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变电站常用电流互感器简述

作者:红龙德州app下载 发布时间:2020-08-30 20:39 点击数:

  期《电气技术》杂志上撰文,结合变电站工程中常用电流互感器型号,介绍了不同类型互感器结构及特点,并对设备选型提出建议。

  电流互感器(Current Transformer,以下简称CT)作为变电站中关键设备之一,其作用是将一次侧大电流转换为较小的二次电流,供保护、测量和计量用,额定二次电流为5A或1A。

  由于使用条件、安装位置不同,CT的选型也不同。对于初入设计行业的新员工而言,并不明白设备型号所代表的含义,也不了解各型号设备具有何种结构和特点。

  国内有关CT的技术论文大多围绕设备的某一项具体问题进行研究,尚无综述性的文章,因此,有必要对变电站中常用CT做一全面介绍,以供设计人员参考。

  传统的CT基于电磁感应原理,由相互绝缘的一次绕组、二次绕组、铁心等部分组成。一次绕组的匝数N1较少,直接串联于电源线路中,二次绕组的匝数N2较多,与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷Z串联形成闭合回路。理想情况下,一、二次绕组和电流遵循I1N1=I2N2的关系。

  实际工程应用中,CT多采用穿心式结构,即铁芯采用硅钢片擀卷制成环形,一次导体从环形铁芯中穿过,二次绕组缠绕在环形铁芯上,如图1所示。

  由于系统近、远期负荷水平变化较大,为满足CT在量程25%~100%范围内精确测量[1-2],二次绕组通常采用多抽头的方式,实现不同变比,以满足不同时期负荷电流的测量需要。

  同时,继电保护、测量、计量所要求的变比和容量不尽相同,因此通常将不同级次的二次绕组做成独立绕组,每个独立绕组可根据需要做成多抽头,如图2所示。以计量级为例,二次绕组设中间抽头,可实现两个变比,假设1K1-1K3变比为1000:1,则1K1-1K2变比为500:1。

  在系统容量大、电压等级高的回路中,负荷电流从几百安到几千安变化,单靠二次绕组抽头来实现更多变比在技术上比较困难,因此需要将一次绕组设计为可串、并联结构,通过调节一次接线端拨片来实现一次绕组的串、并联接线所示。当为串联接线时,穿过二次线圈的一次绕组匝数为两匝;并联接线时,一次绕组匝数为一匝。因此串联时的变比为并联时的一半。同样以计量级为例,一次绕组串联时,1K1-1K3

  LB型为正立式CT,为早期电网中广泛采用的型号,电压等级可从35 kV到

  。设备型号中字母L表示电流互感器,B表示带保护级。此类设备一次导体为U形结构,主绝缘采用高压电缆纸包绕在一次导体上,二次绕组穿过U形导体位于下部,产品内部注入变压器油,如图5所示。此类设备的优点:设计和制造成熟,运行基本稳定,重心低,耐震性能好,便于运输等。但也存在显著的缺点:由于采用油纸绝缘结构,制造工艺不良时容易导致绝缘缺陷存在,为日后运行埋下安全隐患[4-6];同时运维麻烦,需要定期监测内部绝缘状况;一次导体太长,损耗大,散热性能差;结构复杂,重量大;容量低;动热稳定性受限;经济性能差等。目前新建的变电站中,LB

  6所示。此类型号设备优点:二次绕组置于屏蔽罩内,漏磁小,暂态性能好,能满足继电保护TP级的精度要求;结构紧凑,一次导体短,通流能力大,损耗小,散热好;动热稳定性好。缺点是:头重脚轻,耐震性能差;同其它油纸绝缘结构设备一样,存在绝缘缺陷和运维麻烦的问题。在目前运行的变电站中,仍有少部分CT

  SF6气体绝缘。此类设备为新型产品,具有LVB型设备的所有优点,并且重量更轻,维护方便,不存在火灾危险,避免了油纸复合绝缘设备所具有的缺点,因而在近年的电网运用中得到广泛使用。相比LVB型设备,LVQB(T)型设备经济性更佳。对于耐震性,近年所生产的LVQB(T)

  8度地震烈度地区的使用安装要求,另外还可在设计中采用加装橡胶垫片的方法减缓地震冲击,因而此类型号CT应用前景广阔。图6倒置式CT内部结构图

  LZZB(J)型CT采用环氧树脂全封闭浇注,适用于全工况,尺寸小,重量轻,不需要特别维护,不仅用作CT设备,还可用于母线 kV及以下开关柜设备。2.5 LR(B)型CT

  R表示套管式,若仅用于测量或计量级,则为LR型,用于保护级则为LRB型。主要用于变压器、电抗器、罐式断路器等场合。根据绝缘介质不同,又分为

  X表示零序型,K表示开合式,主要用于35kV及以下电缆回路零序电流保护用,户内安装。该类型

  为开合式,用树脂浇注成半圆形,然后用加紧箍连接。安装时将互感器分为两半,然后合为一体,安装极为方便。一般要求电缆外径不大于120mm。2.7干式CT

  CT是继油浸式、SF6气体绝缘CT之后推出的一种新型设备,其特点是无油、无气、无瓷。结构上主要由

  形一次导体、箱体、硅橡胶外套等部分组成,二次绕组置于底座箱体中,见图7所示。内绝缘采用聚四氟乙烯薄膜缠绕在一次导体上,外敷电容屏以使沿面电场分布均匀。外绝缘采用硅橡胶外套。此类CT缺点是对绝缘包绕工艺要求较高,工艺不良时容易埋下安全隐患,且二次绕组不可拆卸,现场不可修复。但其重量轻、维护少、耐污和抗老化性能好,因此近来在一些中、低压户外布置场合逐渐被使用。图7干式

  ,型号中字母M表示母线式,D表示单匝贯穿式,F表示复匝贯穿式,A表示穿墙式,均为绝缘浇注型。如图8所示。图8其它型号CT外形图

  型SF6气体绝缘CT取代,可广泛用于各电压等级。干式CT为新型产品,由于其独特的优势,有望在在中、低压户外布置场合广泛使用。在变电站设计中,选择CT型号时,不仅要考虑CT安装位置、工艺要求,还应考虑所处的环境条件,选择适宜的CT型号。同样在编制设备订货规范书时,应准确书写设备型号,切忌张冠李戴,应避免定错设备的情况发生。

  型设备,地震烈度高于8度地区,宜选用套管CT;(2)选用套管CT时,注意区别LR型测量型


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