電流互感器教案

1、電流互感器教案內(nèi)容：介紹互感器作用、原理、分類、等相關(guān)知識(shí)。 目的：對(duì)互感器有個(gè)初步的了解并能正確的進(jìn)行選型、使用。了解新產(chǎn)品 課型：新課題。 所需課時(shí)：2課時(shí) 教學(xué)重點(diǎn)：壓變、流變的原理及區(qū)別教學(xué)內(nèi)容： 第一節(jié) 概述互感器是電力系統(tǒng)中測(cè)量儀表、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置等二次設(shè)備獲取相關(guān)電氣一次設(shè)備回路信息的傳感器。互感器將高電壓、大電流按比例變成低電壓（110、1003、50V）和小電流（5、1、0.5A），其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接二次系統(tǒng)。通常，測(cè)量儀表與繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置工作狀態(tài)不同，分別接在互感器不同的二次回路中。（如：保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量） 一、互感器的作用是： （1）使高壓裝

2、置與測(cè)量儀表和繼電器在電氣方面很好的隔離，保證工作人員的安全。 （2）使測(cè)量儀表和繼電器標(biāo)準(zhǔn)化和小型化，并可采用小截面電纜進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量。 （3）當(dāng)電路上發(fā)生短路時(shí)，保護(hù)測(cè)量儀表的電流線圈，使它不受大電流的損害。 （4）能使用簡單而經(jīng)濟(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化儀表和繼電器，并使二次回路接線簡單。 為了確保工作人員在接觸測(cè)量儀表和繼電器時(shí)的安全，互感器的每一個(gè)二次繞組必須有一可靠的接地。以防繞組間絕緣損壞而使二次部分長期存在高電壓。 互感器包括電流互感器和電壓互感器兩大類，主要是電磁式的。電容式電壓互感器，在超高壓系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。非電磁式的新型互感器，如光電耦合式、電容耦合式及無線電電磁波耦合式電流互感器目前

3、使用不多。第二節(jié) 電磁式電流互感器一、電磁式電流互感器的工作原理 電力系統(tǒng)中廣泛采用的是電磁式電流互感器（以下簡稱電流互感器，用TA或CT表示）。它的工作原理與變壓器相似，其原理接線如圖所示。1電流互感器鐵芯；2次繞組；3二次繞組；4電流表；5電流繼電器；6用電負(fù)荷其特點(diǎn)有：（1）一次繞組串聯(lián)在被測(cè)電路中，匝數(shù)很少。一次繞組中的電流完全取決于被測(cè)電路的電流，而與二次電流無關(guān)。 （2）二次繞組匝數(shù)多，且所串聯(lián)的儀表或繼電器的電流線圈阻抗很小，所以正常運(yùn)行時(shí)，電流互感器接近于在短路狀況下工作。 二、電流互感器的變比及誤差 （1）電流互感器一、二次額定電流之比，稱為電流互感器的額定變（流）比Ki ，

4、可表示為 Ki=IN1/IN2N2/N1I1/I2 式中 N1、N2：一、二次繞組匝數(shù) （2）由于鐵芯中產(chǎn)生磁通，鐵芯的發(fā)熱和交變勵(lì)磁以及二次繞組和二次回路導(dǎo)線的發(fā)熱，電流變換消耗能量，使一次電流I1與I2在數(shù)值和相位上都有差異，即測(cè)量結(jié)果有誤差。這種誤差通常用分為電流誤差和相位誤差。 電流誤差，由二次繞組測(cè)得的一次電流近似值kiI2與一次電流實(shí)際值II之差，對(duì)一次電流實(shí)際值的百分比，稱為電流誤差，即 fi(KiI2I1)/I1 ×100% （113） 并規(guī)定KiI2I1時(shí)，電流誤差為正，反之為負(fù)。 相位誤差。二次電流I2旋轉(zhuǎn)180°后與一次電流Il的夾角i稱為角誤差，并規(guī)

5、定I2超前I1時(shí)，i為正值；反之為負(fù)值。 三、電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)和額定容量 1、電流互感器的準(zhǔn)確級(jí) 電流互感器的誤差大小，集中反映在勵(lì)磁電流I0的大小，而I0 的大小除與電流互感器的鐵芯材料、結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與一次電流及二次負(fù)荷有關(guān)。電流互感器誤差曲線如圖113所示，根據(jù)測(cè)量時(shí)誤差的大小，電流互感器劃分為不同的準(zhǔn)確級(jí)。我國電流互感器準(zhǔn)確值和誤差限值如圖113所示 2.電流互感器的額定容量 電流互感器的額定容量SN2是指電流互感器在額定二次電流IN2 電流互感器10%誤差曲線和額定二次阻抗ZN2下運(yùn)行時(shí)，二次繞組輸出的容量 SN2= I2N2×ZN2 由于電流互感器的二次電流為標(biāo)準(zhǔn)值（5

6、A或 1A），故其容量常用額定二次阻抗來表示。3保護(hù)型準(zhǔn)確級(jí) 保護(hù)用電流互感器按用途可分為穩(wěn)態(tài)保護(hù)用（P）和暫態(tài)保護(hù)用（TP）兩類。穩(wěn)態(tài)保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)常用的有5P和10P。保護(hù)級(jí)的準(zhǔn)確級(jí)是以額定準(zhǔn)確限值一次電流的最大復(fù)合誤差來標(biāo)稱的，所謂額定準(zhǔn)確限值一次電流是一次電流為額定一次電流的倍數(shù)。也稱為額定準(zhǔn)確限值系數(shù)。圖113所示為在保證電流誤差不超過10%的條件下，一次電流的倍數(shù)n（I1/IN1）與允許最大二次負(fù)載阻抗Z2L的關(guān)系曲線。 四、電流互感器二次側(cè)開路的影響 電流互感器正常工作時(shí)二次側(cè)接近于短路狀態(tài)，當(dāng)Z2L=，即二次繞組開路，電流互感器由正常短路工作狀態(tài)變?yōu)殚_路工作狀態(tài)，I2

7、0，勵(lì)磁磁通勢(shì)由正常為數(shù)甚小的I0N1驟增為I1N1，由于二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是與磁通的變化率d/dt成正比的，因此，二次繞組將在磁通過零前后，感應(yīng)產(chǎn)生很高的尖頂波電動(dòng)勢(shì)，如圖114所示，其值可達(dá)數(shù)千甚至上萬伏（與電流互感器額定互感比及開路時(shí)一次電流值有關(guān)）將危及工作人員人身安全、損壞儀表和繼電器的絕緣。由于磁感應(yīng)強(qiáng)度驟增，會(huì)引起鐵芯和繞組過熱。此外，在鐵芯中還會(huì)產(chǎn)生剩磁，使互感器準(zhǔn)確級(jí)變低。因此，當(dāng)電流互感器一次繞組通有（或可能出現(xiàn)）電流時(shí)，二次繞組是不允許開路的。五、電流互感囂的分類和結(jié)構(gòu) 1電流互感器的分類 （1）按安裝地點(diǎn)分為戶內(nèi)式和戶外式。35KV以下電壓級(jí)一般為戶內(nèi)式。 （2）按安裝

8、方式可分為穿墻式、支持式和裝入式。穿墻式裝在墻壁或金屬結(jié)構(gòu)的孔中，可節(jié)省穿墻套管；支持式，安裝在平面或支柱上；裝入式，套在35KV及以上變壓器或多油斷路器油箱內(nèi)的套管上，故也稱套管式。 （3）按絕緣可分為干式、澆注式、油浸式和氣體絕緣式。干式的適合于低壓戶內(nèi)使用；澆注式用環(huán)氧樹脂作絕緣；適合于35KV及以下電壓級(jí)戶內(nèi)用；油浸式多用于戶外型設(shè)備；氣體絕緣式通常用空氣、六氟化硫作絕緣，特別是六氟化硫氣體絕緣適用于高電壓等級(jí)。 （4）按一次繞組匝數(shù)可分為單匝式和多匝式。 單匝式又分為本身沒有一次繞組（如母線型、套管型或鉗型）和有一次繞組（如一次繞組做成U形或桿形）；多匝式可分為線圈型、8字型等。 2

9、電流互感器的結(jié)構(gòu) 電流互感器通常由鐵芯，一、二次繞組及相應(yīng)的絕緣、瓷套、二次接線盒等組成。額定電流在400A以下通常采用多匝式；單匝式“U”字形繞組的電流互感器，由于采用圓筒式電容串結(jié)構(gòu)絕緣，電場(chǎng)分布均勻，在110KV及以上電壓等級(jí)得到廣泛應(yīng)用。 有一種電流互感器，它具有多個(gè)沒有磁聯(lián)系的獨(dú)立鐵芯，所有鐵芯上的一次繞組是公共的，而每個(gè)鐵芯上都有一個(gè)二次繞組，構(gòu)成一個(gè)多繞組電流互感器。多個(gè)二次繞組可有相同或不同變比、不同或相同準(zhǔn)確級(jí)。 對(duì)于110KV及以上的電流互感器，為了適應(yīng)一次電流的變化和減少產(chǎn)品的規(guī)格，常將一次繞組分成幾組，通過繞組的串、并聯(lián)，以獲得23種變比。 六、電流互感器的極性及接線方

10、式 1電流互感器的極性 電流互感器的極性按減極性原則標(biāo)準(zhǔn)，如圖115所示。當(dāng)一次側(cè)電流I1由L1流向L2，二次側(cè)電流I2 ，在二次繞組內(nèi)部從K2流向K1，在二次負(fù)荷中從K1流向K2時(shí)，規(guī)定L1和kl為同極性端（L2和K2亦為同極性端）。 2電流互感器的接線方式 電流互感器常用的接線方式如圖116所示 圖116（a）所示為一相式接線方式。電流表通過的電流為一相的電流，通常用于負(fù)荷平衡的三相電路中。 圖116（b）所示為兩相V形接線方式，也叫不完全星形接線，公共線中流過的電流為兩相電流之和，所以這種接線又叫兩相電流和接線，由IaIcIb可知，二次側(cè)公共線中的電流，恰為未接互感器的B相的二次電流，因此這種接線可接三只電流表，分別測(cè)量三相電流，所以廣泛應(yīng)用于無論負(fù)荷平衡與否的三相三線制中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，供測(cè)量或保護(hù)用。 圖116（c）所示為兩相電流差接線方式。該