電流互感器原理

1、電流互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次繞組匝數(shù)很少,串在需要測量的電流的線路中,因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過,二次繞組匝數(shù)比較多,串接在測量儀表和保護回路中,電流互感器在工作時,它的2次回路始終是閉合的,因此測量儀表和保護回路串聯(lián)線圈的阻抗很小,電流互感器的工作狀態(tài)接近短路?；窘榻B作用電流互感器的作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)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(zhuǎn)變?yōu)?A的電流。使用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)與被測電路串聯(lián),而二次繞阻則與所

2、有儀表負載串聯(lián)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(cè)一端必須接地,以防絕緣一旦損壞時,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)絕對不允許開路,因一旦開路,一次側(cè)電流I1全部成為磁化電流,引起m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。電流互感器在正常工作時,二次側(cè)近似于短路,若突然使其開路,則勵磁電動勢由數(shù)值很小的值驟變?yōu)楹艽蟮闹?鐵芯中的磁通呈現(xiàn)嚴重飽和的平頂波,因此二次側(cè)繞組將在磁通過零時感應(yīng)出很高的尖頂波,其值可達到數(shù)千甚至上萬伏,危機工作人員的安全及儀表的絕緣性能。另外,一次側(cè)開路使二次側(cè)電壓達幾百

3、伏,一旦觸及將造成觸電事故。因此,電流互感器二次側(cè)都備有短路開關(guān),防止一次側(cè)開路。在使用過程中,二次側(cè)一旦開路應(yīng)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濾波等裝臵的需要,在發(fā)電機、變壓器、出線、母線分段斷路器、母線斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)28個二次繞阻的電流互感器。對于大電流接地系統(tǒng),一般按三相配臵;對于小電流接地系統(tǒng),依具體要求按二相或三相配臵5對于保護用電流互感器的裝設(shè)地點應(yīng)按盡量消除主保護裝臵的不保護區(qū)來設(shè)臵。例如:若有兩組電流互感器,且位臵允許時,應(yīng)設(shè)在斷路器兩側(cè),使斷路器處于交叉保護范圍之中6為了防止支柱式電流

4、互感器套管閃絡(luò)造成母線故障,電流互感器通常布臵在斷路器的出線或變壓器側(cè)7為了減輕發(fā)電機內(nèi)部故障時的損傷,用于自動調(diào)節(jié)勵磁裝臵的電流互感器應(yīng)布臵在發(fā)電機定子繞組的出線側(cè)。為了便于分析和在發(fā)電機并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)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(cè)?；ジ衅髟碓诠╇娪秒姷木€路中電流電壓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。較早前,顯示儀表大部分是指針式的電流電壓表,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,而計算機的采樣的信

5、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。微型電流互感器也有人稱之為“儀用電流互感器”。(“儀用電流互感器”有一層含義是在實驗室使用的多電流比精密電流互感器,一般用于擴大儀表量程。微型電流互感器與變壓器類似也是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作,變壓器變換的是電壓而微型電流互感器變換的是電流罷了。如圖繞組N1接被測電流,稱為一次繞組(或原邊繞組、初級繞組;繞組N2接測量儀表,稱為二次繞組(或副邊繞組、次級繞組。微型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K。微型電流互感器在額定工作電流下工作時的電流比叫電流互感器額定電

6、流比,用Kn表示。Kn=I1n/I2n 微型電流互感器大致可分為兩類,測量用電流互感器和保護用電流互感器。接線方式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(圖4a、b、c。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 (對電流互感器電壓(或電流互感器原邊電壓(或電流在一定范圍內(nèi)變動時,一般規(guī)定為0.851.15U1N(或10120%

7、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KNU2U1(或KNI2I1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小;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?shù)霓k法

8、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(yīng)的電阻、電感、電容元件來補償。常用的補償法有匝數(shù)補償、分數(shù)匝補償、小鐵心補償、并聯(lián)電容補償?shù)?。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(shè)點線路額定電壓2根據(jù)一次負荷計算電流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/I2nN2/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

9、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(cè)額定電流通常為1A或5A。其中2Xa/C表示同一臺產(chǎn)品有兩種電流比,通過改變產(chǎn)品頂部儲油柜外的連接片接線方式實現(xiàn),當串聯(lián)時,電流比為a/c,并聯(lián)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(yīng)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(yīng)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(nèi),一次電流為額定

10、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(yīng)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0.20.5級;用于監(jiān)視各進出線回路中負荷電流大小的電流表應(yīng)選用1.03.0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:S2S2n。二次回路的負荷l:取決于二次回路的阻抗Z2的值,則:S2=I2n2Z2I2n2(Zi+RWl+RXC或S2V1Si+I2n2(RWl+RXC式中,Si、Zi為二次回路中的儀表、繼電器線圈的額定

11、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0.1,RWL為二次回路導(dǎo)線電阻,計算公式化為:RWL=LC/(rS。式中,r為導(dǎo)線的導(dǎo)電率,銅線r=53m/(mm2,鋁線r=32m(mm2,S為導(dǎo)線截面積(mm2,LC為導(dǎo)線的計算長度(m。設(shè)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(fù)合誤差%來標稱的(如5P對應(yīng)的%=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(shù)(n=I1/I1n,也稱為額定準確限值系數(shù)。即要求保護用的

12、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%值。電流互感器%誤差曲線校驗步驟:(1按照保護裝臵類型計算流過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、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(dǎo)線截面或縮短連接導(dǎo)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(shù),增大允許二次負荷3將電流互感器的二次繞組串聯(lián)起來,使允許二次負荷增大一倍。4電流互感器動

13、穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗廠家的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)中都給出了動穩(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動穩(wěn)定和熱定度即可。1動穩(wěn)定度校驗KesI1NiSh 2熱穩(wěn)定度校驗(KtI1n2tI(3tima式中,t為熱穩(wěn)定電流時間。測量用電流互感器在測量交變電流的大電流時,為便于二次儀表測量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)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(tǒng)中測量儀表、繼電保護等二次設(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)接測量儀表

14、、繼電保護等。正常工作時互感器二次側(cè)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(cè)產(chǎn)生數(shù)千伏甚至上萬伏的過電壓。這不僅給二次系統(tǒng)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。1次側(cè)只有1到幾匝,導(dǎo)線截面積大,串入被測電路。2次側(cè)匝數(shù)多,導(dǎo)線細,與阻抗較小的儀表(電流表/功率表的電流線圈構(gòu)成閉路。電流互感器的運行情況相當于2次側(cè)短路的變壓器,忽略勵磁電流,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,叫實際電流比I1/I2=N2/N1=k。勵磁電

15、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(fù)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臵配合,在線路發(fā)生短路過載等故障時,向繼電裝臵提供信號切斷故障電路,以保護供電系統(tǒng)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(shù),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

16、叫額定準確限值一次電流。準確限值系數(shù)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(shù)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(chǎn)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(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

17、器分類按用途分測量用電流互感器(或電流互感器的測量繞組。在正常工作電流范圍內(nèi),向測量、計量等裝臵提供電網(wǎng)的電流信息。保護用電流互感器(或電流互感器的保護繞組。在電網(wǎng)故障狀態(tài)下,向繼電保護等裝臵提供電網(wǎng)故障電流信息。按絕緣介質(zhì)分干式電流互感器。由普通絕緣材料經(jīng)浸漆處理作為絕緣。澆注式電流互感器。用環(huán)氧樹脂或其他樹脂混合材料澆注成型的電流互感器。油浸式電流互感器。由絕緣紙和絕緣油作為絕緣,一般為戶外型。目前我國在各種電壓等級均為常用。氣體絕緣電流互感器。主絕緣由氣體構(gòu)成。按電流變換原理分電磁式電流互感器。根據(jù)電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)電流變換的電流互感器。光電式電流互感器。通過光電變換原理以實現(xiàn)電流變換的電

18、流互感器,目前還在研制中。按安裝方式分貫穿式電流互感器。用來穿過屏板或墻壁的電流互感器。支柱式電流互感器。安裝在平面或支柱上,兼做一次電路導(dǎo)體支柱用的電流互感器。套管式電流互感器。沒有一次導(dǎo)體和一次絕緣,直接套裝在絕緣的套管上的一種電流互感器。母線式電流互感器。沒有一次導(dǎo)體但有一次絕緣,直接套裝在母線上使用的一種電流互感器。產(chǎn)品選用指南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(zhuǎn)換為比較統(tǒng)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(tǒng)中測量儀表、繼電保護等二次設(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

19、一次側(cè)接在一次系統(tǒng),二次側(cè)接測量儀表、繼電保護等。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。選用要點(1額定電流(一次側(cè)應(yīng)為線路正常運行時負載電流的1.01.3倍。(2額定電壓。應(yīng)為0.5kV或0.66kV。(3注意精度等級。若用于測量,應(yīng)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(cè)額定電流30%,應(yīng)選用0.5級。(4根據(jù)需要確定變比與匝數(shù)。(5型號規(guī)格選擇。根據(jù)供電線路一次負

20、荷電流確定變比后,再根據(jù)實際安裝情況確定型號。(6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(yīng)為25100%二次額定容量。容量決定二次側(cè)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(dǎo)線電阻的影響。相關(guān)介紹施工、安裝要點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(chǎn)生大量鐵耗損壞互感器外,還在副邊繞組感應(yīng)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(nèi)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(shù)字電壓等級(kV。例如LMZ0.66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(jù)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