变压器套管式电流互感器极性测量方法

变压器极性组别和电压比试验操作使用变压器极性组别和电压比试验操作使用电力变压器线圈的一次侧和二次侧之间存在着极性关系，若有几个线圈或几个变压器进行组合，都需要知道其极性，才可以正确运用。

对于两线圈的变压器来说，若在任意瞬间在其内感应的电势都具有同方向，则称它为同极性或减极性，否则为加极性。

变压器联结组是变压器的紧要参数之一，是变压器并联运行的紧要条件，在很多情况下都需要进行测量。

一、变压器极性组别和电压比试验的目的和意义在变压器空载运行的条件下，高压绕组的电压和低压绕组的电压之比称为变压器的变压比：电压比一般按线电压计算，它是变压器的一个紧要的性能指标，测量变压器变比的目的是：（1）保证绕组各个分接的电压比在技术允许的范围之内；（2）检查绕组匝数的正确性；（3）判定绕组各分接的引线和分接开关连接是否正确。

二、变压器极性组别和电压比试验方法1、直流法确定变压器的极性测量变压器绕组极性的方法有直流法和沟通法。

直流法：用一节干电池接在变压器的高压端子上，在变压器的二次侧接上一毫安表或微安表，试验时察看当电池开关合上时表针的摇摆方向，即可确定极性。

2、直流法确定变压器的组别；3、用变压器变比测试仪测量变压比。

三、变压器极性组别和电压比试验注意事项和结果分析（1）直流法确定极性时，试验过程应反复操作数次，以免发生因表针摇摆快而作出过错误的结论。

（2）在测量组别时，对于变压比大的变压器应选择较高的电压和小量程的直流毫伏表，微安表或万用表；对变压比小的选用较低的电压和较大量程的毫伏表，微安表或万用表。

（3）变压器的变压比应当在每一个分接下进行测量，当不但一个线圈带有分接时，可以轮流在各个线圈全部分接位置下测定，而其相对的带分接线圈则应接在额定分接上。

（4）带有载调压装置的，必需采用电动操动装置改换分接。

（5）整个测量过程要特别注意变压器A和a不能对调，否则高压将会进入桥体。

（6）当渐渐加添试验电压时，电压表快速上升至满度时应关掉电源进行检查。

电流互感器二次出线的极性要求及确定方法[摘要] 分析了继电保护、计量、测量、故障录波等相关装置对电流互感器二次出线极性的要求，并介绍了极性确定步骤，最后给出了某电厂的发变组TA二次出线的极性配置示意图。

关键词电流互感器二次出线极性配合0 引言电气二次设备，如继电保护装置、测量装置、计量装置、安全自动装置等，都需要通过电流互感器来反映一次侧电流值，从而实现保护、测量等功能。

电流互感器的传递变换具有极性，其二次出线极性的确定将对相关电气二次设备功能的实现造成影响，特别是保护装置用TA 的二次出线极性出现错误时将导致保护的误动或拒动，严重时将危及一次设备乃至电网的安全。

1 电流互感器的二次出线极性要求GB1208-2006《电流互感器》规定：电流互感器中标有P1（L1）、S1（K1）的所有端子在同一瞬间具有同一极性，即P1（L1）与S1（K1）是同极性关系。

其中，P1、P2（L1、L2）在电流互感器的本体上有标注（变压器套管TA除外，需由设备厂方和单体试验方提供TA的一次指向信息）；S1、S2（K1、K2）在电流互感器的二次接线端子处有标注。

值得注意的是，国外TA必须通过产品的出厂说明书和单体试验来获取极性信息。

1.1 与继电保护装置的配合1.1.1电流差动保护电流差动保护需要对一次设备各侧TA二次电流的矢量进行差流计算，因此需要综合考虑各侧TA极性的配合。

对于变压器差动保护中组别引起的相差，目前微机保护均通过软件来计算补偿，所以各侧TA二次接线均采用“Y”接法。

至于电流差动保护，由于各侧TA有0°和180°两种接线方式，因此要根据保护装置的具体要求来确定TA的极性。

表1为几种国内常见的电流差动保护的极性要求。

差流为矢量差：差流为矢量和：值得注意的是，TA极性的确定除了要满足保护所要求的“0°”或“180°接线方式外，还必须考虑TA与带方向的保护之间的配合问题。

0引言目前，变压器套管电流互感器（以下简称套管TA ）极性、变比的测试方法主要有2种：一是套管TA 安装前或卸掉后在地面进行测试，即解体测试，这种方法多用于变压器新装前；二是在变压器套管TA 安装后不解体用直流磁势平衡原理进行理论分析［1］。

但这2种方法都不能对变压器套管TA 的整个电流回路做彻底的检查，因此存在一定的隐患。

尤其是变压器中性点的套管TA ，主变投运后正常情况下其二次回路也没有电流，不能进行带负载检查，存在极大的隐患。

电力系统曾发生多起因变压器套管TA 二次回路存在问题而引起电网停电的恶性事故。

针对该问题，本文提出了一种不解体变压器套管TA 且带回路测试极性、变比的方法，并且进行了现场测试验证。

1测试方法套管TA 与开关TA 没有本质的区别，只是安装的位置比较特殊。

开关TA 是将TA 穿在阻抗较小的截流导线上，套管TA 不仅穿过了套管的引线同时也穿过了变压器的绕组。

开关TA 可以用升流器升流试验测试极性、变比参数，由于变压器的绕组阻抗较大，用升流器升流的方法不适用于套管TA 。

升流器的开口电压一般在6～24V ，变压器的绕组物理阻抗一般大于20Ω（未计绕组间的漏抗）。

根据欧姆定律计算可知，升流器流过套管TA 的一次电流不到1A ，而套管TA 的变比一般在60～240之间，按套管TA 一次流过1A 电流计，二次侧感应出的电流为4～6mA ，工作现场常用的仪表就无法测出极性和变比。

升流器无法在套管TA 通过较大的电流是由于升流器开口电压较小造成的，因此提高开口电压并且降低变压器的综合阻抗，即可提高通过套管TA 的一次电流。

根据以上分析，结合现场实际情况，可以用以下方法来带回路测试套管TA 的极性、变比。

第一步：检查电流回路的完整性。

第二步：将变压器非测试侧绕组短接，消除变压器漏抗。

以三绕组变压器等值电路为例，短接中低压侧绕组后，试验时仅考虑高压侧绕组的物理阻抗，从而减小试验过程中变压器的等值阻抗，如图1所示。

变压器套管CT由于安装在变压器上且另一端是浸入变压器油中的，CT一侧绕组是与变压器绕组连接在一起，所以很难进行试验，如果用传统的互感器测试仪，必须将套管CT拆除并从变压器上吊装下来后才能进行，一般试验过程需要检修班、高试班配合，需要吊机等大型设备配合，而且变压器套管CT吊装过程中又容易发生安全事故。

随着系统容量的增加，CT电流越来越大，最大可达数万安培，现场加电流也很困难，本司CTP系列互感器综合测试仪可完美解决上述问题，采用电压法测变比，体积小重量轻、简单方便，深受广大用户好评。

1、试验原理在CT二次绕组上施加交流电压，在一次侧将会产生感应电压，二次绕组铁心上的交流电压与一次侧感应电压幅值之比理论上等于匝比，与在一次侧通大电流的直接法相比，这种变比测试方法不需要大电流，具有测试设备容量小、安全可靠等特点。

电压法测套管CT的变比等效电路图如下图1所示。

▲图1电压法测套管CT的变比等效电路图其中：U1为套管CT一次侧感应电压；U2'为折算到一次侧的套管CT二次电压；r1、x1为套管CT一次线圈的电阻、电抗；r2'、x2'为套管CT二次线圈的电阻、电抗；rm、xm为套管CT的励磁电阻、电抗；ie为套管CT的励磁电流。

当用电压法测套管CT的变比时，一次线圈开路，贴心磁通密度很高，极易饱和，由等效图可得以下等式：。

一般由经验值可得套管CT二次线圈电阻和电抗小于1Ω，而套管CT的励磁电流都较小约为10mA，所以部分就很小基本可忽略不计，所以得，套管CT的变比。

2、试验接线我们做变压器套管A相的试验，将仪器的输出电流端子S1、S2与回采电压端子M1、M2在测试线另一头短接后接到套管CT的A相某一个绕组的两端，然后将一次线P1端接到套管CT一次输出端子（即为变压器输出引线的端子），另一侧接到中性点CT上，并做好非实验相B相和C相以及中性点位置短接后的可靠接地，试验接线图如图2所示：▲图2套管CT变比试验接线图3、试验及结果分析接好线之后按照CT铭牌上参数设置，测试套管CT一个0.5级计量绕组，开始运行试验大概50秒，装置自动完成励磁特性、误差曲线、变比极性等试验项目后自动停止试验，提示保存试验报告。

图1 变压器升高座结构图2 套管升高座TA极性测量原理图“一次加压升流法”[7-9]是将变压器低压侧短接接地，在高压侧加380V的电压，形成短路电流，通过对升高座电流互感器的二次绕组带负荷测试六角图校验其极性。

这种测试实际上只能作为保护投入运行的最后一道校验手段，用于确保其主变差动回路正确接线，工作中不能单纯的依靠这种方式。

而且随着我国建设的高速发展，变压器的容量越来越大，该测试方法在二次绕组产生的感应电流越来越小，普通伏安特性表的精度已达不到测量要求。

为固定值，式中，I随时间的关系如图3所示。

图3 电流变化曲线根据载流直导线的磁场计算方法，变压器升高座电流互感器中的磁场模型可以等效为如图4所示。

图4 升高座电流互感器的磁场计算模型把此直线电流看成电流元的集合，对直导线上的任一电流元，其大小为idl ，它到场点P的距离为r ，α为电流元与矢量之间的夹角[10]，根据毕奥—萨伐尔定律，此电流元在P点所激发的磁感强度dB 的大小为（2）而dB 的方向由idlxr 确定。

很显然，每一个电流元在P点激发的方向都是一致的。

因此可直接由上式积分求总的磁场强度，由图4可知以下几何关系：（4） （5） （6）根据式（4）~式（6）可以得出：将式（4）、式（5）和式（7）代入式（3）推导出磁感应强度关系：考虑到升高座上端的引线长度远大于升高座电流互感的直径，可以将引线近似等效为半无限长的导线，此时P点的磁场强度大小可简化为：而磁场强度B 的方向总是沿套管电流互感器的切线方向。

假设升高座电流互感器铁心截面积为匝数为N 匝，如图5所示。

图5 感应电压示意图则流过的磁通量为：（10）二次绕组产生的感应电压为：（11）根据式（11）可知，从变压器绕组首端施加一个逐渐增大的直流电流，升高座电流互感器的二次绕组会感应一个同极性的电压，且施加的电流参数越大，二次侧的电压也越大，就更容易测出。

2.2 测试系统i iLl dlI 0r 0rβ2β1βαPti 2ΦN图6 测试系统结构示意图其中，测量装置的直流电流发生器通过测试电流输出接口接到被试的变压器绕组两端，输出一个由0快速增大直至稳定的直流电流，通过人机交互模块可以选择电流大小；升高座电流互感器的二次绕组接电压采样输入接口，在该直流电对变压器绕组充电的暂态过程中，采集二次绕组的电压信号；将采集到的电压信号经过信号放大滤波处理电路处理，效滤除杂散的干扰电压，放大输入信号的幅值；然后将放大的信号输入到模数转换器，把模拟信号转换为数字信号，并将数据存储到缓存区供计算机系统处理；计算机通过测量电压的数值范围进行极性判定，并将测量结果至显示器。

1电流互感器极性定义1.1什么是电流互感器的极性•首先为什么电流互感器会有极性这样的概念，电流互感器相当于小的变压器，都是基于电磁感应原理工作的，一次电压/电流经过变比感应出小的二次电压/电流，用于测量、计量、保护等的作用。

•在一次二次线圈只有少量的匝数缠绕，我们可以通过右手螺旋定则判定出二次线圈中电流的方向，但是电流互感器一次二次线圈是多匝数的，而且外部又有绝缘材料的覆盖，所以是不能看出一次和二次电流的走向的和关系的，所以这个时候我们就需要通过专业的方法去测量确定二次电流和一次电流的方向关系，所以我们把电流互互感器的方向关系称为电流互感器的极性。

1.2电流互感器的极性分为几种，叫什么？•通过上面的了解，我们就清楚了互感器的极性概念，那么也就能想到有几种了，对，就是两种，一种一次和二次电流方向是一致的，一种是相反的，叫加极性和减极性。

1.3电流互感器极性的测量。

•上面了解到了极性的概念，那应该怎么测量呢，我想大家应该都想到了最简单和最早期的做法了，是对的，就是那样的，给一次侧通流，然后用电流表去测量二次侧的方向，就能确定一次二次电流的方向关系，后来为了方便，电力测试厂家发明了电流互感器综合测试仪，这个可以比较快、比较方便的测量出极性，但其实原理还是一样的，大家看他是怎么测量的，是给电流互感器一次电缆两端夹上夹子给他通流，然后将二次对应端子接入综合测试仪对应端子，就能测出极性，其实里面就是一个电子回路模拟万用表测出二次电流的方向，然后将结果经过对比打印出来，这样的设备操作非常简单，我相信大家用一次就会使用，很多工程测试人员是不明白其原理的，但是会用，能测出来，这是没有技术含量的，作为运维人员还是要清楚真正的原理的。

• 2 差动保护中极性的使用2.1差动保护原理•差动保护很多人都知道是两侧的电流做对比来定位故障点是区内还是区外，一些学过保护原理的同事知道差动保护中有差动电流和制动电流，差动电流等于两侧电流相量相加的绝对值，制动电流一般是两侧电流相量差绝对值的二分之一（也有用单侧电流最大值的）。