如何判断电流互感器好坏

电流互感器作为电力系统中的关键计量与保护元件，其性能好坏直接关系到系统安全与计量准确。本文将从外观检查、绝缘测试、变比极性验证、伏安特性分析、绕组直流电阻测量、实际负载运行监测、局部放电检测、介质损耗评估、温升试验、剩磁影响考察、综合误差分析以及周期性预防性试验等十二个核心维度，系统阐述判断电流互感器状态的实用方法与专业标准，为电力从业者提供一套全面、可操作的现场与实验室检测指南。

       在电力系统的庞大网络中，电流互感器扮演着“电力眼睛”与“安全哨兵”的双重角色。它精准地将一次侧的大电流按比例转换为二次侧的小电流，供测量仪表、继电保护及自动装置使用。一旦这只“眼睛”失准或“哨兵”失灵，轻则导致计量失准、经济受损，重则引发保护误动或拒动，造成巨大的安全事故。因此，掌握科学、系统地判断电流互感器好坏的方法，是每一位电力运维、检修及试验人员必须具备的核心技能。本文将摒弃泛泛而谈，深入技术肌理，为您呈现一套从表及里、从静态到动态的综合诊断体系。

       一、始于外观：不可忽视的初步诊断

       任何深入的电气检测都始于最直观的外观检查。一台状态良好的电流互感器，其外部应无任何异常迹象。首先，检查瓷套或复合绝缘外套，表面应光洁、无裂纹、无破损、无爬电痕迹或严重的污秽附着。对于油浸式电流互感器，需观察油位指示是否在正常范围内，油色是否清澈透明，若发现油位异常降低或油色变深、浑浊，可能预示着内部存在受潮或过热性故障。其次，检查接线端子板，应无过热烧灼痕迹，螺丝紧固无松动锈蚀。最后，观察本体有无异常变形、鼓包或渗漏油现象。这些看似简单的目视检查，往往能第一时间发现由机械损伤、密封老化或长期过热引发的潜在问题，为进一步的电气试验指明方向。

       二、绝缘屏障：评估绝缘电阻与耐压强度

       绝缘性能是电流互感器安全运行的基石。判断绝缘好坏，首要任务是测量绝缘电阻。通常使用绝缘电阻测试仪（又称兆欧表），分别测量一次绕组对地、二次绕组对地以及一次与二次绕组之间的绝缘电阻值。测量时，需将非被测绕组短路接地，以消除残余电荷和表面泄漏的影响。根据相关电力设备预防性试验规程，例如《电力设备预防性试验规程》的要求，绝缘电阻值不应低于初次值的百分之七十，且一般要求不低于特定下限值（例如，额定电压为十千伏的环氧树脂浇注型电流互感器，其绝缘电阻通常要求不低于一千兆欧）。若绝缘电阻显著下降，则表明绝缘可能受潮、老化或存在贯穿性缺陷。

       在绝缘电阻合格的基础上，必要时需进行交流耐压试验。该试验旨在考核电流互感器主绝缘的电气强度，模拟运行中可能出现的过电压情况。试验电压依据国家标准或产品技术条件设定。试验过程中，应无击穿、闪络现象，且泄漏电流稳定无剧烈增长。耐压试验是判断绝缘性能是否可靠的关键一关，但属于破坏性试验范畴，需在确保安全且绝缘电阻合格的前提下谨慎进行。

       三、核心比例：验证变比与极性正确性

       变比是电流互感器最根本的技术参数，表示一次电流与二次电流的转换比例。变比错误将直接导致所有后续计量和保护功能失效。验证变比通常采用电流法或电压法。电流法更为直接，即在一次侧通入一个已知的工频电流（可从百分之二十额定电流开始），同时使用高精度钳形电流表或标准电流互感器测量二次侧输出电流，计算实际变比与铭牌标称变比之间的误差，误差应在精度等级允许的范围内（例如，零点五级精度误差不超过正负百分之零点五）。

       极性则决定了二次电流的方向，对于差动保护、功率计量等需要方向性的回路至关重要。极性测试通常使用直流法或专用的互感器校验仪。直流法简便易行：将一节干电池正极接于一次绕组的“首”端，负极瞬时触碰“尾”端，同时在二次绕组回路中接入一个毫安表。当一次侧接通瞬间，若毫安表指针正向偏转，则表明互感器为减极性（这是绝大多数电力系统用电流互感器的标准极性），反之为加极性。极性必须与设计图纸和装置要求完全一致。

       四、铁芯性能：测绘伏安特性曲线

       伏安特性是指在二次绕组开路的情况下，施加于其上的电压与励磁电流之间的关系曲线。这条曲线是洞察电流互感器铁芯材质、工作点以及是否存在匝间短路等隐性故障的“心电图”。测试时，使用调压器和交流电流表、电压表，从零开始缓慢升高二次侧电压，记录多组电压与对应的励磁电流值，绘制成曲线。

       一台良好的保护用电流互感器，其伏安特性曲线在起始阶段应较为平坦（励磁电流小），当电压升至拐点附近时，曲线会急剧上翘，表明铁芯开始饱和。测量曲线的拐点电压和百分之十误差电流是关键。若测得的曲线与出厂记录或同型号产品相比，在相同电压下励磁电流显著增大，或在较低电压下即过早饱和，则强烈提示铁芯可能存在片间短路、材质劣化或绕组存在局部匝间短路。对于计量用电流互感器，则要求在工作磁通密度下具有极高的线性度，其伏安特性在正常工作点附近应非常平直。

       五、导体健康：测量绕组直流电阻

       绕组直流电阻反映了导电回路的完整性。使用直流电阻测试仪（如双臂电桥或微欧计），分别测量一次绕组和二次绕组的直流电阻值。测量结果需折算到同一温度（通常是七十五摄氏度）下进行比较。判断标准是：各相绕组直流电阻的相互差值不应超过最小值的百分之二（对于一次绕组）或百分之一（对于二次绕组，因其阻值本身很小）；且测量值应与出厂值、历次试验值无明显差异。若直流电阻异常增大，可能意味着引线连接处松动、焊接不良或绕组导体存在断股；若异常减小，则需警惕是否存在短接或匝间短路（但严重的匝间短路有时也可能表现为电阻略微减小，需结合伏安特性综合判断）。

       六、运行实况：监测二次负载与输出波形

       实验室的静态测试固然重要，但电流互感器终究要在真实的负载下运行。因此，在带电状态下或模拟带载条件下进行监测不可或缺。首先，需核实二次回路的实际负载阻抗，确保其不超过电流互感器铭牌上标定的额定负载，否则会因过载导致误差增大甚至铁芯饱和。可以使用钳形相位伏安表测量二次回路的工作电流和电压，计算实际负载。

       其次，在系统存在谐波或暂态过程的场合（如电弧炉、整流设备附近或短路故障时），使用示波器或录波装置捕捉二次电流的波形至关重要。一台性能良好的电流互感器，其二次电流波形应能基本无失真地复现一次电流的变化。若发现波形出现严重畸变、削顶（表明饱和）或含有异常的高频振荡，则说明该互感器动态特性不佳，无法准确传递故障信息，对于快速保护而言是致命的缺陷。

       七、隐患侦测：进行局部放电测试

       对于电压等级较高（如三十五千伏及以上）或重要的电流互感器，局部放电量是衡量其内部绝缘是否存在微观缺陷的灵敏指标。局部放电是绝缘内部薄弱点在高电场作用下发生的未贯穿击穿的微小放电，长期发展会导致绝缘劣化直至击穿。测试需在专门的屏蔽室内或现场采用抗干扰措施，依据国家标准施加规定的预加电压和测量电压，使用局部放电检测仪测量其视在放电量。

       规程对不同电压等级和类型的电流互感器规定了局部放电量的允许限值（例如，对于固体绝缘的互感器，在规定电压下，局部放电量通常要求不大于十皮库）。若局部放电量超标，表明绝缘内部可能存在气泡、杂质、裂纹或电场集中等制造或老化缺陷，即使通过耐压试验，其长期运行可靠性也存疑。

       八、介质评估：测量介质损耗因数

       介质损耗因数，俗称介损，是表征绝缘介质在交变电场中能量损耗程度的参数。对于油纸绝缘或复合绝缘的电流互感器，测量其主绝缘的介质损耗因数和电容量具有重要意义。使用高压电桥在百分之十至百分之百额定相电压下进行测量。

       介质损耗因数值应稳定，并与出厂值、历年数据相比无明显增长。介质损耗因数增大通常意味着绝缘受潮、老化或劣化。同时，测量得到的电容量也应与历史数据基本一致。电容量的显著变化可能暗示着绝缘结构发生变化，例如电容屏间短路或开路。介质损耗因数测试是诊断绝缘整体老化状态的有效非破坏性方法。

       九、热稳定考验：关注温升性能

       电流互感器在长期通过额定电流甚至短时过电流时，其绕组和铁芯会产生热量。良好的散热设计和材料性能应能确保温升在标准限值之内。在型式试验或大修后，可通过温升试验来验证：对电流互感器施加额定连续热电流，待其温度达到稳定后（通常需数小时），测量绕组（通常通过电阻法换算）和铁芯、外壳等关键部位的温度，其温升值不应超过产品标准规定（例如，绕组平均温升限值可能为五十五开尔文或六十五开尔文）。

       在日常运维中，则可以通过红外热像仪进行带电检测。在负载较大时，扫描电流互感器本体及接线端子，各相之间以及本体各部位不应存在异常的局部过热点。异常发热往往是内部接触不良、涡流损耗过大或绝缘劣化的外在表现。

       十、剩磁影响：考察暂态特性保护级

       对于应用于超高压系统或需要快速切除故障的线路保护中的电流互感器，尤其是保护级电流互感器，其暂态特性至关重要。当系统发生短路故障时，一次电流中包含大幅值的非周期分量（直流分量），可能导致铁芯严重饱和，并产生大量剩磁。剩磁会改变铁芯的初始工作点，影响下一次故障时互感器的传变性能。

       判断此类互感器的好坏，需要关注其暂态面积系数、额定对称短路电流倍数、以及剩磁系数等参数是否符合系统保护计算的要求。在可能的情况下，通过大电流发生器模拟含非周期分量的暂态故障电流，检验其二次输出是否能在规定时间内保持足够的准确度，确保保护装置可靠动作。对于剩磁问题，现代高性能的保护用电流互感器常采用带小气隙的铁芯设计来降低剩磁影响。

       十一、综合精度：校核误差特性曲线

       最终，电流互感器的“好坏”要落实到其计量或保护的准确度上。这需要通过互感器校验仪，在实验室或现场校验装置上，完成完整的误差测试。测试应在百分之五、百分之二十、百分之百、百分之一百二十额定电流等多个标准点下进行，同时需在额定负载和下限负载下分别测量，从而得到比值差和相位差曲线。

       测量结果需对照其铭牌标识的准确度等级（如零点二S级、五P二十级等）进行判定。所有测试点的误差均不应超过该等级规定的限值。例如，零点五级的测量用电流互感器，在百分之一百额定电流下的比值差限值为正负百分之零点五。对于保护级，则需重点考察在额定准确限值一次电流下的复合误差是否达标。完整的误差校核是对电流互感器性能最权威、最全面的定量评价。

       十二、周期预防：建立试验档案与趋势分析

       判断电流互感器好坏并非一劳永逸。电力设备的状态是动态变化的。因此，建立并严格执行预防性试验周期计划，为每一台重要的电流互感器建立详尽的试验档案，记录历次外观检查、绝缘电阻、介质损耗因数、直流电阻、误差测试等数据，并进行纵向的趋势分析，至关重要。

       当发现某项参数随时间推移呈现缓慢但持续的劣化趋势（如绝缘电阻逐年下降、介质损耗因数缓慢上升）时，即使其绝对值尚未超标，也应引起高度警惕，提前安排检查或更换。这种基于状态监测和趋势预判的主动性维护策略，远比等待故障发生后再处理的被动方式更为安全和经济。

       综上所述，判断一台电流互感器的好坏，是一个融合了直观观察、基础电气测试、专项性能考核以及长期运行监测的系统性工程。它要求检测人员不仅熟悉各项试验的原理、方法和标准，更要具备综合分析的思维，能将多项试验结果相互印证，去伪存真，准确评估其当前状态并预判其未来可靠性。在电力系统日益强调安全、可靠、智能的今天，掌握这套全面而深入的诊断方法，无疑是守护电网安全稳定运行的重要技术保障。希望本文梳理的十二个核心维度，能成为您工作中可靠的技术罗盘。