用發光二極體替代指針式萬用表測試電流互感器極性的方法

2020-12-05 電氣新科技

電流互感器(TA)是電力系統重要的一次電氣設備,它承擔著隔離高、低壓系統及將一次大電流轉換成二次小電流的職能。其接線的正確與否,對系統的保護、測(計)量、監察等設備的正常工作有極其重要的意義。

在生產實踐中,由於TA極性及接線不正確,造成保護裝置拒動誤動、測量裝置錯誤工作的情況時有發生,所以TA在交接及大修前後應進行極性試驗,以防在接線時將極性弄錯。利用極性試驗法檢驗TA接線的正確性,已經是繼電保護工作人員必不可少的工作程序。

測試TA極性的方法很多,在日常工作中直流法應該是被採用最多的試驗方法。

圖1 直流法測TA極性接線示意

直流法接線如圖1所示,使用乾電池和高靈敏度的磁電式儀表(現場使用指針式萬用表)進行測定。檢測極性時,一般由兩人配合進行,一人將打到直流毫安檔(注意量程)的指針式萬用表的正負極分別接在TA二次線圈的K1、K2端上,另一人用導線將電池的正極接在TA一次線圈的L1端上,負極則可直接敲擊一次線圈的L2端,伴隨敲擊口中大喊「搭」「放」。

當「搭」(開關S瞬間閉合)時,萬用表指針偏向右轉(正方向),而「放」(開關S瞬間斷開)時,萬用表指針偏向左轉(反方向),則表明所接互感器一、二次側端子L1和K1為同極性。反之,為異極性。

從上可以看到,指針式萬用表在直流法測試TA極性中扮演著重要角色,那麼它是否就是無可替代呢?答案是否定的。在一次實際操作中,我們就用發光二極體替代了指針式萬用表,並取得了成功。那麼它是怎麼來實現的?下面就讓我們來稍加分析。

1. 發光二極體的工作條件

發光二極體是半導體二極體的一種,可以把電能轉化成光能,常簡寫為LED。它與普通二極體一樣是由一個PN結組成,也具有單向導電性。當它處於正向工作狀態時(即兩端加上正向電壓),電流從LED正極流向負極時,LED就發出光線,反之不發光。能使LED正常發光的電流即為它的工作電流IF, 一般當IF=1mA時起輝.隨著IF的增加亮度不斷增大。

2.直流法測試TA極性的原理

要搞清直流法測試TA極性的原理,首先要了解清楚TA的工作原理。

在電氣測量和繼電保護迴路中,TA原理接線如圖2 所示,其中 I1為一次電流;W1為一次繞組匝數;I2 為二次電流;W2 為二次繞組匝數; KA—電流繼電器;A—電流表;W—有功功率表。由楞次定律可知,當系統一次電流I1從一次繞組極性端子 L1 流入時,在二次繞組中感應出的電流I2應從極性端子K1流出,且I2=I1*W1/W2 (式1)。

圖2 TA原理接線圖

直流法測試TA極性正是在一次繞組模擬了一個電流I1,由於使用的是乾電池,不能在TA鐵芯中產生交變主磁通,所以只能通過「搭」「放」電池的方式人為在鐵芯中產生一個磁通量的變化,從而在二次繞組中感應出電流I2。同樣由楞次定律可知,乾電池「搭」和「放」分別產生的I2正好方向相反,其大小由式1可知肯定大於1mA。

至此,為何發光二極體能替代指針式萬用表測試TA極性也就不言而喻了。

3. 發光二極體替代指針式萬用表後的直流法接線如圖3所示

圖3 接線示意圖

實際操作時和上面提到的方法一致,如果在「搭」電池時,LED1亮,「放」 電池時,LED2亮,則表明所接互感器一、二次側端子為同極性;如果在此過程中,先亮LED2再亮LED1,則表明是異極性。

那麼是不是所有的直流法測試TA極性都能用發光二極體來替代指針式萬用表呢?答案也是肯定的。

在現場試驗時,只要充分考慮了發光二極體的正常工作參數及極限參數,即(1)最大正向直流電流IFm:允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極體。(2)最大反向電壓VRm:所允許加的最大反向電壓。超過此值,發光二極體可能被擊穿損壞。然後再根據TA變比的不同,選擇不同的直流電源或不同參數的發光二極體,應該都能圓滿地完成測試工作。

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