CN100431064C - 在不停电条件下改变电流变比的10kv以上高压电流互感器 - Google Patents

Abstract

电力系统中测量用电流互感器。电流互感器的变比是根据负荷电流来配置的，如果负荷电流变化超过允许值时必须调换变比来满足测量和保护的要求。但调换变比必须在停电条件下进行，由此带来经济损失。不停电条件下更换电流比，必须具备三个条件：1.至少应有三个以上的电流比。2.必须对电流互感器的误差补偿方法进行改进。3.将电流互感器二次线圈引到开关柜或端子箱的接线端子上，只要改变端子的接线就可得到所需的电流比，本发明适用发电厂、变电站和工矿企业。

Description

在不停电条件下改变电流变化的10KV以上高压电流互感器

技术领域：

本发明涉及一种高压电气设备中供计量、保护用的电流互感器。

背景技术：

适用中的电流互感器除了电压等级、准确性和二次额定容量等在技术上有严格要求，对一次额定电流的确定也同样有较严的规定：根据中华人民共和国电力行业标准DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》中规定，电流互感器额定一次电流的确定，应保证其在正常运行中的实际负载电流达到额定值的60％左右，至少应不小于30％。

但在实际使用中很难保证上述规定中的要求，尤其对变电站内的专线用户，因受生产季节、市场供需变化和用电户生产发展等的影响，用户的用电负荷波动变化很大。供电部门为了适应用电负荷的变化和用电户用电量的增加，保证计量正确和电气设备保护可靠动作，需要及时更换相应电流变比的电流互感器。调换10kV及以上高压电流互感器时，必须在停电条件下进行，电气人员在安全措施可靠情况下方能进行更换工作。而用户不但要承担调换电流互感器费用，还要承担应停电带来的经济损失。

发明内容：

为了解决高压电流互感器不能在带电条件下改变电流变比的技术。本发明提供了一种可以在不停电条件下改变电流变比，而且能确保电流互感器二次绕组的永久性、可靠性保护接地不断开。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一、从电流互感器结构进行改进：

电流互感器的结构和电力变压器很相似，主要由铁芯、一次绕组和二次绕组等组成，所不同的是电流互感器的一次绕组匝数很少，使用时一次绕组串联在被测线路中，而二次绕组匝数较多，串接在测量仪表、保护装置的回路中。

电流互感器的作用是将不同电压等级的供电线路上大小不等的电流，通过电流互感器的一次线圈。根据不同的电流比，从电流互感器二次线圈上得到一个5A或1A的统一额定电流。一次额定电流I₁n和二次额定电流I₂n之比，称额定电流比，用Kn表示。

$\mathrm{Kn}=\frac{I_{1}n}{I_{2}n}---\left(1\right)$

电流互感器在没有损耗的情况下，一次侧电流全部感应到二次侧，即

E₁I₁＝E₂I₂                (2)

式中E₁和E₂分别表示一次和二次线圈的感应电势；

I₁，I₂分别表示一次和二次电流。

从电磁感应原理得知，线圈的感应电势和匝数成正比。

$\frac{E_1}{E_2}=\frac{W_1}{W_2}---\left(3\right)$

式中W₁和W₂分别表示电流互感器一次和二次线圈的匝数。

将式(3)代入式(2)可以求得在没有误差时电流比和匝数的对应关系。

$K=\frac{I_1}{I_2}=\frac{W_2}{W_1}---\left(4\right)$

式中K为电流比。

电流互感器一次、二次电流大小与一次、二次线圈匝数成反比，是电流互感器计算电流比K值最基本公式。可以从式(4)求出电流比或者算出一次与二次线圈的匝数，电流与线圈匝数的乘积，称安匝数。根据上述原理，只要增加和减少电流互感器一次或二次线圈的匝数，就可以得到多种所需的电流变比。

二、电流互感器要想在不停电条件下更换电流比，必须具备以下三个条件：

1、至少应有三个以上的电流比。目前供电部门和用户都采用单变比式和分计量保护两组不同变比的电流互感器，但分别绕在各自的铁芯上，见附图1普通计量和保护用电流互感器示意图。

以计量用电流互感器为例：一次线圈为3匝、二次线圈为360匝的电流互感器、变比为600/5。为了达到3个以上的电流比，

对原电流互感器需要进行改进。

1)原一次线圈3匝不变。

2)将二次线圈360匝分3组绕制，每组线圈为120匝，采用抽头式引出，见附图2改进后抽头式多变比电流互感器示意图。

2、为了能够在带电条件下改变电流比必须对电流互感器的误差补偿方法进行改进。电流互感器的固有误差，主要由激磁电流、铁芯材料品质和铁芯结构等组成。为了提高电流互感器准确度，制造厂采用补偿办法来减小电流互感器的误差。对抽头式多变比电流互感器的补偿均在二次线圈的首段S1和S2之间，主要考虑激磁电流损耗引起的误差，只要将该段的误差补偿控制好，对其它两组变比的误差基本上能得到保证。但这种电流互感器在改变接线时需要断开电流互感器的二次回路的永久接地点，见附图3传统补偿电流互感器接线图。在带电情况下，根据DL408-91《电业安全工作规程》(发电厂和变电所电气部分)10.11.4规定是不允许的。如果改成自下而上的接线，即S4→S3→S2→S1，除600/5A能够保证在最大允许范围内，其它的变比均会严重超差，尤其在S4-S3之间200/5A档时误差最大，所以对电流互感器的误差补偿需要作必要的改进，误差的补偿重点放在S4与S3之间，也就是原来传统的补偿方法相反。这样不仅可以在不断开二次回路的永久接地点的情况下改变电流比，而且接线也比原来方便、简捷得多，见附图4三相三线抽头

式电流互感器不同电流比接线图。由式(4)即可求及以上三种接线的电流比。

图4(a) $K=\frac{W_2}{W_1}=\frac{120}{3}=\frac{200}{5},$ 其电流比为200/5。

图4(b) $K=\frac{W_2}{W_1}=\frac{240}{3}=\frac{400}{5},$ 其电流比为400/5。

图4(c) $K=\frac{W_2}{W_1}=\frac{360}{3}=\frac{600}{5},$ 其电流比为600/5。

通过上述三种接线，分别可以得到200/5、400/5和600/5的电流比，当然根据实际一次电流的大小，可选用100/5、200/5、300/5和400/5、800/5、1200/5及其他变比的多绕组电流互感器，但这种改进后的电流互感器虽然有多种电流比，改变电流变比时仍需停电，但已具备了不停电变更电流变比的条件。

3、改变传统的接线方式，将电流互感器二次3个线圈的头和尾抽头S1～S4都引到开关柜或端子箱的接线端子上，只要改变端子的接线就可得到所需的电流比，见附图5三相三线抽头式电流互感器端子接线图。

但在改变接线时，应注意电流互感器二次线圈不能开路。

运行中的电流互感器，其二次侧所接的负载为电能表的电流线圈，阻抗非常小，基本处于短路状态。这样，由于二次电产生的磁通和一次电流产生的磁通互相去磁的结果，使铁芯中的磁通密度能维持在较低水平。此时，电流互感器的二次电压也很低。运行中当二次开路后，一次侧的电流仍然不变，而二次电流等于零，则二次电流产生的去磁磁通也消失。这样，一次电流全部变成励磁电流，使电流互感器的铁芯骤然饱和，磁通密度增高。由于铁心的严重饱和，电流互感器的二次侧将产生数千伏的高压。感应电势出现了尖顶波，对二次绝缘构成威胁，并危及设备和人身安全。

所以在变换电流比接线时在端子上必须至少有一组绕组，用短路线或短路片短接后方能更换接线，等完成接线检查无误后，才能将短路线或短路片拆除，就可以投入正常运行。

附图说明：

附图1普通计量和保护用电流互感器示意图。

          附图2改进后抽头式多变比电流互感器示意图。

          附图3传统补偿电流互感器接线图。

附图4误差补偿改进电流互感器电流比实施例的接线图。

附图5误差补偿改进电流互感器端子实施例的接线图。

具体实施方式：

当线路负荷发生较大变化而需要变更电流变比时，只要在端子排上用短路片或短路线将其中的一组电流互感器线圈短路，在电流端子出线侧，根据需要改变接线就能得到所需的电流变比。等完成接线检查无误后，将短路片或短路线拆除，就可以投入正常运行。

Claims (2)

1、一种高压电流互感器，能在不停电条件下改变电流变比，其特征是：二次线圈抽头S₄与电流互感器二次回路永久性保护接地相连接，将电流互感器二次3个线圈的头和尾抽头S₁，S₂，S₃，S₄都引到开关柜或端子箱的接线端子上，S₄在端子上接线是固定不变的，通过改变端子上S₁，S₂，S₃的接线能得到所需的电流变比。

2、根据权利要求1所述的高压电流互感器，其特征是二次线圈的误差补偿在S₄与S₃抽头之间。

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