智能電流互感器

電流互感器 科技名詞定義中文名稱：電流互感器 英文名稱：current transformer 定義1： 所屬學科： 電力(一級學科) ；變電(二級學科) 定義2：利用電磁感應原理改變電流量值的器件。 所屬學科： 機械工程(一級學科) ；電測量儀器儀表(二級學科) ；儀用互感器(三級學科) 定義3：將交流電流轉換成可供儀表、繼電器測量或應用的變流設備。 所屬學科： 水利科技(一級學科) ；水力發(fā)電(二級學科) ；水電站電氣回路及變電設備(三級學科) 本內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布

目錄[隱藏]保護用電流互感器 使用注意事項 電流互感器的接線方式 電流互感器的作用 電流互感器-電流互感器的選擇 電流互感器的使用 產品選用指南 二、施工、安裝要點

在測量交變電流的大電流時,為便于二次儀表測量需要轉換為比較統一的電流（我國規(guī)定電流互感器的二次額定為5A或1A），另外線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。 它是電力系統中測量儀表、繼電保護等二次設備獲取電氣一次回路電流信息的傳感器，電流互感器將高電流按比例轉換成低電流，電流互感器一次側接在一次系統，二次側接測量儀表、繼電保護等。 　正常工作時互感器二次側處于近似短路狀態(tài)，輸出電壓很低。在運行中如果二次繞組開路或一次繞組流過異常電流（如雷電流、諧振過電流、電容充電電流、電感啟動電流等），都會在二次側產生數千伏甚至上萬伏的過電壓。這不僅給二次系統絕緣造成危害，還會使互感器過激而燒損，甚至危及運行人員的生命安全。

電流互感器

1次側只有1到幾匝，導線截面積大，串入被測電路。2次側匝數多,導線細,與阻抗較小的儀表(電流表/功率表的電流線圈)構成閉路。 　電流互感器的運行情況相當于2次側短路的變壓器，忽略勵磁電流，安匝數相等I1N1=I2N2 　電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2的電流比，叫實際電流比I1/I2=N2/N1=k。 　勵磁電流是誤差的主要根源。 　測量用電流互感器的精度等級0.2/0.5/1/3,1表示變比誤差不超過±1%，另外還有0.2S和0.5S級。 　保護用電流互感器的精度等級5P/10P ，10P標示復合誤差不超過10%。

保護用電流互感器

保護用電流互感器主要與繼電裝置配合，在線路發(fā)生短路過載等故障時，向繼電裝置提供信號切斷故障電

保護用電流互感器

路，以保護供電系統的安全。保護用微型電流互感器的工作條件與測量用互感器完全不同，保護用互感器只是在比正常電流大幾倍幾十倍的電流時才開始有效的工作。保護用互感器主要要求：1、絕緣可靠，2、足夠大的準確限值系數，3、足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。 　保護用互感器在額定負荷下能夠滿足準確級的要求最大一次電流叫額定準確限值一次電流。準確限值系數就是額定準確限值一次電流與額定一次電流比。當一次電流足夠大時鐵芯就會飽和起不到反映一次電流的作用，準確限值系數就是表示這種特性。保護用互感器準確等級5P、10P，表示在額定準確限值一次電流時的允許誤差5%、10% 　線路發(fā)生故障時的沖擊電流產生熱和電磁力，保護用電流互感器必須承受。二次繞組短路情況下，電流互感器在一秒內能承受而無損傷的一次電流有效值，稱額定短時熱電流。二次繞組短路情況下，電流互感器能承受而無損傷的一次電流峰值，稱額定動穩(wěn)定電流。 　保護用電流互感器分為：1、過負荷保護電流互感器，2、差動保護電流互感器，3、接地保護電流互感器（零序電流互感器）

電流互感器運行時，副邊不允許開路。因為一旦開路，原邊電流均成為勵磁電流，使磁通和副邊電壓大大超過正常值而危及人身和設備安全。因此，電流互感器副邊回路中不許接熔斷器，也不允許在運行時未經旁路就拆下電流表、繼電器等設備。

電流互感器的作用是可以把數值較大的一次電流通過一定的變比轉換為數值較小的二次電流，用來進行保護、測量等用途。如變比為400/5的電流互感器，可以把實際為400A的電流轉變?yōu)?A的電流。

電流互感器-電流互感器的選擇

戶外型電流互感器　1 電流互感器選擇與檢驗的原則 　1)電流互感器額定電壓不小于裝設點線路額定電壓； 　2)根據一次負荷計算電流IC選擇電流互感器變化； 　3)根據二次回路的要求選擇電流互感器的準確度并校驗準確度； 　4)校驗動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。 　2 電流互感器變流比選擇 　電流互感器一次額定電流I1n和二次額定電流I2n之比，稱為電流互感器的額定變流比，Ki=I1n/I2n≈N2/N1。 　式中，N1和N2為電流互感器一次繞組和二次繞組的匝數。 　電流互感器一次側額定電流標準比（如20、30、40、50、75、100、150(A)、2Xa/C）等多種規(guī)格，二次側額定電流通常為1A或5A。其中2Xa/C表示同一臺產品有兩種電流比，通過改變產品頂部儲油柜外的連接片接線方式實現，當串聯時，電流比為a/c，并聯時電流比為2Xa/C。一般情況下，計量用電流互感器變流比的選擇應使其一次額定電流I1n不小于線路中的負荷電流（即計算IC）。如線路中負荷計算電流為350A，則電流互感器的變流比應選擇400/5。保護用的電流互感器為保證其準確度要求，可以將變比選得大一些。 　表1 電流互感器準確級和誤差限值

電流互感器準確級和誤差限值

3 電流互感器準確度選擇及校驗 　所謂準確度是指在規(guī)定的二次負荷范圍內，一次電流為額定值時的最大誤差。中國電流互感器的準確度和誤差限值如表1所示，對于不同的測量儀表，應選用不同準確度的電流互感器。 　準確度選擇的原則：計費計量用的電流互感器其準度為0．2～0．5級；用于監(jiān)視各進出線回路中負荷電流大小的電流表應選用1．0—3．0級電流互感器。為了保證準確度誤差不超過規(guī)定值，一般還校驗電流互感器二次負荷（伏安），互感器二次負荷S2不大于額定負荷S2n，所選準確度才能得到保證。準確度校驗公式：S2≤S2n。 　二次回路的負荷l：取決于二次回路的阻抗Z2的值，則： 　S2=I2n2︱Z2︱≈I2n2（∑︱Zi︱ RWl RXC） 　或S2V1≈∑Si I2n2（RWl RXC） 　式中，Si、Zi為二次回路中的儀表、繼電器線圈的額定負荷和阻抗，RXC為二次回路中所有接頭、觸點的接觸電阻，一般取0．1Ω，RWL為二次回路導線電阻， 　計算公式化為：RWL=LC/（r×S）。 　式中，r為導線的導電率，銅線r=53m/（Ωmm2），鋁線r=32m（Ωmm2），S為導線截面積（mm2），LC為導線的計算長度（m）。設互感器到儀表單向長度為L1， 　則： 　L1互感器為星形接 　LC=L1兩相V形接線 　2L1一相式接線 　繼電保護用的電流互感器的準確度常用的有5P和l0P。保護級的準確度是以額定準確限值一次電流下的最大復合誤差ε%來標稱的（如5P對應的ε%=5%）。所謂額定準確限值一次電流即一次電流為額定一次電流的倍數（n=I1/I1n），也稱為額定準確限值系數。即要求保護用的電流互感器在可能出現的范圍內，其最大復合誤差不超過ε%值。 　電流互感器ε%誤差曲線校驗步驟： 　(1)按照保護裝置類型計算流過電流互感器的一次電流倍數； 　(2)根據電流互感器的型號、變比和一次電流倍數，在10%誤差曲線上確定電流互感器的允許二次負荷； 　(3)按照對電流互感器二次負荷最嚴重的短路類型，計算電流互感器的實際二次負荷； 　(4)比較實際二次負荷與允許二次負荷。如實際二次負荷小于允許二次負荷，表示電流互感器的誤差不超過10%誤差： 　1)增大連接導線截面或縮短連接導線長度，以減小實際二次負荷； 　2)選擇比較大的電流互感器，減小一次電流倍數，增大允許二次負荷； 　3)將電流互感器的二次繞組串聯起來，使允許二次負荷增大一倍。 　4 電流互感器動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗 　廠家的產品技術參數中都給出了動穩(wěn)定倍數Kes和熱穩(wěn)定倍數Kt，因此按下列公式分別校驗動穩(wěn)定和熱定度即可。 　1)動穩(wěn)定度校驗Kes×I1N≥iSh； 　2)熱穩(wěn)定度校驗(KtI1n)2t≥I(3)∞tima 　式中，t為熱穩(wěn)定電流時間。

電流互感器的接線方式按其所接負載的運行要求確定。最常用的接線方式為單相，三相星形和不完全星形。

電流互感器

電流互感器接線方式

額定變比和誤差　互感器的額定變比KN指電壓互感器的額定電壓比和電流互感器的額定電流比。前者定義為原邊繞組額定電壓U1N與副邊繞組額定電壓 U2N之比；后者則為額定電流I1N與I2N之比。即 　KN=U1N/U2N 　（對電壓互感器） 　KN=I1N/I2N ?。▽﹄娏骰ジ衅鳎?　電壓（或電流）互感器原邊電壓（或電流）在一定范圍內變動時,一般規(guī)定為0.85～1.15U1N（或10～120%I1N）,副邊電壓（或電流）應按比例變化,而且原、副邊電壓(或電流)應該同相位。但由于互感器存在內阻抗、勵磁電流和損耗等因素而使比值及相位出現誤差，分別稱為比差和角差。 　比差為經折算后的二次電壓（或二次電流）與一次電壓（或一次電流）量值大小之差對后者之比，即fU 為電壓互感器的比差，fI 為電流互感器的比差。當KNU2>U1（或KNI2>I1）時，比差為正，反之為負。 　對沒有采取補償措施的電壓互感器，比差為負，角差一般為正值，比差的絕對值和角差均隨電壓的增大而減??；鐵心飽和時，比差與角差均隨電壓的增大而增大。 　對于沒有采取補償措施的電流互感器，比差為負值，角差為正值，比差的絕對值和角差均隨電流增大而減小。 　采用補償的辦法可以減小互感器的誤差。一般通過在互感器上加繞附加繞組或增添附加鐵心，以及接入相應的電阻、電感、電容元件來補償。常用的補償法有匝數補償、分數匝補償、小鐵心補償、并聯電容補償等。

1）電流互感器的接線應遵守串聯原則：即一次繞阻應與被測電路串聯，而二次繞阻則與所有儀表負載串聯； 　2）按被測電流大小，選擇合適的變化，否則誤差將增大。同時，二次側一端必須接地，以防絕緣一旦損壞時，一次側高壓竄入二次低壓側，造成人身和設備事故； 　3）二次側絕對不允許開路，因一旦開路，一次側電流I1全部成為磁化電流，引起φm和E2驟增，造成鐵心過度飽和磁化，發(fā)熱嚴重乃至燒毀線圈；同時，磁路過度飽和磁化后，使誤差增大。 　另外，二次側開路使E2達幾百伏，一旦觸及造成觸電事故。因此，電流互感器二次側都備有短路開關，防止一次側開路。K0在使用過程中，二次側一旦開路應馬上撤掉電路負載，然后，再停車處理。一切處理好后方可再用。 　4）為了滿足測量儀表、繼電保護、斷路器失靈判斷和故障錄波等裝置的需要，在發(fā)電機、變壓器、出線、母線分段斷路器、母聯斷路器、旁路斷路器等回路中均設具有2～8個二次繞阻的電流互感器。對于大電流接地系統，一般按三相配置；對于小電流接地系統，依具體要求按二相或三相配置； 　5）對于保護用電流互感器的裝設地點應按盡量消除主保護裝置的不保護區(qū)來設置。例如：若有兩組電流互感器，且位置允許時，應設在斷路器兩側，使斷路器處于交叉保護范圍之中； 　6)為了防止支柱式電流互感器套管閃絡造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側； 　7)為了減輕發(fā)電機內部故障時的損傷，用于自動調節(jié)勵磁裝置的電流互感器應布置在發(fā)電機定子繞組的出線側。為了便于分析和在發(fā)電機并入系統前發(fā)現內部故障，用于測量儀表的電流互感器宜裝在發(fā)電機中性點側。

1、工作原理 　電流互感器起到變流和電氣隔離作用。便于二次儀表測量需要轉換為比較統一的電流，避免直接測量線路的危險。電流互感器是升壓(降流)變壓器，它是電力系統中測量儀表、繼電保護等二次設備獲取電氣一次回路電流信息的傳感器，電流互感器將高電流按比例轉換成低電流，電流互感器一次側接在一次系統，二次側接測量儀表、繼電保護等。 　2、名詞解釋 　額定工作電壓，互感器允許長期運行的最高相同電壓有效值。 　額定一次電流，作為互感器性能基準的一次電流值。 　額定二次電流，作為互感器性能基準的二次電流值，通常為5A或1A。 　額定電流比，額定一次電流與額定二次電流之比。 　3、選用要點 ?。?）額定電流（一次側）應為線路正常運行時負載電流的1.0～1.3倍。 ?。?）額定電壓。應為0.5kV或0.66kV。 ?。?）注意精度等級。若用于測量，應選用精度等級0.5或0.2級；若負載電流變化較大，或正常運行時負載電流低于電流互感器一次側額定電流30%，應選用0.5級。 ?。?）根據需要確定變比與匝數。 ?。?）型號規(guī)格選擇。根據供電線路一次負荷電流確定變比后，再根據實際安裝情況確定型號。 ?。?）額定容量的選擇。電流互感器二次額定容量要大于實際二次負載，實際二次負載應為25～100%二次額定容量。容量決定二次側負載阻抗，負載阻抗又影響測量或控制精度。負載阻抗主要受測量儀表和繼電器線圈電阻、電抗及接線接觸電阻、二次連接導線電阻的影響。

1、二次繞組必須可靠接地，以防止由于絕緣損壞后，一次側高電壓傳入危及人身安全。 　2、二次測絕對不容許開路。開路時互感器成了空載狀態(tài)，磁通高出額定時許多(1.4-1.8T)，除了產生大量鐵耗損壞互感器外，還在副邊繞組感應出危險的高壓，危及人身安全。 　-------------------------------------------------------------------------------- 　電流互感器銘牌標志 　電流互感器型號由以下幾部分組成，各部分字母、符號表示內容： 　第一個字母：L——電流互感器。 　第二個字母：F——風壓式；M——母線式(穿芯式)。 　第三個字母：C——瓷絕緣式；Z——澆注式。 　第四個字母：B——保護；D——差動。 　第一個字母：數字——電壓等級(kV)。 　例如 LMZ—0.66表示用環(huán)氧樹脂澆注的穿芯式電流互感器 0.66kV。 　額定工作電壓，互感器允許長期運行的最高相同電壓有效值。 　額定一次電流，作為互感器性能基準的一次電流值。 　額定二次電流，作為互感器性能基準的二次電流值，通常為5A或1A。 　額定電流比，額定一次電流與額定二次電流之比。 　額定負荷，確定互感器準確級所依據的負荷值。電流互感器二次K1、K2端子以外的回路阻抗都是電流互感器的負荷。通常以視在功率伏安或以阻抗歐姆表示。 　額定功率因數，二次額定負荷阻抗的有功部分與額定阻抗之比。 　準確度等級，在規(guī)定使用條件下，互感器的誤差在該等級規(guī)定的限值之內電力工程中計量常用的等級有0.2、0.5、0.2S、0.5S等。 　-------------------------------------------------------------------------------- 　注意事項： 　副邊繞組必須可靠接地，以防止由于絕緣損壞后，原邊高電壓傳入危及人身安全。 　副邊絕對不容許開路。開路時互感器成了空載狀態(tài)，磁通高出額定時許多(1.4-1.8T),除了產生大量鐵耗損壞互感器外，還在副邊繞組感應出危險的高壓，危及人身安全。