I2 N2 =I0 N1 ，因一次磁势I1 N1绝大部分被二次磁势I2 N2所抵消，所以总的磁势I0 N1很小，即激磁电流I 0很小，只有一次电流 I1 的百分之几，在铁芯中的磁通φ很小，所以二次绕组中感应的电动势Ｅ２不大。如果二次侧开路，则I2 =0 ，有I1 N1= I0 N1，即I1=I0 ，而I1是一次电气回路中负荷电流，并不因互感器二次负载变化而变化（相当于一个恒流源）；因此，此时励磁电流就是I1 ，使励磁磁势剧增几十倍，CT处于深度饱和状态，加之二次绕组的匝数很多，根据电磁感应定律E=4.44fNBS，在二次绕组两端会产生很高的电压，可能损坏二次绕组的绝缘，而且将严重危及人身的安全；再者，由于磁感应强度剧增，使铁芯损耗增大，严重发热，甚至烧坏绝缘。
CT的内部结构有着其不同于变压器、电压互感器的特殊性，因其每个二次绕组的用途不同，如测量、保护精度等级、变比以及饱和特性曲线的不同，因此，在每个铁芯上仅绕一个二次绕组，绕组间经绝缘后层叠，最后整体由环氧树脂等绝缘体封状。
该CT二次有四个绕组，由于其中两个绕组长期开路，影响到另外两个绕组，因此，在绕组2、4回路电流变小。

¨ ¨        解决办法
Ⅰ步. 在35kv柜内端子排上短接a、b、c三相CT的二次绕组1、3；
II步. 对绕组2、4分别进行伏安特性测试，正常；
III步. 恢复主变、35kv开关柜内的二次回路，对2#主变送电后（高压侧负荷20A），检查高压侧后备保护（SEL351）、差动保护（SEL587）保护装置上电流显示正常。

¨ ¨        之后，对1#主变压器进行检查，发现存在同样的问题
在此之前，1B曾经出现过一重大设备事故，差动主保护误动作跳闸。经检查，发现是安装单位将高压侧绕组错用成200/5A的绕组3，因此，在1B负荷增大时，差流超过整定值后动作。为此，安装单位将绕组3改为绕组２(500/5)后差动保护正常；但却把绕组3搁置在一边未管了。
参照2B的上述方法处理后仍不正常。由于其中两个绕组长期开路，并经历了各种运行工况，开路使二次绕组绝缘很可能遭到破坏，并影响到另外两个绕组，因此，在绕组2、4回路电流变小。

v v     总结
在电流互感器正常运行时，如果二次侧开路，会感应出危险的高电压，危及人身和设备安全。因此，电流互感器二次侧绝对不许开路。