供用电系统中继电保护装置和计量装置等都要用到电流互感器, 通过电流互感器来测量线路中实际电流的大小。在使用电流互感器时一定要注意其同名端极性的问题, 否则会影响保护装置的可靠性、计量仪表无法正确计量。尤其是穿心式电流互感器, 从表面看两侧差别不大, 如不仔细辨别非常容易将互感器穿反, 或者是当进线方式改变而电流互感器没有调整, 都将导致其二次侧接线极性错误。下面我们以电流保护和三相计量装置分别进行分析。
地铁中压系统是中性点非直接接地的供电系统, 其相间短路保护通常采用电流速断保护和过电流保护, 而电流互感器与继电器的结线方式有多种, 下面以10kV、35kV系统中典型的两相三继电器式结线作一分析。
图1是两相三继电器正确接线的原理图, L1与K1为同名端, L2与K2为同名端。从图中可看出, 系统一次侧电流为IA、IB、IC, A、C相经电流互感器后二次侧的电流为Ia、Ic, 分别流入继电器K A1、KA2, 即, 而。在中性点不接地的系统中, 等于。也就是说, KA3流过的电流大小为Ib, 三个继电器分别反映出三个相电流的大小。因此当一次电路发生相间短路时, 至少会有一个继电器动作。
图2所示的是C相电流互感器一次侧极性反接的情况。由于TA2的一次侧反接, 电流互感器二次侧的电流方向也随之相反, 如图。此时流入继电器KA1、KA2的电流大小依然分别为Ia和Ic, 但流入KA3的电流为, 其大小为。而继电器整定的动作电流是根据正确接线情况下确定的, 也就是根据Ib的大小乘以大于1的系数来整定。那么流过继电器的电流为原来的倍时, 很有可能在系统未发生短路故障时继电器就会误判系统短路, 导致保护装置误动作。
在仪表计量回路中, 电流互感器极性的错误会影响仪表指示的正确性和计量的准确性, 下面以三相四线和三相三线有功计量进行计算分析。
图3为三相四线计量装置A相电流互感器二次极性接反的接线图和相量图。
正确计量时, 按相电压考虑其三相功率为
A相电流互感器极性反接时, 有
即如果按照三相对称来考虑, 当一相极性反接时, 计量到的电能为实际用电的1/3。
图4为三相三线计量装置A相电流互感器二次极性接反的接线图和相量图。
A相电流互感器极性反时, 有
计量结果与实际用电量有很大偏差偏差大小与功率因数角φ有关。
如图5所示。在电流互感的一次线圈 (或二次线圈) 上, 通过按钮开关S接入1.5V～3V的干电池E。按下S时, 若直流电流表或直流电压表指针正偏, 则1、3端子或2、4端子是同名端;S断开指针反偏时, 1、3端子或2、4端子是同名端。直流法测定极性, 简便易行, 结果准确, 是现场常用的一种方法。
如图6所示。将电流互感器一、二次侧线圈的任意两端连在一起, 在匝数较多的二次线圈上通以1V～5V的交流电压U1, 再用10V以下的小量程交流电压表分别测量U2及U3的数值, 若U3=U1-U2, 则两线圈的连接端2、4为异名端;若U3=U1+U2, 则两线圈的连接端2、4为同名端。适合于互感器的变流比在5及以下时, 地铁供电中一般较少采用。
采用互感器校验仪或其他专门仪器进行极性检测。
本文对电流互感器极性反接造成继电保护装置误动和计量装置计量错误的原理进行了分析, 介绍了测定极性的常用方法, 对实际运行中此类的故障处理具有一定的参考价值。
摘要：本文介绍了供电系统继电保护和计量装置中使用电流互感器时极性错误导致的故障情况, 详细分析了故障原因, 并介绍了测定同名端极性的常用方法。
关键词：电流互感器,极性,继电保护,计量装置
[1] 柳春生.实用供配电技术问答[M].机械工业出版社, 2003.
[2] 刘介才.工厂供电[M].机械工业出版社, 2003.图5直流法测定极性图6交流法测定极性
推荐阅读：
电流传感器07-21
物理教案-电流09-16
《电流强弱》教学反思05-24
电压互感器07-24
单相短路电流计算在工程设计中的应用06-16
电流和电源物理教案设计06-29
电源和电流教学设计07-06
