張加衛(wèi)

摘 要：電流互感器作為實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)中的重要設(shè)備，在檢測(cè)工作中發(fā)揮了巨大作用。本文從電流互感器工作原理和檢測(cè)應(yīng)用方面作了一定闡述，同時(shí)對(duì)鉗式電流互感器在具體檢測(cè)工作中的應(yīng)用進(jìn)行了介紹。鉗式電流互感器在電磁兼容實(shí)驗(yàn)和電力檢測(cè)工作中都有著大量的實(shí)際應(yīng)用，這種形式的互感器在使用過(guò)程不需要與導(dǎo)線有電氣接觸，也不用改變被測(cè)系統(tǒng)的電路，可以在不打擾被測(cè)件正常工作或正常布置的狀態(tài)下進(jìn)行復(fù)雜的導(dǎo)線系統(tǒng)、電子線路等的測(cè)量，極大的方便了檢測(cè)工作。

關(guān)鍵詞：鉗式電流互感器、電磁兼容、局部放電

一、鉗式電流互感器

電流互感器是一種互感器，其二次電流在正常使用條件下與一次電流成正比，而其相位差，在聯(lián)接正確時(shí)接近于零[1]。儀用電流互感器是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用的一種電工儀器，也叫做精密電流互感器，一般都有多個(gè)電流比。本文介紹的互感器為儀表類(lèi)電流互感器，以穿心固定變比的形式作為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的信號(hào)探頭或信號(hào)發(fā)生器工作，一般稱(chēng)為鉗式電流互感器。鉗式電流互感器實(shí)質(zhì)是一個(gè)帶有環(huán)形磁芯的寬帶變壓器，這種環(huán)形磁芯可以自由開(kāi)合，以被測(cè)導(dǎo)線作為母線（一次線圈）從互感器鐵心窗口中間穿過(guò)，根據(jù)實(shí)際需要，固化一定數(shù)量的二次線圈在電流互感器殼體中。在使用時(shí)，以被測(cè)導(dǎo)線充當(dāng)一匝的初級(jí)線圈，次級(jí)線圈則固化包含在電流探頭殼體中，能獲得以固定變比的變換后的電流信號(hào)。這些信號(hào)或?yàn)楣ゎl，或?yàn)楦哳l率。工作原理見(jiàn)圖1；

圖1 鉗式電流互感器原理

在工頻工作的電流互感器可以用于電參數(shù)測(cè)試等工作，更高頻率的電流互感器探頭也可稱(chēng)為高頻電流互感器（HFCT），可以用于轉(zhuǎn)換所需要的電流信號(hào)，或依據(jù)工作要求，經(jīng)一定的阻抗變換成電壓信號(hào)顯示于信號(hào)處理器中。這些互感器以傳感器的形式廣泛的應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，如電磁兼容實(shí)驗(yàn)中的部分實(shí)驗(yàn)和局部放電的無(wú)損檢測(cè)。

二、在電磁兼容實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

在電磁兼容實(shí)驗(yàn)中，電流互感器是一種將流過(guò)導(dǎo)線的電流成比例地轉(zhuǎn)換為電壓的耦合裝置，用于測(cè)量或注入干擾電流。在電磁兼容實(shí)驗(yàn)也稱(chēng)為電流鉗，電流鉗是由被注入信號(hào)的電纜構(gòu)成的二次繞組實(shí)現(xiàn)的電流變換器[2]。在頻率范圍的低端，電源阻抗變得很低，以致騷擾源成為一個(gè)電流發(fā)生器。因此就可以用電流互感器來(lái)測(cè)量這個(gè)電流，而無(wú)需中斷或拆開(kāi)電源的接連。

電流鉗與電氣儀表用及電力系統(tǒng)用互感器有所區(qū)別，大多為寬帶型互感器，典型電流探頭的次級(jí)匝數(shù)為7到8匝，能獲得最寬頻率范圍和小于1歐姆的插入阻抗。工作頻率一般在100kHz到1000MHz范圍內(nèi)。適用于100 kHz以下頻段信號(hào)測(cè)量是多用工頻鐵磁性材料做磁芯；100kHz到400MHz頻率范圍內(nèi)信號(hào)采用鐵氧體磁芯；200到1000MHz頻段的信號(hào)一般不采用磁芯。這個(gè)裝置主要用于饋線或兩個(gè)單元之間整體電纜束耦合射頻信號(hào)。

電流互感器在電磁兼容試驗(yàn)中的應(yīng)用如圖2所示。

三、在電力系統(tǒng)新興檢測(cè)手段中的應(yīng)用

在電力運(yùn)行檢測(cè)中，電流互感器作為探頭廣泛應(yīng)用于電能參數(shù)檢測(cè)、局部放電在線檢測(cè)等日常工作。下面僅介紹探頭于局部放電的檢測(cè)應(yīng)用。

根據(jù)局部放電發(fā)生機(jī)理，高壓固體絕緣材料的局部放電在電氣接地系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生數(shù)值很小的高頻電流分量。監(jiān)測(cè)這種信號(hào)可以很好發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣狀況。其原理是通過(guò)電流傳感器（穿心式高頻電流互感器）采集信號(hào)，然后利用光纖傳輸?shù)綖V波器、前置放大器，再進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，最后到達(dá)設(shè)備信號(hào)處理中心。使用時(shí)將鉗式電流傳感器（電流互感器）套在被測(cè)導(dǎo)線上，通過(guò)導(dǎo)線和信號(hào)處理單元將該信號(hào)耦合至分析單元。如圖3所示：

圖3 利用電流互感器探頭的檢測(cè)系統(tǒng)工作原理

這種電流傳感器分為兩種類(lèi)型：寬帶型電流傳感器和諧振型電流傳感器。寬帶型電流互感器亦稱(chēng)自積分式電流互感器，它的二次繞組側(cè)并聯(lián)有一個(gè)積分電阻，其靈敏度較高。諧振型電流傳感器又稱(chēng)窄帶型電流互感器、外積分式互感器，比之寬帶型具有較好的抗干擾性能，響應(yīng)頻率一般在100kHz-40MHz頻率范圍。

在電纜局部放電檢測(cè)中，電流探頭通過(guò)檢測(cè)阻抗接入到測(cè)量回路中來(lái)檢測(cè)變壓器套管末屏接地線、外殼接地線、中性點(diǎn)接地線、鐵芯接地線以及繞組中由于局放引起的脈沖電流信號(hào)來(lái)計(jì)算檢測(cè)結(jié)果。該方法是通過(guò)帶電運(yùn)行電纜的檢測(cè)，無(wú)須激勵(lì)，直接測(cè)試高頻集膚效應(yīng)產(chǎn)生的高頻電流，通過(guò)集成化的軟件和硬件系統(tǒng)分析，得出局放活動(dòng)的詳細(xì)狀況。

四、綜述

鉗式電流互感器在檢測(cè)中的廣泛使用極大的拓展了試驗(yàn)設(shè)備的檢測(cè)范圍和使用環(huán)境。多種新興檢測(cè)手段以這種無(wú)損采集手段收集所需的檢測(cè)信號(hào)，也可用來(lái)對(duì)被測(cè)系統(tǒng)施加測(cè)試信號(hào)。作為檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)采集部件和信號(hào)發(fā)生器件，尚未有國(guó)家規(guī)程對(duì)其性能和檢測(cè)作明確規(guī)定。筆者認(rèn)為亟需法定檢測(cè)部門(mén)為其制定標(biāo)準(zhǔn)，積極開(kāi)展性能檢測(cè)等工作。

參考文獻(xiàn)

1.GB/T 2900.15-1997（2004） 電工術(shù)語(yǔ) 變壓器、互感器、調(diào)壓器和電抗器

2.GB/T 17626.6-2008 電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù) 射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度