电流互感器极性那点事

最近，笔者听闻一些新投的风电场、光伏电站、检修技改后的水电站等，又出现电流互感器极性错误而引发的保护误动作、测量不准确的问题。以至于一些电工好友在问我关于电流互感器极性的很多问题。我也是初学者、理解还很肤浅，只能结合自己的实际，抛砖引玉的给他们一点启发，希望他们在以后工作实际中慢慢领会，在电工学习和工作的征程上少走一些弯路。古语说“宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来”，相信只要始终有“质疑”的气节和勇于实践的精神，各位电工总会悟出来的，总会有一片属于自己的蓝天白云。本文和各位同行，简单聊一聊电流互感器极性那点事，希望对各位有所启发，不足之处，忘指正。
搞电气二次或电气设备维护的同行，对电流互感器似乎都不陌生，而电流互感器的“极性”则一定要深深印入每位电气二次人员（尤其是继电保护）的内心深处。首先我们简单理解三个关于电流互感器的概念。什么是电流互感器？电流互感器有什么作用？什么是电流互感器的极性标志（同名端？减极性？）？电流互感器，电工习惯称为为其“TA”或“CT”。作为电工设备的重要一员，CT简单一点可以理解为一个“变流器”，即实现大电流变换为小电流，满足继电保护、热工仪表、监控系统（或测控装置）数据采集、电能计量等要求，实现“以小电监视大电，以弱电控制强电”的目的。以继电保护举个例子，继电保护及安全自动装置，绝大多数是根据故障时电流增大、电压降低（短路的典型特征）的电气量的变化而工作的，这些电气量的“源头”在哪里？一般都是通过电流互感器、电压互感器二次绕组（也叫副线圈）加到继电保护装置及安全自动装置上的。明白了互感器的概念和作用，我们再来理解电流互感器的“极性”。这个概念很抽象，笔者悟性很差，也是花了几年才茅塞顿开的。书本上一般是这样定义的：“电流互感器的极性是它的一次绕组和二次绕组间电流方向的关系。在实际接线中，一般采用同极性端（同名端）标注。电流互感器，除特殊情况外，均采用减极性。”其实寥寥数语，却浓缩了互感器的精华，是开启电流互感器大门的钥匙。彻底理解了它的内涵，那电流互感器的难题也随之破解。如下图所示：

图1：电流互感器的极性标注（减极性）

图2：电流互感器的极性检测
那如何理解呢？如图所示，L1和K1 、 L2和K2就叫同名端。为什么叫同名端？我的理解有点粗糙：它们两组都是反应电流的流入流出关系，所以反应相同的名字，故称为“同名”。而电流互感器的极性则是反应在同一瞬间（假设0点），一次电流流入和二次绕组流出的关系，即电流从CT的一次绕组流入（L1→ 一次绕组→L2），在二次侧感应出的电流也在瞬间流出（K1→二次绕组→二次负荷 →K2）的关系，这种“复杂的瞬间实现的一一对应关系就叫极性”。为什么要是“减极性”？我的粗糙理解：一次侧为负（电流流入），二次侧为正（电流流出），这种不对应的关系就叫“减”效应。再补充点，什么叫电流互感器的同极性端子？就是在同一瞬间，一次电流流入的端子和二次电流流出的端子。至于为什么要用“减极性”，我也是没有彻底搞明白，应该是行业的一种“习惯”。
就目前全国轰轰烈烈的安全生产月活动，我们也再说点题外话，算是老生常谈的科普一下了吧（如图：）。自伟大的科学家发现电磁感应以来，“电生磁，磁生电”就一直是电气设备的根。电气设备，如发电机、变压器、电动机、电压互感器、电流互感器等等，都是以电磁感应为基础的。理解并应用电磁感应的知识对电工加强专业理论学习有事半功倍的效果。而发电机、电动机等一、二次绕组中都有“减效应”的问题，如电流互感器的“减极性”、发电机电枢（定子）绕组的“去（削）磁”反应、发电机定子和转子的“同步”、发电机的进相问题等等，熟悉电气设备“减”（或削弱）的感念，对于更深入的熟悉和了解设备，很重要。希望各位同行慢慢琢磨，且行且思。
附图3：伟大的电工科学家法拉第

（备注：关于电流互感器案例的知识分享，我会查阅今年的笔记和手稿，再浅尝辄止的写点东西，下回再叙……）
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