互感器如何使用

互感器作为电力系统中不可或缺的测量与保护元件，其正确使用直接关系到电网的安全稳定运行。本文将系统性地阐述互感器的核心工作原理，详细解析电流互感器与电压互感器的选型、安装、接线、运行维护及安全注意事项等十二个关键环节。内容紧密结合国家与行业标准，旨在为电力从业者提供一份深度且实用的操作指南，帮助读者全面掌握互感器的规范应用，有效规避潜在风险。

       互感器的基本原理与分类

       互感器是一种依据电磁感应原理工作的电气设备，其核心功能是将电力系统一次回路中的高电压、大电流按比例精确地变换成标准化的低电压、小电流，以便于测量仪表、继电保护装置及自动控制设备安全、便捷地使用。这种变换不仅实现了电气隔离，保障了人身与设备安全，还统一了二次设备的规格。根据变换对象的不同，互感器主要分为两大类：电流互感器（CT）和电压互感器（PT，也称VT）。电流互感器用于变换电流，其一次绕组串联在待测电路中，二次绕组连接电流表、电能表或保护装置的电流线圈；电压互感器则用于变换电压，其一次绕组并联在待测电路两端，二次绕组连接电压表、电能表或保护装置的电压线圈。

       电流互感器的选型要点

       选择合适的电流互感器是确保测量准确性和保护可靠性的第一步。选型时需重点考量以下几个参数：首先是准确级，用于测量的电流互感器通常选择零点五级或零点二级，用于保护的则选择五P或十P级。其次是额定一次电流，其值应大于等于被测线路的正常最大负荷电流，同时留有一定的过载裕度。额定二次电流一般为五安培或一安培，需与二次侧设备匹配。再次是额定输出容量，单位是伏安，它必须大于所有连接二次设备的总负荷，否则会影响精度。此外，还需根据安装环境选择母线式、贯穿式或套管式等不同结构，根据系统短路容量校验其动热稳定电流是否符合要求。

       电压互感器的选型要点

       电压互感器的选型同样至关重要。其准确级选择与电流互感器类似，测量用一般为零点二级或零点五级，保护用则为三P或六P级。额定一次电压应与系统标称电压一致，例如十千伏系统选用一万比一百伏的电压互感器。额定二次电压通常为标准值一百伏或一百除以根号三伏（用于中性点非有效接地系统）。额定输出容量也需满足二次负荷的总需求。在类型上，有电磁式电压互感器和电容式电压互感器（CVT）之分，后者常用于一百一十千伏及以上电压等级的超高压系统，兼具电压变换和载波通信的功能。

       安装前的准备工作与安全核查

       互感器安装前必须进行周密的准备工作。首先要核对互感器铭牌参数，确保其型号、规格、准确级等与设计图纸要求完全相符。其次，检查互感器外观是否有裂纹、破损或油渍泄漏（对于油浸式互感器）。使用两千五百伏兆欧表测量一次绕组对地以及绕组之间的绝缘电阻，其值应符合《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》的规定，通常不低于一千兆欧每千伏。最重要的是，确认待安装的线路或设备已完全停电、验电并挂好接地线，严格执行停电、验电、挂接地线、悬挂标识牌等安全技术措施，确保作业人员安全。

       电流互感器的安装与固定规范

       电流互感器的安装应牢固可靠。对于穿心式电流互感器，安装时需注意一次导体的穿越方向。通常，母线或电缆应从标有“L1”或“P1”的一端穿入，从“L2”或“P2”端穿出，以确保二次感应电流方向的正确性，这对于电能计量和有方向性的保护尤为重要。一次导体应尽可能置于互感器孔的中心位置，以避免误差增大。多个电流互感器并列安装时，应保证其中心线在同一平面上，并留有足够的散热空间。安装完毕后，其金属外壳及架构应可靠接地，接地线截面需满足规程要求，通常不小于二十五平方毫米的铜绞线。

       电压互感器的安装与接线注意事项

       电压互感器一般安装在开关柜的专用小室内或户外构架上。安装时应注意其朝向，便于观察油位计（油浸式）或防爆膜，并方便日后巡视和维护。一次侧高压引线连接要牢固，接触良好，避免因接触电阻过大导致发热。对于三相组式的电压互感器，其一次绕组中性点是否需要接地需根据系统接地方式而定。二次侧引出线应使用截面不小于二点五平方毫米的绝缘铜芯线，且排列整齐、标识清晰。电压互感器的二次侧必须有一点可靠接地，通常选择在端子箱处将中性点（N）接地，以防止一、二次绕组绝缘击穿时高电压窜入二次回路，危及人身和设备安全。

       电流互感器的二次回路接线原则

       电流互感器的二次回路接线必须准确无误。基本原则是：二次回路不能开路。因为一旦开路，在一次电流作用下，二次绕组将感应出极高的尖峰电压，可能击穿绝缘，并产生电弧，严重威胁人身和设备安全。因此，在运行中需要拆除仪表或继电器时，必须先用短接片或导线可靠短接电流互感器的二次端子。接线时，应保证极性正确，即一次电流从P1流入，二次电流从S1流出至负荷，再经负荷回流至S2。所有连接点应紧固，回路导线电阻应尽可能小，以保证测量精度。对于差动保护等应用，各组电流互感器的特性应尽量一致，并需进行极性校验。

       电压互感器的二次回路接线与接地要求

       电压互感器二次回路接线的核心要求是防止短路。因为电压互感器内阻很小，二次侧短路会产生巨大的短路电流，烧毁绕组。因此，在二次侧通常装设熔断器或小型空气开关作为保护。接线时也需注意极性，单相电压互感器的一次侧A端接相线，二次侧a端接仪表相线端。三相接线时，要确保相序正确。如前所述，二次回路必须有一点可靠接地，且接地点只能有一个，多点接地可能引起测量误差或保护误动。从电压互感器端子箱到控制室保护屏、计量屏的二次电缆应选用屏蔽电缆，屏蔽层在两端接地，以抗电磁干扰。

       互感器投运前的检查与试验

       互感器安装接线完毕后，在正式投入运行前，必须进行全面的检查和试验。检查内容包括：所有紧固件是否拧紧，接线是否正确、牢固，接地是否良好，瓷件表面是否清洁无裂纹。试验项目则包括：测量绝缘电阻（再次确认）、直流电阻（判断绕组有无匝间短路）、极性试验（确保接线正确）、变比试验（验证变化是否与铭牌一致）以及伏安特性试验（特别是保护用电流互感器，用于校验其饱和特性）。所有试验结果均应符合相关国家标准或产品技术条件的规定，并做好记录存档。

       运行中的巡视检查与维护

       互感器投入运行后，应定期进行巡视检查。巡视内容包括：监听内部有无异常放电声或振动声；观察瓷套管有无污闪、裂纹或破损；检查油浸式互感器的油位、油色是否正常，有无渗漏油现象；查看吸湿器内的硅胶是否变色（蓝色为正常，粉红色需更换）；用红外测温仪检测各连接部位有无过热现象。户外互感器还应检查基础有无下沉、倾斜。发现任何异常情况，都应及时记录并上报处理，避免带缺陷运行。

       常见故障分析与处理

       互感器在运行中可能出现的故障主要有：二次开路（电流互感器）、二次短路（电压互感器）、内部过热、绝缘受潮或击穿、以及谐振过电压等。当发现电流表指示为零、电能表停转或保护装置发出“CT断线”告警时，应高度怀疑电流互感器二次开路，此时应立即报告调度，申请停电处理，且处理人员应穿绝缘靴、戴绝缘手套。电压互感器一次或二次熔丝熔断，则可能伴有“PT断线”告警、相关电压指示异常等现象，需查明原因（是互感器内部故障还是外部短路）后更换合格熔丝。对于内部故障，通常需要将互感器退出运行，返厂或由专业队伍检修。

       定期检验与周期

       为保证互感器长期运行的准确性和可靠性，必须按照《电力设备预防性试验规程》的要求进行定期检验。对于发电厂和主要变电站的互感器，通常每一到两年进行一次预防性试验，项目包括绝缘电阻、介质损耗因数（tanδ）、油色谱分析（油浸式）等。用于贸易结算的电能计量装置中的互感器，其检验周期按国家计量检定规程执行，一般不超过十年。当互感器经过大修、或在其附近进行过可能影响其性能的作业后，也应进行相应的检验。

       计量用与保护用互感器的差异

       虽然计量用和保护用互感器基本原理相同，但在性能要求上存在显著差异。计量用互感器更注重在正常负荷范围内的精确度，即要求其在额定电流（或电压）的百分之五至百分之一百二十范围内误差极小，以保证计费的公平准确。而保护用互感器则更强调在系统发生短路故障时，即使一次电流达到额定值的数十倍，其铁芯也不应过早饱和，仍能按一定比例将一次电流传变到二次侧，确保保护装置可靠动作。因此，两者在铁芯材料、结构设计和准确级定义上均有不同，不可随意混用。

       电子式互感器的应用与发展

       随着智能电网的发展，电子式互感器（也称为光电互感器）的应用日益广泛。它采用光学传感（如法拉第磁光效应、普克尔斯电光效应）或罗戈夫斯基线圈等原理，直接将一次侧电气量转换为数字信号输出。与传统电磁式互感器相比，电子式互感器具有绝缘结构简单、无磁饱和、频带宽、动态范围大、体积小、重量轻以及输出可直接与数字化设备接口等优点。特别是其不存在二次开路或短路的危险，安全性更高。目前，电子式互感器已在数字化变电站、高压直流输电等领域逐步推广，代表了未来互感器技术的重要发展方向。

       安全操作规程的再强调

       最后，必须再次强调互感器操作中的安全规程。绝对禁止在带电状态下断开电流互感器的二次回路。在电流互感器二次回路上进行任何工作前，必须先用短接片或导线将其二次侧可靠短接。电压互感器停运时，应先断开二次侧负荷，再拉开一次侧隔离开关，送电时顺序相反。从事互感器相关工作的人员，必须经过专业培训，熟练掌握安全规程和操作技能。时刻牢记“安全第一，预防为主”的方针，是正确使用互感器、保障电力系统稳定运行的基石。