3互感器试验方法

互感器试验方法1 基本概念1.1 概述典型的互感器是利用电磁感应原理将高电压转换成低电压，或将大电流转换成小电流，为测量装置、保护装置、控制装置提供合适的电压或电流信号。

电力系统常用的电压互感器，其一次侧电压与系统电压有关，通常是几百伏～几百千伏，标准二次电压通常是100V 和100V/3两种；而电力系统常用的电流互感器，其一次侧电流通常为几安培～几万安培，标准二次电流通常有5A 、1A 、0.5A 等。

1.2 电压互感器的原理电压互感器的原理与变压器相似，如图1.1所示。

一次绕组(高压绕组)和二次绕组(低压绕组)绕在同一个铁芯上，铁芯中的磁通为Ф。

根据电磁感应定律，绕组的电压U 与电压频率f 、绕组的匝数W 、磁通Ф的关系为：图1.1 电压互感器原理U = K f WФ （1.1） 式中，K 为常数。

也可变换为：Wf K U =Φ （1.2） 由于磁路中只有一个磁通Ф，所以：2211W f K U W f K U = （1.3） 整理后得：2121W W U U = （1.4） 即电压互感器一、二次的电压比等于一、二次绕组的匝数比。

1.3 电流互感器的原理在原理上也与变压器相似，如图1.2所示。

与电压互感器的主要差别是：正常工作状态下，一、二次绕组上的压降很小（注意不是指对地电压），相当于一个短路状态的变压器，所以铁芯中的磁通Ф也很小，这时一、二次绕组的磁势F （F=IW ）大小相等，方向相反。

即：2211W I W I = （1.5）变换后可得：1221W W I I = （1.6） 即电流互感器一、二次之间的电流比与一、二次绕组的匝数成反比。

图1.2 电流互感器的原理1.4 互感器绕组的端子和极性电压互感器绕组分为首端和尾端，对于全绝缘的电压互感器，一次绕组的首端和尾端可承受的对地电压是一样的，而半绝缘结构的电压互感器，尾端可承受的电压一般只有几kV 左右。

常见的用A 和X 分别表示电压互感器一次绕组的首端和尾端，用a 、x 或P1、 P2表示电压互感器二次绕组的首端或尾端；电流互感器常见的用L 1 、L 2分别表示一次绕组首端和尾端，二次绕组则用K 1、K 2或S1、S2表示首端或尾端，不同的生产厂家其标号可能不一样，通常用下标1表示首端，下标2表示尾端。

当端子的感应电势方向一致时，称为同名端；反过来说，如果在同名端通入同方向的直流电流，它们在铁芯中产生的磁通也是同方向的。

标号同为首端或同为尾端的端子而且感应电势方向一致，这种标号的绕组称为减极性，如图1.3a 所示，此时A-a 端子的电压是两个绕组感应电势相减的结果。

在互感器中正确的标号规定为减极性。

图1.3b 是错误的极性（加极性），此时一、二次绕组的同名端感应电势的方向是相反的。

不管是电流互感器还是电压互感器，极性错误（或接错端子）都可能会造成计量、保护、控制的错误。

比如：（1）用于计量时，功率反向；（2）用于保护时，造成保护误动；（3）用于同期回路时，造成非同期合闸。

a 减极性b 加极性图1.3 减极性和加极性原理1.5互感器的绝缘结构（1）干式（2）油浸式（3）SF6绝缘。

1.6 电压互感器的结构（1）串级式电压互感器采用串级式结构可以降抵主绝缘的要求，高压绕组对铁芯的电压只有最高电压的1/4，可以降低制造成本。

结构如图1.4、图1.5所示。

图1.4 串级式电压互感器原理接线图图1.5 110kV串级式电压互感器（2）全绝缘油浸式电压互感器全绝缘油浸式电压互感器的A端和X端对地绝缘水平是相同的，多见于35kV及以下的电压互感器，结构见图1.6。

（3）全绝缘干式电压互感器结构见图1.7。

图1.6 全绝缘10kV 油浸式电压互感器 图1.7 全绝缘干式电压互感器（4）SF6绝缘电压互感器SF6绝缘电压互感器有与GIS 配套的结构，也有室外独立安装的独立式结构，其外形见图1.8，内部结构见图1.9。

（5）电容式电压互感器（CVT ）电容式电压互感器采用电容器分压的原理先将系统电压降为1.3万伏左右，再通过中间变压器降为标准的二次电压。

结构见图1.10。

CVT 一次电压U 1与中间电压U Z 的关系为：121Z 1C C C U U += （1.7）图1.8 六氟化硫绝缘电压互感器图1.9 SF6绝缘独立式电压互感器a 普通结构b 带有地刀K1图1.10 电容式电压互感器原理接线图1.7 电流互感器的结构（1）串级式图1.11 串级式电流互感器串级式电流互感器可以降低绝缘要求，但由于是几个电流互感器串接，增加了误差。

（2）油浸电容型绝缘a．油浸电容型正立式电流互感器的内部结构见图1.12。

图1.12 油浸电容型正立式电流互感器b．油浸倒立式电流互感器的结构见图1.13和图1.14。

合资产倒立式电流互感器的二次铁芯线圈内置于圆形铁心外罩内，二次引线通过与铁心外罩直接焊接的圆柱形金属管引出(运行中金属管直接接地)，铁心外罩与直接焊接的圆柱形金属铝管外绕绝缘层，绝缘层内设置若干电容屏构成主电容，绝缘层最外一层电容称“未屏”，与设备高压端相连。

从结构上分析，高压端对铁心外罩有一个电容，对金属铝管又有一个电容，这2个电容并联构成主电容。

接近金属管最里一屏电容称“零屏”，运行中外引接地。

正常运行时设备的二次引线金属管与“零屏”同时接地。

国产倒立式电流互感的设计基本原理、绝缘结构与进口或合资设备相同，所不同的是二次引线的金属管与金属管的零屏引线焊接在一起，组装后外引接地，瓷套内二次引线金属管不再接地固定。

国产倒置式流变这种将器身接地的方式主要考虑运行中的维护，因此现场实际测量中用传统的电桥正接法就能测量出设备的整体电容与介质损耗。

图1.13 油浸倒立式电流互感器图1.14 油浸倒立式电流互感器绝缘结构（3）SF6绝缘倒置式电流互感器其外观见图1.15，内部结构见图1.16。

图1.15 SF6绝缘倒置式电流互感器图1.16 SF6倒置式电流互感器的绝缘结构（4）高压干式电流互感器高电压干式电流互感器也有正立式结构和倒立式结构。

正立式结构见图1.17。

图1.17 干式电流互感器结构（正立式）1.8 电压互感器和电流互感器在结构上的主要差别（1）电压互感器和电流互感器都可以有多个二次绕组，但电压互感器可以多个二次绕组共用一个铁芯，电流互感器则必需是每个二次绕组都必需有独立的铁芯，有多少个二次绕组，就有多少个铁芯。

（2）电压互感器一次绕组匝数很多，导线很细，二次绕组匝数较少，导线稍粗；而变电站用的高压电流互感器一次绕组只有1到2匝，导线很粗，二次绕组匝数较多，导线的粗细与二次电流的额定值有关。

（3）电压互感器正常运行时，严禁将一次绕组的低压端子打开，严禁将二次绕组短路；电流互感器正常运行时，严禁将二次绕组开路。

1.9 电压互感器型号意义第一个字母：J—电压互感器。

第二个字母：D—单相；S—三相；C—串级式；W—五铁芯柱。

第三个字母：G—干式，J—油浸式；C—瓷绝缘；Z—浇注绝缘；R—电容式；S—三相；Q－气体绝缘第四个字母：W—五铁芯柱；B—带补偿角差绕组。

连字符后的字母：GH—高海拔地区使用；TH—湿热地区使用。

1.10 电流互感器的型号意义电流互感器的型号由字母符号及数字组成，通常表示电流互感器绕组类型、绝缘种类、使用场所及电压等级等。

字母符号含义如下：第一位字母：L——电流互感器。

第二位字母：M——母线式(穿心式)；Q——线圈式；Y——低压式；D——单匝式；F——多匝式；A——穿墙式；R——装入式；C——瓷箱式；Z ——支柱式；V ——倒装式。

第三位字母：K——塑料外壳式；Z——浇注式；W——户外式；G——改进型；C——瓷绝缘；P——中频；Q ——气体绝缘。

第四位字母：B——过流保护；D——差动保护；J——接地保护或加大容量；S——速饱和；Q——加强型。

字母后面的数字一般表示使用电压等级。

例如：LMK－0.5S型，表示使用于额定电压500V及以下电路，塑料外壳的穿心式S级电流互感器。

LA－10型，表示使用于额定电压10kV电路的穿墙式电流互感器。

2 电压互感器和电流互感器共有的试验项目2.1 绝缘电阻测量（1）试品温度应在10－40℃之间；（2）用2500V兆欧表测量，测量前对被试绕组进行充分放电；（3）试验接线：电磁式电压互感器需拆开一次绕组的高压端子和接地端子，拆开二次绕组，；测量电容式电压互感器中间变压器的绝缘电阻时，须将中间变压器一次线圈的末端（通常为X端）及C2的低压端（通常为δ）打开，将二次绕组端子上的外接线全部拆开，按图2.1接好试验线路。

电流互感器按图2.2接好试验线路。

图2.1 电磁式电压互感器绝缘电阻测量接线图2.2 电流互感器绝缘电阻测量接线（4）驱动兆欧表达额定转速，或接通兆欧表电源开始测量，待指针稳定后（或60s），读取绝缘电阻值；读取绝缘电阻后，先断开接至被试绕组的连接线，然后再将绝缘电阻表停止运转；（5）断开绝缘电阻表后应对被试品放电接地。

关键点：a．采用2500V兆欧表测量b．测量前被试绕组应充分放电c．拆开端子连接线时，拆前必须做好记录，恢复接线后必须认真检查核对d．当电容式电压互感器一次绕组的末端在内部连接而无法打开时可不测量e. 如果怀疑瓷套脏污影响绝缘电阻，可用软铜线在瓷套上绕一圈，并与兆欧表的屏蔽端连接。

试验要求：a．与历次试验结果和同类设备的试验结果相比无显著差别；b．一次绕组对二次绕组及地应大于1000MΩ，二次绕组之间及对地应大于10MΩ。

c．不应低于出厂值或初始值的70％；d．电容型电流互感器末屏绝缘电阻不宜小于1000MΩ；否则应测量其tanδ。

2.2 二次绕组交流耐压试验互感器二次绕组之间及其对外壳的工频耐压标准为2kV，当绝缘电阻大于10MΩ时可用2500V兆欧表代替。

2.3 极性检查（1）方法1：干电池法将1号干电池的“－”极接到一次绕组的尾端（X端或L2端），将二次绕组的a端（或K1端）接到指针式直流毫伏表的“＋”端，x端（或K2）接到表的“－”端，当将干电池的“＋”极接到一次绕组的首端A端（或L1端）时，如果毫伏表指针向正方向摆动，则表明二次绕组极性正确，反之则不正确。

此时，其他绕组应处于开路状态，见图2.3；a 电压互感器极性检查b 电流互感器极性检查图2.3 极性试验接线图a.对每个二次绕组分别进行；b.接线本身的正负方向必需正确；c.检查时应先将毫伏表放在直流毫伏的一个较大档位，根据指针摆动的幅度对档位进行调整，使得既能观察到明确的摆动又不超量程打表；d.电池连通2～3s后立即断开以防电池放电过量。

（2）方法2：采用成套装置，参照仪器使用说明书进行。

试验要求：与铭牌和标志相符。

2.4 绕组直流电阻测量（1）对电压互感器一次绕组，宜采用单臂电桥进行测量；（2）对电压互感器的二次绕组以及电流互感器的一次或二次绕组，宜采用双臂电桥进行测量，如果二次绕组直流电阻超过10Ω，应采用单臂电桥测量；（3）也可采用直流电阻测试仪进行测量，但应注意测试电流不宜超过线圈额定电流的50%，以免线圈发热直流电阻增加，影响测量的准确度。