電流互感器的工作原理

1、電流互感器的工作原理 在供電用電的線路中電流大大小小相差懸殊從幾安到幾萬安都有。為便于二次儀表測量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，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。目前顯示儀表大部分是指針式的電流表，所以電流互感器的二次電流大多數(shù)是安培級的（如5A等）?，F(xiàn)在的電量測量大多數(shù)字化，而計(jì)算機(jī)的采樣的信號一般為毫安級（0-5V、4-20mA等）。微型電流互感器二次電流為毫安級，主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。電流互感器由一次線圈、二次線圈、鐵心、絕緣支持及出線端子等組成，如圖1所示。電流互感器的鐵心由硅鋼片疊制而成，其一次線圈與主電路串聯(lián)，且通過被測電

2、流I1，它在鐵心內(nèi)產(chǎn)生變磁通，使二次線圈感應(yīng)出相應(yīng)的二次電流I2（其額定電流為5A）。如將勵磁損耗忽略不計(jì)，則I1n1=I2n2，其中n1和n2分別為一、二次線圈的匝數(shù)，電流互感器的變流比K=I1/I2=n2/n1。由于電流互感器的一次線圈連接在主電路中，所以一次線圈對地必須采取與一次線路電壓相相適應(yīng)的絕緣材料，以確保二次回路與人身的安全。二次回路由電流互感器的二次線圈、儀表以及繼電器的電流線圈串聯(lián)組成。電流互感器大致可分為兩類，測量用電流互感器和保護(hù)用電流互感器。一、測量用電流互感器測量用電流互感器主要與測量儀表配合，在線路正常工作狀態(tài)下，用來測量電流、電壓、功率等。測量用電流互感器主要要求

3、：1、絕緣可靠，2、足夠高的測量精度，3、當(dāng)被測線路發(fā)生故障出現(xiàn)的大電流時互感器應(yīng)在適當(dāng)?shù)牧砍虄?nèi)飽和（如500%的額定電流）以保護(hù)測量儀表。二、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)生短路過載等故障時，向繼電裝置提供信號切斷故障電路，以保護(hù)供電系統(tǒng)的安全。保護(hù)用電流互感器的工作條件與測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才開始有效的工作。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

4、流與額定一次電流比。當(dāng)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(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5P、10P，表示在額定準(zhǔn)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(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(hù)用電流互感器分為：1、過負(fù)荷保護(hù)電流互感器，2、差動保護(hù)電流互感器，3、接地保護(hù)電流互感器（零序電流互感器）。diandao9992008-11-10 15:15:35電流互

5、感器的用途和特點(diǎn) 電流互感器是一種電流變換裝置，又稱儀用變流器（也稱CT）。它可以將高壓電流或低壓大電流變?yōu)殡妷狠^低的小電流，以供給儀表和繼電器，并將儀表和繼電器一高壓電路和一次主回路隔離開，電流互感器的工作原理和變壓器相似，是利用變壓器在短路狀態(tài)下電流與匝數(shù)成反比的原理制成的。它的一次線圈匝數(shù)很少（有的利用穿過CT中孔的母線作為一次），而二次線圈的匝數(shù)很多。電流互感器的二次額定電流均為5A。這使得測量儀表和繼電器的制造可以標(biāo)準(zhǔn)化，簡化了工藝，降低了成本，并且安全，可靠。從而電流互感器在變配電設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。電流互感器有以下幾個特點(diǎn)：1、由于其二次所接負(fù)載為電流表和繼電器的電流線圈，阻

6、抗很小，因此電流互感器在正常運(yùn)行時，相當(dāng)于二次短路的變壓器。2、變壓器的一次電流隨二次負(fù)載的變化而變化，而電流互感器的一次電流由主回路的負(fù)載而定，它與二次電流的大小無關(guān)。3、變壓器鐵心中的主磁通由一次線圈所加電壓的大小而定，當(dāng)一次電壓不變時，二次感應(yīng)電勢也不變。電流互感器鐵心中的磁通由一次電流決定，但二次回路阻抗變化時，也會影響二次電勢。阻抗大時，二次電勢高，阻抗小時，二次電勢低。4、變壓器二次負(fù)載的變化對其各個參數(shù)的影響均很大。而電流互感器只要二次負(fù)載在額定范圍內(nèi)，就可以將其視為一個恒流源，也就是對二次電流影響不大。diandao9992008-11-10 15:18:04電流互感器的型號含

7、義及技術(shù)參數(shù)一、電流互感器的型號含義電流互感器的型號通常由24位字母及數(shù)字組成，其含義如圖1所示。它可以表示出電流互感器的線圈型式、絕緣結(jié)構(gòu)、使用場所等。橫線后面的數(shù)字表示電壓等級、精確度等。二、主要技術(shù)數(shù)據(jù)1、變流比通常以分?jǐn)?shù)表示，分子表示一次線圈的額定電流(A)，分母表示二次線圈的額定電流(A)。如某電流互感器的變流比為150/5，即表示電流互感器一次額定電流為150A，二次額定電流為5A。其變流比為30倍。2、準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度是以誤差的大小決定的，通常分為0.2級、0.5級、3級、10級共五個等級。使用時可根據(jù)負(fù)荷的要求來選用，例如，電度計(jì)量儀表一般可選用0.5級，而繼電保護(hù)則可選用3級。3

8、、額定容量電流互感器的額定容量是指其允許承載的負(fù)荷功率(即伏安數(shù))。除了采用伏安數(shù)表示外，還可用二次負(fù)荷的歐姆值(即Z)來表示，由于S=I2Z，又因?yàn)镮為一定值，因此，伏安數(shù)和歐姆值可由上式換算。通常電流互感器銘牌上標(biāo)示的是它所能達(dá)到的最高準(zhǔn)確度等級和與其相應(yīng)的額定阻抗。4、極性一般在電流互感器的一、二次線圈引出線端子上都標(biāo)有極性符號，其意義與變壓器的極性是相同的。電流互感器常用電流流向來表示極性，即當(dāng)一次線圈一端流入電流，二次線圈則必有一端電流流出，這同一瞬間流入與流出的端子就是同極性端。通常一次側(cè)標(biāo)示為L1、L2，二次側(cè)標(biāo)示為K1、K2，角注數(shù)字相同的為同極性端。一般采用減極性標(biāo)示方法。5

9、、熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定倍數(shù) 變配電系統(tǒng)故障時，電流互感器承受由短路電流引起的熱效應(yīng)和電動力效應(yīng)而不致受到破壞的能力，可用動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定倍數(shù)來表示。所謂熱穩(wěn)定倍數(shù)是指熱穩(wěn)定電流(即一秒內(nèi)不致使電流互感器的熱超過允許限度的電流)與電流互感器額定電流之比。所謂動穩(wěn)定倍數(shù)是指電流互感器所能承受的最大電流的瞬時值與其額定電流之比。diandao9992008-11-10 15:19:02電流互感器的極性交流電流在電路中流動時，其方向隨時間作周期性的變化。但在某一瞬間，線圈中的電流端子必有一個流入，而另一個流出。感應(yīng)出的二次電流也同樣有流入和流出。電流互感的極性就是指其一次電流方向與二次電流方向之間的關(guān)系。一般

10、規(guī)定，一次線圈的首端L1，尾端標(biāo)為L2。二次線圈首端K1，尾端標(biāo)為K2。在接線中，L1和K1稱為同極性端，L2和K2也為同極性端。如圖所示。當(dāng)一次電流I1由首端L1流入、尾端L2流出時，二次感應(yīng)電流是從尾端K2流入，首端K1流出；或同時在一、二次線圈的同極性端子通入電流時，它們在鐵心中產(chǎn)生的磁通方向相同，這樣的極性標(biāo)志稱為減極性。反之為加極性。一般的電流互感器均為加極性。diandao9992008-11-10 15:20:41如何判定電流互感器的極性判定電流互感器的極性有很多種辦法，一般常用以下幾種：一、直流法直流法在測定極性時，方便準(zhǔn)確，最為常用?？蓛H用一塊低量程電流表和1.5V的干電池，

11、具體接線如圖1表示。一次側(cè)接入一只指按鈕開關(guān)S，二次側(cè)接入電流表，當(dāng)按下按鈕開關(guān)時，一次電路接通，電流表指針向正向擺動，按鈕開關(guān)斷開時，電流表指針向反向擺動，則為減極性；反之則為加極性。二、比較法準(zhǔn)備一只已知極性的電流互感器，如圖2所示方法接線。如電流表讀數(shù)很小(一般為數(shù)毫安)則減極性；反之為加極性。三、差接法接線如圖所示。圖中Q為單極雙投開關(guān)。當(dāng)開關(guān)投向1時，電流表的讀數(shù)較小，投至2時讀數(shù)較大，則證明是減極性，否則為加極性。diandao9992008-11-10 15:21:41電流互感器極性接錯的危害電流互感器在接線時把極性接錯，將會產(chǎn)生以下危害：1、電流互感器如用在繼電保護(hù)電路中，將引

12、起繼電保護(hù)層裝置的誤動或拒動。2、電流互感器如用在儀表計(jì)量回路中，功率表和電度表的正確測量將受到影響。3、采用不完全星形聯(lián)結(jié)的電流互感器，如任一相極性接反，都會引起未接電流互感器(一般為中相)的一相較其它相電流增高倍。4、采用不完全星形聯(lián)接的電流互感器，如兩相均接反，雖然二次測的三相電流仍平衡，但與相應(yīng)的一次電流的相角差為180，從而將使電度表反轉(zhuǎn)。diandao9992008-11-10 15:25:08電流互感器有幾種接線方法電流互感器根據(jù)其應(yīng)用場合及不同的情況有幾種不同的接線方式。1、一臺電流互感器用于單相回路的接線，如圖所示。這種接線方式常用于三相對稱電路中，對其中一相負(fù)荷電流進(jìn)行監(jiān)視

13、。2、兩臺電流互感器接成不完全星形聯(lián)結(jié)，如圖所示。這種接線方式適用于測量三相三線電流、有功、無功電力及保護(hù)相間短路故障等。3、兩臺電流互器的差聯(lián)結(jié)，如圖所示。這種接線方式適用于保護(hù)相間短路故障。4、三臺電流互感器接成星形聯(lián)接如圖所示。這種聯(lián)接方式用于三相四線制系統(tǒng)中，用以測量電流、電力和保護(hù)任何形式的短路故障。5、用三臺電流互感器接成三角形聯(lián)接。如圖所示。這種接線方式用于配合三只電流繼電器保護(hù)各種短路故障。6、三臺電流互感器用于零序保護(hù)接線，如圖所示這種接線方式用于零序保護(hù)。diandao9992008-11-10 15:26:35電流互感器的二次側(cè)接地的有關(guān)規(guī)定1、高壓電流互感器的二次側(cè)應(yīng)有

14、一點(diǎn)接地由于高壓電源互感器的一次側(cè)為高電壓。當(dāng)一、二次線圈之間因絕緣損壞出現(xiàn)高壓擊穿時，將導(dǎo)致高壓竄入低壓。如二次線圈有一點(diǎn)接地，就會將高壓引入大地，使二次線圈保持地電位，從而確保了人身及設(shè)備的安全。應(yīng)當(dāng)注意，電流互感器的二次回路只允許一點(diǎn)接地，而不允許再有接地點(diǎn)，否則有可能引起分流，造成測量誤差的增大或者影響繼電器的正常動作。電流互感器二次回路的接地點(diǎn)應(yīng)在K2端子處。2、低壓電流互感器的二次側(cè)不應(yīng)接地由于低壓電流互感器的電壓較低，一、二次線圈間的絕緣裕度大，發(fā)生一、二次線圈擊穿的可能性小；另外，二次線圈的不接地將使二次回路及儀表的絕緣能力提高，還可使雷擊燒毀儀表事故減小。電流互感器二次側(cè)為什

15、么不允許開路 由于電流互感器二次側(cè)接的負(fù)載都是阻抗很小的電流線圈，因此它的二次測量是在接近于短路狀態(tài)下工作的。根據(jù)磁動勢平衡可得公式：I1N1 - I2N2 = I0N1 可知，由于I1N1絕大部分被 I2N2 所抵消，所以總的磁動勢 I0N1 很小，即激磁電流 I0（即空載電流）很小，只有一次電流 I1 的百分之幾。如果二次側(cè)開路，則 I2 =0 ，有 I1N1 = I0N1 ，即 I1 =I0，而 I1 是一次電路負(fù)荷電流，不因互感器二次負(fù)載變化而變化。因此，此時勵磁電流就是 I1，劇增幾十倍，使勵磁磁勢劇增幾十倍，這將產(chǎn)生： 鐵心過熱，甚至燒毀互感器。 由于二次繞組匝數(shù)很多，會感應(yīng)出危險

16、的高電壓，危及人身和設(shè)備安全。 因此，電流互感器二次側(cè)絕對不許開路，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，不允許在二次側(cè)加裝熔斷器和斷路器。電流互感器二次回路開路的現(xiàn)象及后果運(yùn)行中電流互感器二次側(cè)開路可能有如下現(xiàn)象：1、由于鐵心中磁通飽和，在二次側(cè)可能產(chǎn)生數(shù)千伏的高壓，在開路點(diǎn)可能出現(xiàn)放電現(xiàn)象，產(chǎn)生放電火花及放電聲。2、由于鐵心中磁通飽和，引起損耗增大而發(fā)熱，損壞絕緣，有異聲異味。3、與電流互感器相連的電流表指示搖擺不定或沒有指示，電度表轉(zhuǎn)速異常。電流互感器二次側(cè)開路可能產(chǎn)生以下后果：1、產(chǎn)生高電壓威脅人身和設(shè)備安全。2、鐵心發(fā)熱，甚至燒毀絕緣。3、計(jì)量不準(zhǔn)。即使修復(fù)了二次回路，由于鐵心有剩磁，計(jì)量的準(zhǔn)確度也將降低。

17、4、電流表指示異常。發(fā)現(xiàn)電流互感器二次側(cè)開路后，應(yīng)按以下方法及時處理：1、盡可能停下負(fù)荷或轉(zhuǎn)移負(fù)荷，進(jìn)行停電處理。2、如不允許停電時，應(yīng)盡量減少一次側(cè)負(fù)荷電流，在保證人體與帶電體安全距離足夠的情況下，使用絕緣工具，由一人監(jiān)護(hù)、一人處理。3、先在短路點(diǎn)前用短路線將電流互感器二次回路短路，然后排除短路故障。最后將短路線拆除。diandao9992008-11-10 15:27:51電流互感器二次開路的原因分析與查找處理電流互感器倘若二次發(fā)生開路，一次電流將全部用于激磁，使鐵芯嚴(yán)重飽和。交變的磁通在二次線圈上將感應(yīng)出很高的電壓，其峰值可達(dá)幾千伏甚至上萬伏，這么高的電壓作用于二次線圈及二次回路上，將嚴(yán)

18、重威脅人身安全和設(shè)備安全，甚至線圈絕緣因過熱而燒壞，保護(hù)可能因無電流而不能反映故障，對于差動保護(hù)和零序電流保護(hù)則可能因開路時產(chǎn)生不平衡電流而誤動作。所以安規(guī)規(guī)定，電流互感器在運(yùn)行中嚴(yán)禁開路。 一、產(chǎn)生電流互感器二次開路的原因1、由于交流電流回路中的試驗(yàn)接線端子的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量上存在缺陷，在運(yùn)行中發(fā)生螺桿與銅板螺孔接觸不良，造成開路。 2、由于電流回路中的試驗(yàn)端子壓板的膠木頭過長，旋轉(zhuǎn)端子金屬片未壓在壓板的金屬片上，而誤壓在膠木套上，致使開路。 3、修試人員工作中的失誤，如忘記將繼電器內(nèi)部接頭接好、驗(yàn)收時未能發(fā)現(xiàn)。 4、二次線端子接頭壓接不緊，回路中電流很大時，發(fā)熱燒斷或氧化過甚造成開路。 5、室外

19、端子箱、接線盒受潮，端子螺絲和墊片銹蝕過重，造成開路。 當(dāng)電流互感器二次發(fā)生開路時，常常伴隨一些現(xiàn)象的發(fā)生： 1、回路儀表指示異常降低或?yàn)榱?。如用于測量表計(jì)的電流回路開路，會使三相電流表指示不一致，功率表指示減小，計(jì)量表計(jì)不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速變慢。如果表計(jì)指示時有時無，有可能處于半開路狀態(tài)(接觸不良)。運(yùn)行人員遇到此現(xiàn)象時可將有關(guān)的表計(jì)相互對照比較認(rèn)真分析。如變壓器原、副邊負(fù)荷指示相差較大，電流表指示相差太大(注意變化的不同，電壓等級的不同)，可懷疑偏低的一側(cè)有無開路故障。2、認(rèn)真聽電流互感器本體有無噪聲、振動等不均勻的聲音，這種現(xiàn)象在負(fù)荷小時不太明顯。當(dāng)發(fā)生開路時，因磁通密度的增加和磁通的非正弦性，硅

20、鋼片振動力加大，將產(chǎn)生較大的噪聲。3、利用示溫變色蠟片或紫外線測溫儀監(jiān)測電流互感器本體有無嚴(yán)重發(fā)熱，有無異味變色冒煙、噴油等，此現(xiàn)象在負(fù)荷小時不太明顯。開路時，由于磁飽和的嚴(yán)重，鐵芯過熱，外殼溫度升高，內(nèi)部絕緣受熱有異味，嚴(yán)重時冒煙燒壞。 4、檢查電流互感器二次回路端子、元件線頭等有無放電、打火現(xiàn)象。此現(xiàn)象可在二次回路維護(hù)和巡檢中發(fā)現(xiàn)，開路時，由于電流互感器二次產(chǎn)生高電壓，可能使互感器二次接線柱、二次回路元件接頭、接線端子等處放電打火，嚴(yán)重時使絕緣擊穿。5、繼電保護(hù)發(fā)生誤動作或拒動作，此情況可在誤跳閘或越級跳閘事故后檢查原因時發(fā)現(xiàn)并處理。6、儀表、電能表、繼電器等冒煙燒壞。此情況可以及時發(fā)現(xiàn)。

21、上述表計(jì)燒壞都能使電流互感器二次開路，有、無功率表以及電能表遠(yuǎn)動裝置的變送器、保護(hù)裝置的繼電器燒壞，不僅使電流互感器二次開路，同時也會使電壓互感器二次短路。此時應(yīng)從端子排上將交流電壓端子拆下，包好絕緣。 二、電流互感器二次開路的查找處理當(dāng)發(fā)生電流互感器二次開路時，運(yùn)行檢修人員不應(yīng)慌張，應(yīng)及時記錄故障性質(zhì)，匯報調(diào)度或主管部門，等候處理。1、發(fā)現(xiàn)電流互感器二次開路，應(yīng)先分清故障屬哪一組電流回路、開路的相別、對保護(hù)有無影響，匯報調(diào)度，解除可能誤動的保護(hù)。2、盡量減少一次負(fù)荷電流，若電流互感器嚴(yán)重?fù)p傷，應(yīng)轉(zhuǎn)移負(fù)荷，停電檢查處理(如有旁路，可采用旁路供電，保證供電的可靠性)。3、盡量設(shè)法在就近的試驗(yàn)端子

22、上，將電流互感器二次短路，再檢查處理開路點(diǎn)，短接時應(yīng)使用短路線或?qū)Ｓ枚探泳€，短路應(yīng)妥善可靠，禁止采用熔絲或一般導(dǎo)線纏繞。4、注意短接時的現(xiàn)象，若短接時有火花，則說明短接有效，故障點(diǎn)就在短接點(diǎn)以下的回路中，可進(jìn)一步查找；若短接時無火花，可能是短接無效，故障點(diǎn)可能在短接點(diǎn)以前的回路中，可以逐點(diǎn)向前變換短接點(diǎn)，縮小范圍。5、在故障范圍內(nèi)，應(yīng)檢查容易發(fā)生故障的端子及元件，檢查回路有否工作時觸動過的部位。對檢查出的故障，能自行處理的可立即處理，然后投入所退出的保護(hù)，若開路點(diǎn)在互感器本體的接線端子上，應(yīng)停電處理。若是不能自行處理的故障或不能自行查明的故障，應(yīng)匯報上級，派人檢查處理，此時應(yīng)先將電流互感器二次

23、短路，或轉(zhuǎn)移負(fù)荷，停電處理。6、在短接二次回路時，工作人員一定要堅(jiān)持操作監(jiān)護(hù)制，一人操作，一人監(jiān)護(hù)。與帶電設(shè)備保持適當(dāng)?shù)陌踩嚯x。操作人員一定要穿絕緣靴，戴絕緣手套和帶絕緣把手的工具。禁止在電流互感器與短路點(diǎn)之間的回路上進(jìn)行任何工作。但是當(dāng)電流互感器發(fā)生下列故障時，應(yīng)立即匯報上級，并切斷電源再行處理。1、內(nèi)部發(fā)出異味、冒煙、著火；2、內(nèi)部有放電現(xiàn)象、聲音異?；蛞€與外殼間有火花放電現(xiàn)象；3、主絕緣發(fā)生擊穿，造成單相接地故障；4、充油式電流互感器漏油、漏膠。diandao9992008-11-10 15:28:41PT（電壓互感器）、CT（電流互感器）的二次為什么必須接地？ PT （電壓互感器）、 CT （電流互感器）的二次接地屬保護(hù)接地，目的是為了防止一次和二