智能電流互感器概述

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(xué)科： 電力(一級(jí)學(xué)科) ；變電(二級(jí)學(xué)科) 定義2：利用電磁感應(yīng)原理改變電流量值的器件。 所屬學(xué)科： 機(jī)械工程(一級(jí)學(xué)科) ；電測(cè)量?jī)x器儀表(二級(jí)學(xué)科) ；儀用互感器(三級(jí)學(xué)科) 定義3：將交流電流轉(zhuǎn)換成可供儀表、繼電器測(cè)量或應(yīng)用的變流設(shè)備。 所屬學(xué)科： 水利科技(一級(jí)學(xué)科) ；水力發(fā)電(二級(jí)學(xué)科) ；水電站電氣回路及變電設(shè)備(三級(jí)學(xué)科) 本內(nèi)容由全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定公布

目錄[隱藏]保護(hù)用電流互感器 使用注意事項(xiàng) 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(chǎn)品選用指南 二、施工、安裝要點(diǎn)

在測(cè)量交變電流的大電流時(shí),為便于二次儀表測(cè)量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流（我國(guó)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(cè)量是非常危險(xiǎn)的。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。 它是電力系統(tǒng)中測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等二次設(shè)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(zhuǎn)換成低電流，電流互感器一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等。 　正常工作時(shí)互感器二次側(cè)處于近似短路狀態(tài)，輸出電壓很低。在運(yùn)行中如果二次繞組開(kāi)路或一次繞組流過(guò)異常電流（如雷電流、諧振過(guò)電流、電容充電電流、電感啟動(dòng)電流等），都會(huì)在二次側(cè)產(chǎn)生數(shù)千伏甚至上萬(wàn)伏的過(guò)電壓。這不僅給二次系統(tǒng)絕緣造成危害，還會(huì)使互感器過(guò)激而燒損，甚至危及運(yùn)行人員的生命安全。

電流互感器

1次側(cè)只有1到幾匝，導(dǎo)線截面積大，串入被測(cè)電路。2次側(cè)匝數(shù)多,導(dǎo)線細(xì),與阻抗較小的儀表(電流表/功率表的電流線圈)構(gòu)成閉路。 　電流互感器的運(yùn)行情況相當(dāng)于2次側(cè)短路的變壓器，忽略勵(lì)磁電流，安匝數(shù)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(shí)際電流比I1/I2=N2/N1=k。 　勵(lì)磁電流是誤差的主要根源。 　測(cè)量用電流互感器的精度等級(jí)0.2/0.5/1/3,1表示變比誤差不超過(guò)±1%，另外還有0.2S和0.5S級(jí)。 　保護(hù)用電流互感器的精度等級(jí)5P/10P ，10P標(biāo)示復(fù)合誤差不超過(guò)10%。

保護(hù)用電流互感器

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

保護(hù)用電流互感器

路，以保護(hù)供電系統(tǒng)的安全。保護(hù)用微型電流互感器的工作條件與測(cè)量用互感器完全不同，保護(hù)用互感器只是在比正常電流大幾倍幾十倍的電流時(shí)才開(kāi)始有效的工作。保護(hù)用互感器主要要求：1、絕緣可靠，2、足夠大的準(zhǔn)確限值系數(shù)，3、足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。 　保護(hù)用互感器在額定負(fù)荷下能夠滿足準(zhǔn)確級(jí)的要求最大一次電流叫額定準(zhǔn)確限值一次電流。準(zhǔn)確限值系數(shù)就是額定準(zhǔn)確限值一次電流與額定一次電流比。當(dāng)一次電流足夠大時(shí)鐵芯就會(huì)飽和起不到反映一次電流的作用，準(zhǔn)確限值系數(shù)就是表示這種特性。保護(hù)用互感器準(zhǔn)確等級(jí)5P、10P，表示在額定準(zhǔn)確限值一次電流時(shí)的允許誤差5%、10% 　線路發(fā)生故障時(shí)的沖擊電流產(chǎn)生熱和電磁力，保護(hù)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(nèi)能承受而無(wú)損傷的一次電流有效值，稱額定短時(shí)熱電流。二次繞組短路情況下，電流互感器能承受而無(wú)損傷的一次電流峰值，稱額定動(dòng)穩(wěn)定電流。 　保護(hù)用電流互感器分為：1、過(guò)負(fù)荷保護(hù)電流互感器，2、差動(dòng)保護(hù)電流互感器，3、接地保護(hù)電流互感器（零序電流互感器）

電流互感器運(yùn)行時(shí)，副邊不允許開(kāi)路。因?yàn)橐坏╅_(kāi)路，原邊電流均成為勵(lì)磁電流，使磁通和副邊電壓大大超過(guò)正常值而危及人身和設(shè)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(yùn)行時(shí)未經(jīng)旁路就拆下電流表、繼電器等設(shè)備。

電流互感器的作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過(guò)一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來(lái)進(jìn)行保護(hù)、測(cè)量等用途。如變比為400/5的電流互感器，可以把實(shí)際為400A的電流轉(zhuǎn)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(yàn)的原則 　1)電流互感器額定電壓不小于裝設(shè)點(diǎn)線路額定電壓； 　2)根據(jù)一次負(fù)荷計(jì)算電流IC選擇電流互感器變化； 　3)根據(jù)二次回路的要求選擇電流互感器的準(zhǔn)確度并校驗(yàn)準(zhǔn)確度； 　4)校驗(yàn)動(dòng)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(shù)。 　電流互感器一次側(cè)額定電流標(biāo)準(zhǔn)比（如20、30、40、50、75、100、150(A)、2Xa/C）等多種規(guī)格，二次側(cè)額定電流通常為1A或5A。其中2Xa/C表示同一臺(tái)產(chǎn)品有兩種電流比，通過(guò)改變產(chǎn)品頂部?jī)?chǔ)油柜外的連接片接線方式實(shí)現(xiàn)，當(dāng)串聯(lián)時(shí)，電流比為a/c，并聯(lián)時(shí)電流比為2Xa/C。一般情況下，計(jì)量用電流互感器變流比的選擇應(yīng)使其一次額定電流I1n不小于線路中的負(fù)荷電流（即計(jì)算IC）。如線路中負(fù)荷計(jì)算電流為350A，則電流互感器的變流比應(yīng)選擇400/5。保護(hù)用的電流互感器為保證其準(zhǔn)確度要求，可以將變比選得大一些。 　表1 電流互感器準(zhǔn)確級(jí)和誤差限值

電流互感器準(zhǔn)確級(jí)和誤差限值

3 電流互感器準(zhǔn)確度選擇及校驗(yàn) 　所謂準(zhǔn)確度是指在規(guī)定的二次負(fù)荷范圍內(nèi)，一次電流為額定值時(shí)的最大誤差。中國(guó)電流互感器的準(zhǔn)確度和誤差限值如表1所示，對(duì)于不同的測(cè)量?jī)x表，應(yīng)選用不同準(zhǔn)確度的電流互感器。 　準(zhǔn)確度選擇的原則：計(jì)費(fèi)計(jì)量用的電流互感器其準(zhǔn)度為0．2～0．5級(jí)；用于監(jiān)視各進(jìn)出線回路中負(fù)荷電流大小的電流表應(yīng)選用1．0—3．0級(jí)電流互感器。為了保證準(zhǔn)確度誤差不超過(guò)規(guī)定值，一般還校驗(yàn)電流互感器二次負(fù)荷（伏安），互感器二次負(fù)荷S2不大于額定負(fù)荷S2n，所選準(zhǔn)確度才能得到保證。準(zhǔn)確度校驗(yàn)公式：S2≤S2n。 　二次回路的負(fù)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(fù)荷和阻抗，RXC為二次回路中所有接頭、觸點(diǎn)的接觸電阻，一般取0．1Ω，RWL為二次回路導(dǎo)線電阻， 　計(jì)算公式化為：RWL=LC/（r×S）。 　式中，r為導(dǎo)線的導(dǎo)電率，銅線r=53m/（Ωmm2），鋁線r=32m（Ωmm2），S為導(dǎo)線截面積（mm2），LC為導(dǎo)線的計(jì)算長(zhǎng)度（m）。設(shè)互感器到儀表單向長(zhǎng)度為L(zhǎng)1， 　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(hù)用的電流互感器的準(zhǔn)確度常用的有5P和l0P。保護(hù)級(jí)的準(zhǔn)確度是以額定準(zhǔn)確限值一次電流下的最大復(fù)合誤差ε%來(lái)標(biāo)稱的（如5P對(duì)應(yīng)的ε%=5%）。所謂額定準(zhǔn)確限值一次電流即一次電流為額定一次電流的倍數(shù)（n=I1/I1n），也稱為額定準(zhǔn)確限值系數(shù)。即要求保護(hù)用的電流互感器在可能出現(xiàn)的范圍內(nèi)，其最大復(fù)合誤差不超過(guò)ε%值。 　電流互感器ε%誤差曲線校驗(yàn)步驟： 　(1)按照保護(hù)裝置類型計(jì)算流過(guò)電流互感器的一次電流倍數(shù)； 　(2)根據(jù)電流互感器的型號(hào)、變比和一次電流倍數(shù)，在10%誤差曲線上確定電流互感器的允許二次負(fù)荷； 　(3)按照對(duì)電流互感器二次負(fù)荷最嚴(yán)重的短路類型，計(jì)算電流互感器的實(shí)際二次負(fù)荷； 　(4)比較實(shí)際二次負(fù)荷與允許二次負(fù)荷。如實(shí)際二次負(fù)荷小于允許二次負(fù)荷，表示電流互感器的誤差不超過(guò)10%誤差： 　1)增大連接導(dǎo)線截面或縮短連接導(dǎo)線長(zhǎng)度，以減小實(shí)際二次負(fù)荷； 　2)選擇比較大的電流互感器，減小一次電流倍數(shù)，增大允許二次負(fù)荷； 　3)將電流互感器的二次繞組串聯(lián)起來(lái)，使允許二次負(fù)荷增大一倍。 　4 電流互感器動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗(yàn) 　廠家的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)中都給出了動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)Kes和熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt，因此按下列公式分別校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱定度即可。 　1)動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)Kes×I1N≥iSh； 　2)熱穩(wěn)定度校驗(yàn)(KtI1n)2t≥I(3)∞tima 　式中，t為熱穩(wěn)定電流時(shí)間。

電流互感器的接線方式按其所接負(fù)載的運(yùn)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 ?。▽?duì)電壓互感器） 　KN=I1N/I2N ?。▽?duì)電流互感器） 　電壓（或電流）互感器原邊電壓（或電流）在一定范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí),一般規(guī)定為0.85～1.15U1N（或10～120%I1N）,副邊電壓（或電流）應(yīng)按比例變化,而且原、副邊電壓(或電流)應(yīng)該同相位。但由于互感器存在內(nèi)阻抗、勵(lì)磁電流和損耗等因素而使比值及相位出現(xiàn)誤差，分別稱為比差和角差。 　比差為經(jīng)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(duì)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(dāng)KNU2>U1（或KNI2>I1）時(shí)，比差為正，反之為負(fù)。 　對(duì)沒(méi)有采取補(bǔ)償措施的電壓互感器，比差為負(fù)，角差一般為正值，比差的絕對(duì)值和角差均隨電壓的增大而減??；鐵心飽和時(shí)，比差與角差均隨電壓的增大而增大。 　對(duì)于沒(méi)有采取補(bǔ)償措施的電流互感器，比差為負(fù)值，角差為正值，比差的絕對(duì)值和角差均隨電流增大而減小。 　采用補(bǔ)償?shù)霓k法可以減小互感器的誤差。一般通過(guò)在互感器上加繞附加繞組或增添附加鐵心，以及接入相應(yīng)的電阻、電感、電容元件來(lái)補(bǔ)償。常用的補(bǔ)償法有匝數(shù)補(bǔ)償、分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償、小鐵心補(bǔ)償、并聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)取?

1）電流互感器的接線應(yīng)遵守串聯(lián)原則：即一次繞阻應(yīng)與被測(cè)電路串聯(lián)，而二次繞阻則與所有儀表負(fù)載串聯(lián)； 　2）按被測(cè)電流大小，選擇合適的變化，否則誤差將增大。同時(shí)，二次側(cè)一端必須接地，以防絕緣一旦損壞時(shí)，一次側(cè)高壓竄入二次低壓側(cè)，造成人身和設(shè)備事故； 　3）二次側(cè)絕對(duì)不允許開(kāi)路，因一旦開(kāi)路，一次側(cè)電流I1全部成為磁化電流，引起φm和E2驟增，造成鐵心過(guò)度飽和磁化，發(fā)熱嚴(yán)重乃至燒毀線圈；同時(shí)，磁路過(guò)度飽和磁化后，使誤差增大。 　另外，二次側(cè)開(kāi)路使E2達(dá)幾百伏，一旦觸及造成觸電事故。因此，電流互感器二次側(cè)都備有短路開(kāi)關(guān)，防止一次側(cè)開(kāi)路。K0在使用過(guò)程中，二次側(cè)一旦開(kāi)路應(yīng)馬上撤掉電路負(fù)載，然后，再停車處理。一切處理好后方可再用。 　4）為了滿足測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)、斷路器失靈判斷和故障錄波等裝置的需要，在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線、母線分段斷路器、母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)具有2～8個(gè)二次繞阻的電流互感器。對(duì)于大電流接地系統(tǒng)，一般按三相配置；對(duì)于小電流接地系統(tǒng)，依具體要求按二相或三相配置； 　5）對(duì)于保護(hù)用電流互感器的裝設(shè)地點(diǎn)應(yīng)按盡量消除主保護(hù)裝置的不保護(hù)區(qū)來(lái)設(shè)置。例如：若有兩組電流互感器，且位置允許時(shí)，應(yīng)設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中； 　6)為了防止支柱式電流互感器套管閃絡(luò)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(cè)； 　7)為了減輕發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)的損傷，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機(jī)定子繞組的出線側(cè)。為了便于分析和在發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障，用于測(cè)量?jī)x表的電流互感器宜裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)。

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(cè)量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，避免直接測(cè)量線路的危險(xiǎn)。電流互感器是升壓(降流)變壓器，它是電力系統(tǒng)中測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等二次設(shè)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(zhuǎn)換成低電流，電流互感器一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等。 　2、名詞解釋 　額定工作電壓，互感器允許長(zhǎng)期運(yùn)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(zhǔn)的一次電流值。 　額定二次電流，作為互感器性能基準(zhǔn)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(diǎn) ?。?）額定電流（一次側(cè)）應(yīng)為線路正常運(yùn)行時(shí)負(fù)載電流的1.0～1.3倍。 ?。?）額定電壓。應(yīng)為0.5kV或0.66kV。 ?。?）注意精度等級(jí)。若用于測(cè)量，應(yīng)選用精度等級(jí)0.5或0.2級(jí)；若負(fù)載電流變化較大，或正常運(yùn)行時(shí)負(fù)載電流低于電流互感器一次側(cè)額定電流30%，應(yīng)選用0.5級(jí)。 　（4）根據(jù)需要確定變比與匝數(shù)。 ?。?）型號(hào)規(guī)格選擇。根據(jù)供電線路一次負(fù)荷電流確定變比后，再根據(jù)實(shí)際安裝情況確定型號(hào)。 ?。?）額定容量的選擇。電流互感器二次額定容量要大于實(shí)際二次負(fù)載，實(shí)際二次負(fù)載應(yīng)為25～100%二次額定容量。容量決定二次側(cè)負(fù)載阻抗，負(fù)載阻抗又影響測(cè)量或控制精度。負(fù)載阻抗主要受測(cè)量?jī)x表和繼電器線圈電阻、電抗及接線接觸電阻、二次連接導(dǎo)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(cè)高電壓傳入危及人身安全。 　2、二次測(cè)絕對(duì)不容許開(kāi)路。開(kāi)路時(shí)互感器成了空載狀態(tài)，磁通高出額定時(shí)許多(1.4-1.8T)，除了產(chǎn)生大量鐵耗損壞互感器外，還在副邊繞組感應(yīng)出危險(xiǎn)的高壓，危及人身安全。 　-------------------------------------------------------------------------------- 　電流互感器銘牌標(biāo)志 　電流互感器型號(hào)由以下幾部分組成，各部分字母、符號(hào)表示內(nèi)容： 　第一個(gè)字母：L——電流互感器。 　第二個(gè)字母：F——風(fēng)壓式；M——母線式(穿芯式)。 　第三個(gè)字母：C——瓷絕緣式；Z——澆注式。 　第四個(gè)字母：B——保護(hù)；D——差動(dòng)。 　第一個(gè)字母：數(shù)字——電壓等級(jí)(kV)。 　例如 LMZ—0.66表示用環(huán)氧樹(shù)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(zhǎng)期運(yùn)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(zhǔn)的一次電流值。 　額定二次電流，作為互感器性能基準(zhǔn)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(fù)荷，確定互感器準(zhǔn)確級(jí)所依據(jù)的負(fù)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(fù)荷。通常以視在功率伏安或以阻抗歐姆表示。 　額定功率因數(shù)，二次額定負(fù)荷阻抗的有功部分與額定阻抗之比。 　準(zhǔn)確度等級(jí)，在規(guī)定使用條件下，互感器的誤差在該等級(jí)規(guī)定的限值之內(nèi)電力工程中計(jì)量常用的等級(jí)有0.2、0.5、0.2S、0.5S等。 　-------------------------------------------------------------------------------- 　注意事項(xiàng)： 　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(duì)不容許開(kāi)路。開(kāi)路時(shí)互感器成了空載狀態(tài)，磁通高出額定時(shí)許多(1.4-1.8T),除了產(chǎn)生大量鐵耗損壞互感器外，還在副邊繞組感應(yīng)出危險(xiǎn)的高壓，危及人身安全。