判斷電壓電流互感器極性的新方法

[摘要]利用基爾霍夫電流定律和二次回路連接原理，推導出判斷電壓電流互感器極性的新方法。與傳統檢測方法相比，證明了其優(yōu)越性和實(shí)用性，可供繼電保護專(zhuān)業(yè)人員參考和應用。[關(guān)鍵詞] KCL變壓器繼電保護極性介紹干式變壓器和電流互感器在繼電保護一次和二次回路中起電壓和電流隔離的作用。它們的一次側和二次側有兩個(gè)或多個(gè)引出端子。如果任一側的引出端子使用不當，二次側的相位會(huì )發(fā)生180度的變化，不僅會(huì )影響繼電保護裝置的正確動(dòng)作，還會(huì )影響電力系統的運行監控和事故處理。嚴重時(shí)還會(huì )危及設備和器材，因此，正確判斷干式變壓器(電壓互感器)和電流互感器的極性非常重要。1傳統極性檢測方法1.1 DC法電壓電流互感器傳統極性檢測DC法可按圖1接線(xiàn)，測量采用干電池和高靈敏度磁電儀器。檢測極性時(shí)，將電池的正極接到初級線(xiàn)圈的K端，將磁電儀器(如指針式電流表或毫伏表)的正極接到次級線(xiàn)圈的K端。當開(kāi)關(guān)S瞬間閉合時(shí)，儀表指針向右(正方向)轉動(dòng)，而當開(kāi)關(guān)S瞬間斷開(kāi)時(shí)，儀表指針向左(反方向)轉動(dòng)，表明所連接變壓器的一次和二次端子極性相同。反而是極性不同。

1.2.交流方法如圖2所示。將變壓器初級線(xiàn)圈和次級線(xiàn)圈的尾端L2和K2連接在一起，向次級線(xiàn)圈施加1~5V的交流電壓，用10V以下的小量程交流電壓表分別測量U2和U3。如果U3=U1-U2，L1和K1極性相同；如果U3=U1 U2，L1和K1是不同的極性。

2新的極性檢測方法該方法基于KCL和二次接線(xiàn)原理，強調注入電流作為指導檢測過(guò)程的基本手段，以交流電流表的讀數作為檢測結果來(lái)判斷變壓器的極性。2.1原理根據KCL描述：在任意電路中流入任意節點(diǎn)的電流之和等于流出該節點(diǎn)的電流之和，即 I in= I out。當一個(gè)節點(diǎn)趨于無(wú)窮大時(shí)，KCL可以擴展到由一個(gè)閉合曲面包圍的任何電路部分(圖3中的虛線(xiàn)表示與紙面的交線(xiàn))。這個(gè)封閉的表面S包圍部分電路，并與支路1、2和3相交。利用KCL定律，可以得到i1-i3-i2=0。下面討論一種特殊狀態(tài)。當初始時(shí)刻沒(méi)有電流流過(guò)電路時(shí)，如果強迫一定量的額外電流流入由封閉面包圍的部分電路，由于離開(kāi)包圍部分電路的任意封閉面的每一分支的電流的代數和為零，則必須有相同量的電流流出該部分電路，因此可以將一個(gè)交流電流表與流出封閉面的另一分支串聯(lián)起來(lái)進(jìn)行測量。那么，當封閉電路是電壓、電流互感器的內部電路時(shí)，任意兩相的同極性或異極性都會(huì )影響電流流出互感器的封閉內部電路，然后其結果就會(huì )反映在交流電流表的讀數上。下面將詳細介紹電流互感器的星形接線(xiàn)和三角形接線(xiàn)。

2.2星形回路檢測檢測前，隔離斷路器必須斷開(kāi)一次，以確保電流互感器內部電路處于無(wú)電流狀態(tài)?？蛇x電流互感器的兩相(圖4中選擇a相和b相)同時(shí)在初級線(xiàn)圈的l端接地，k端與上流裝置串聯(lián)。交流電流表串聯(lián)在二次側的中性線(xiàn)上。通過(guò)電流上升裝置向其中注入恒定量的交流電，電流的大小和電流表的測量范圍可以由電流互感器的比率來(lái)確定。數量級大約是10——1A到1A。同時(shí)，觀(guān)察電流表的變化和讀數。由于另一個(gè)單相未受影響電流的一次側開(kāi)路，二次星形回路中電流繼電器的線(xiàn)圈阻抗比較高，所以二次回路的電流I3很小，近似為零。此時(shí)，如果電流表指針固定或稍有偏置(讀數ia也約為零)，則意味著(zhù)兩相二次回路的電流近似為閉合面包圍的圓形電流，電流表所在中性線(xiàn)n上的電流流入和流出相等，即兩相極性相同。如果電流表指針偏轉很大(讀數IA約為2I1)，說(shuō)明其二次電流流入中性線(xiàn)n，極性不同。然后取A和C的注入電流，如圖5所示，根據中性線(xiàn)上電流表的讀數判斷A和C極性的異同。然后將兩組結果結合起來(lái)，與表1進(jìn)行比較，就可以判斷出這組星形連接變壓器的極性。 #p#分頁(yè)標題#e#

顯然，從表1可以看出，如果A和B，A和C的極性都相同，那么A，B和C的極性也是相同的；如果A和B的極性相同，A和C不同，那么C的極性就截然不同。A和B極性不同，A和C相同，那么B極性不同。如果A和B與A和C不同，那么A相的極性也不同。

3三角回路檢測與星形回路相同，先斷開(kāi)一次側隔離斷路器，同時(shí)取兩相在一次側線(xiàn)圈的較好端或末端接地，并在兩相一次側的另一端串聯(lián)一個(gè)電流上升裝置(如圖6所示)。次級側串聯(lián)一個(gè)電流表。用電流上升裝置注入電流，同時(shí)觀(guān)察電流表。如果電流表指針固定或稍有偏移，則表示次級閉合面包圍的電路中感應電勢相互抵消，極性不同(即A和Y以異端連接)。如果指針偏轉較大，則意味著(zhù)兩相感應電勢彼此重疊，并且它們具有相同的極性(即，A和Y連接在同一端)。此外，根據圖7所示的接線(xiàn)，重新測量注入電流，并將二次檢測結果寫(xiě)入表2，從而判斷電流互感器三角形接線(xiàn)的極性。4新方法的應用新方法可廣泛應用于電力系統繼電保護裝置的安裝、調試、定時(shí)檢查和故障處理。4.1星形接線(xiàn)的應用可以應用于現場(chǎng)自動(dòng)繼電保護裝置的極性測試，不需要將每組三相電壓或電流互感器解開(kāi)成單個(gè)互感器進(jìn)行測試，減少了工作量，大大提高了實(shí)驗工作效率。4.2三角接線(xiàn)的應用可以根據判斷的極性確定電壓或電流互感器二次回路的三角接線(xiàn)順序。用于檢查三角回路的接線(xiàn)錯誤，使故障排除清晰方便。從表2可以看出，如果測得某兩個(gè)極性相同，那么另外兩組兩相組合的極性關(guān)系必然相同，也可能不同；如果檢測到兩者的極性不同，那么

5新舊方法比較5.1新法優(yōu)點(diǎn) 在現場(chǎng)三相一組的電壓或電流互感器連接的極性檢測中，新法具有測量次數少，測量準確度高，判斷依據簡(jiǎn)單直觀(guān)，操作方便，可大幅度提高檢測工作的效率，是較高級的極性檢測方法。適用于三相連接的繼電保護二次回路中的電壓或電流互感器的極性測定。5.2直流法的優(yōu)點(diǎn) 對于單個(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，測量設備接線(xiàn)簡(jiǎn)便，操作不復雜等優(yōu)點(diǎn)。適用于單個(gè)互感器極性的檢測和判斷。5.3交流法的優(yōu)點(diǎn) 當互感器的變比在5以下，用交流法檢測極性既簡(jiǎn)單又準確，當變比較大時(shí)，由于U1和U3數值很接近，電表較難判斷，因此不宜采用。

6 結束語(yǔ) 在現場(chǎng)二次回路和電壓、電流互感器的極性檢測中，要求有極高的準確性和可靠性，新方法符合上述客觀(guān)需要，經(jīng)反復實(shí)驗和論證，新方法值得大力提倡和推廣，相信今后它將代替傳統方法，運用到現場(chǎng)測試工作中去。