電壓電流互感器極性的新方法

引言

變壓器和電流互感器在繼電保護(hù)二次回路中起一、二次回路的電壓和電流隔離作用，它們的一、二次側(cè)都有兩個(gè)及以上的引出端子，任何一側(cè)的引出端子用錯(cuò)，都會(huì)使二次側(cè)的相位變化180度，既影響繼電保護(hù)裝置正確動(dòng)作，又影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)控和事故處理，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及設(shè)備及人身安全。因此，正確判斷變壓器（電壓互感器）和電流互感器的極性正確與否是一項(xiàng)十分重要的工作。

1 傳統(tǒng)的極性檢測(cè)方法

1.1直流法

電壓和電流互感器的傳統(tǒng)極性檢測(cè)直流法可按圖1接好線，使用干電池和高靈敏度的磁電式儀表進(jìn)行測(cè)定。檢測(cè)極性時(shí)，將電池的正極接在一次線圈的K端上，而將磁電式儀表（如指針式電流表或毫伏表）的正接在二次線圈的K端上。當(dāng)開關(guān)S瞬間閉合時(shí)，儀表指針偏向右轉(zhuǎn)（正方向），而開關(guān)S瞬間斷開時(shí)，儀表指針則偏向左轉(zhuǎn)（反方向），則表明所接互感器一、二次側(cè)端子為同極性。反之，為異極性。

1.2、交流法

將互感器一、二次線圈的尾端L2、K2接在一起，在二次線圈上通入1~5V的交流電壓，再用10V以下小量程交流電壓表分別測(cè)量U2、U3，若U3=U1-U2，則L1、K1為同極性，若U3=U1+U2， L1、K1為異極性。

2 新極性檢測(cè)方法

該方法以KCL和二次接線原理為基本依據(jù)，強(qiáng)調(diào)注入電流作為引導(dǎo)檢測(cè)過程的基本手段，將交流安培計(jì)的讀數(shù)作為檢測(cè)結(jié)果，來判斷互感器的極性。

2.1原理

根據(jù)KCL的描述: 在任何電路中的任意節(jié)點(diǎn)上流入該節(jié)點(diǎn)的電流總和等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流總和，即Σi入=Σi出。當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)趨于無窮大的極限情況時(shí)，KCL可以推廣至任意用一閉合面（虛線表示與紙平面的相交線）所包圍的電路部分。該閉合面S包圍了部分電路，并與支路1、2、3相交，應(yīng)用KCL定律可得i1-i3-i2=0。

下面討論一種特殊狀態(tài)，當(dāng)初始時(shí)刻電路中無電流通過時(shí)，如果強(qiáng)制性地使某一閉合面包圍的部分電路中流入一定量的相對(duì)于初始狀態(tài)額外的電流，由于離開包圍部分電路的任一閉合面的各支路的電流的代數(shù)和為零，所以必有同量的電流流出那部分電路，則可在流出的閉合面的另一支路上串聯(lián)一只交流安培計(jì)測(cè)量。那么，當(dāng)被包圍的部分電路為電壓和電流互感器的內(nèi)部電路時(shí)，則其中任兩相的同極性或異極性將影響流出包圍的互感器內(nèi)部電路電流的大小，然后結(jié)果將體現(xiàn)在交流安培計(jì)的讀數(shù)上。下面以電流互感器的星形和三角形兩種連接情況來具體說明。

2.2星形回路檢測(cè)

在檢測(cè)之前，須斷開一次隔離刀閘，確保電流互感器內(nèi)部電路處于無電流狀態(tài)。任選電流互感器的兩相，在一次側(cè)線圈的L端同時(shí)接地，K端串接一升流裝置。在二次側(cè)的中性線n上串接一只交流安培計(jì)。用升流裝置向其中注入定量的交流電流，電流大小及安培計(jì)的量程可由電流互感器的變比確定。數(shù)量級(jí)約在10-1A至1A之間。同時(shí)觀察安培計(jì)的變化和讀數(shù)。由于另一單相未注流的原方開路，在二次星形回路中電流繼電器線圈阻抗相對(duì)很高，所以二次回路的電流I3很小，近似為零。此時(shí)若安培計(jì)的指針不動(dòng)或微偏（讀數(shù)IA也約為零），則說明此兩相的二次電路在閉合面包圍下其電流近似成環(huán)流，安培計(jì)所在的中性線n上電流的流入和流出量相等，即此兩相極性相同。若安培計(jì)指針偏轉(zhuǎn)較大（讀數(shù)IA約為2I1），則說明其二次電流均流入中性線n，此兩極性相異。

再取A、C兩相注入電流，如圖5接線，并同樣根據(jù)中性線上安培計(jì)的讀數(shù)來判斷A、C兩相極性的異同。然后將兩組結(jié)果結(jié)合起來并對(duì)照表1便可判斷出該組星形連接互感器的極性。

顯然從表1可知若測(cè)得A、B和A、C兩組兩相極性均相同，則A、B、C三相極性相同; 若A、B兩相極性相同，A、C相異，則C極為異極性; A、B兩相極性相異，而A、C相同，則B相為異極性; 若A、B與A、C均相異，則A相為異極性。

3 三角形回路檢測(cè)

與星形回路相同，先斷開一次側(cè)隔離刀閘，任取兩相在一次側(cè)線圈的首或未端同時(shí)接地，并在此兩相一次側(cè)另一端串接一升流裝置。在二次側(cè)串接一安培計(jì)。同樣用升流裝置注入電流并同時(shí)觀察安培計(jì)。若安培計(jì)的指針不動(dòng)或微偏，則說明二次閉合面所圍電路中的感應(yīng)電勢(shì)相互抵消，兩相互為異極性（即a、y異端相接），若指針偏轉(zhuǎn)較大，則說明兩相感應(yīng)電勢(shì)相互迭加，兩相互為同極性（即a、y同端相接）。

另注入電流再測(cè)，并將二次檢測(cè)結(jié)果寫入表2中，以此來判斷該組電流互感器三角形連接的極性。

4 新方法的應(yīng)用

新方法可以廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的安裝、調(diào)試、定時(shí)檢驗(yàn)及故障處理中去。

4.1星形連接方面的應(yīng)用

可應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)繼電保護(hù)自動(dòng)裝置的極性檢驗(yàn)，無需將每組三相電壓或電流互感器接線解開成單個(gè)互感器進(jìn)行檢測(cè)，因此可減輕工作量，大幅度提高實(shí)驗(yàn)工作效率。

4.2三角形連接方面的應(yīng)用

可根據(jù)判斷的極性確定電壓或電流互感器二次回路的三角形接線順序。用于檢查三角回路接線錯(cuò)誤，使得故障的排除顯得尤為清楚方便。由表2可知，若測(cè)知某兩相互為同極性，則另兩組兩相組合的極性關(guān)系必為一同一異; 若檢測(cè)知某兩相互為異極性，則另兩組兩相組合的極性關(guān)系必一致，要么均為同極性，要么均為異極性。從而三角形接線情況如表3所示：

5新舊方法比較

5.1新法優(yōu)點(diǎn)

在現(xiàn)場(chǎng)三相一組的電壓或電流互感器連接的極性檢測(cè)中，新法具有測(cè)量次數(shù)少，測(cè)量準(zhǔn)確度高，判斷依據(jù)簡(jiǎn)單直觀，操作方便，可大幅度提高檢測(cè)工作的效率，是較的極性檢測(cè)方法。適用于三相連接的繼電保護(hù)二次回路中的電壓或電流互感器的極性測(cè)定。

5.2直流法的優(yōu)點(diǎn)

對(duì)于單個(gè)單相電壓或電流互感器的極性判斷，直流法具有原理簡(jiǎn)單，測(cè)量設(shè)備接線簡(jiǎn)便，操作不復(fù)雜等優(yōu)點(diǎn)。適用于單個(gè)互感器極性的檢測(cè)和判斷。

5.3交流法的優(yōu)點(diǎn)

當(dāng)互感器的變比在5以下，用交流法檢測(cè)極性既簡(jiǎn)單又準(zhǔn)確，當(dāng)變比較大時(shí)，由于U1和U3數(shù)值很接近，電表較難判斷，因此不宜采用。

6 結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)場(chǎng)二次回路和電壓、電流互感器的極性檢測(cè)中，要求有*的準(zhǔn)確性和可靠性，新方法符合上述客觀需要，經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)