電流互感器原理與選擇培訓(xùn)講義P34

1、第5章電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體5.5 電流互感器教學(xué)目的： 電流互感器的原理、作用、分類、誤差及接線。重 點： 互感器的工作原理及接線方式 難 點： 誤差分析 5.5.1概述 電流、電壓互感器稱為儀用變壓器，其主要作用是：使儀表、繼電器與電路絕緣。 擴(kuò)大儀表、繼電器的使用范圍。 電流互感器是將一次側(cè)的大電流，按比例變?yōu)檫m合通過儀表或繼電器使用的，額定電流為5A的變換設(shè)備。 1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）。它的工作原理和變壓器相似。 電流互感器一、二次電流之比稱為電流互感器的額定互感比。 （5-5-1）式中 一次線圈的額定電流，A； 二次線圈的額定

2、電流，5A。 2、互感器的作用：廣泛應(yīng)用于電壓等級的交流電路中，是一、二次設(shè)備之間的重要聯(lián)絡(luò)元件，其作用： （1）變壓或變流，正確反應(yīng)一次系統(tǒng)的運行狀態(tài)；（2）隔離高壓，保證工作人員安全；（3）使二次元件標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，方便遙測； （4）安裝方便，便于實現(xiàn)集中管理和遠(yuǎn)方監(jiān)控測量。 3、 工作特點： 1）一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少；故一次 繞組中的電流完全取決于被測電路的負(fù)荷電流， 而與二次電流大小無關(guān)； 2）電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小， 所以正常情況下，電流互感器在近于短路的狀態(tài)下運行。 3）運行中的電流互感器二次回路不允許開路 ， 否則會在開路的兩端產(chǎn)生高電壓危及人

3、身安全 或使電流互感器發(fā)熱損壞。（開路的危害：， 0時危害：（1）2103104V，將危及二次元件和人身安全；（2）鐵芯飽和磁滯渦流熱燒毀； （3）剩磁測量不準(zhǔn)確。 ） 4、誤差 采用繼電保護(hù)的方法分析 （1）電流誤差： （2）相位誤差：與 之間的夾角 5、準(zhǔn)確度等級和額定容量 （1）電流互感器的準(zhǔn)確度等級：表41 10誤差曲線是指在保證電流互感器誤差不超過10 的條件下，一次電流倍數(shù)n與電流互感器允許最大二次 負(fù)載阻抗 的關(guān)系曲線。 （2）電流互感器的額定容量：由于電流互感器的二次電流為標(biāo)準(zhǔn)值，故其容量也常用額定二次阻抗來表示。電流互感器的接線形式指的是電流互感器與測量儀表或保護(hù)繼電器之間的

4、連接形式。 三相完全星形接線 兩相不完全星形接線 6、接線（1）完全星形接線：測三相電流，用于不對稱或380220V電路。 適用于三相四線制及中性點直接接地的三相三線制線路，供測量及保護(hù)用。 三相三完全星形接線可以準(zhǔn)確反映三相中每一相的真實電流。該接線方式應(yīng)用在大電流接地系統(tǒng)中，保護(hù)線路的三相短路、兩相短路和單相接地短路。 （2）兩相兩繼電器不完全星形接線可以準(zhǔn)確反映兩相的真實電流。該接線方式應(yīng)用在610kV中性點不接地的小電流接地系統(tǒng)中，保護(hù)線路的三相短路、兩相短路。 不完全星形接線：廣泛用于小接地短路電流系統(tǒng)。 兩相V形 適用于中性點不接地的三相三線制線路。供測量三相電流和電能，并可接過電

5、流保護(hù)裝置。 （3）兩相接差動式接線反映兩相差電流。 該接線特點是U、W相電流互感器接成電流差式，通過繼電器的電流是U、W相電流互感器二次側(cè)電流差。 該接線方式應(yīng)用在610kV中性點不接地的小電流接地系統(tǒng)中，保護(hù)線路的三相短路、兩相短路、小容量電動機(jī)保護(hù)、小容量變壓器保護(hù)。兩相差接線：用于勵磁或自動裝置中。 兩相差接線 適用于中性點不接地的三相三線制線路。供接過電流保護(hù)裝置之用。 （4）單相接線在三相負(fù)荷平衡時，可以用單相電流反映三相電流值，主要用于測量電路。a）單相接線：測一相電流，用于三相對稱電路。 適用于負(fù)荷平衡的三相線路，供測量電流或接過負(fù)荷保護(hù)裝置。單相接線 （5）兩相三完全星形接線

6、中流入第三個繼電器的電流是 。 該接線方式應(yīng)用在大電流接地系統(tǒng)中，保護(hù)線路的三相短路、兩相短路。 兩相三完全星形接線 電流互感器在接線中應(yīng)注意以下內(nèi)容： 1）電流互感器的二次側(cè)在使用時絕對不可開路。使用過程中拆卸儀表或繼電器時，應(yīng)事先將二次側(cè)短路。安裝時，接線應(yīng)可靠，不允許二次側(cè)安裝熔絲； 2）二次側(cè)必須有一端接地。防止一、二次側(cè)絕緣損壞，高壓竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備安全； 3）接線時要注意極性。電流互感器一、二次側(cè)的極性端子，都用字母表明極性。 4）一次側(cè)串接在線路中，二次側(cè)的繼電器或測量儀表串接。 7電流互感器的負(fù)載要求 （1）電流互感器的準(zhǔn)確級 電流互感器根據(jù)測量時誤差的大小而劃分為不

7、同的準(zhǔn)確級。準(zhǔn)確級是指在規(guī)定的二次負(fù)荷范圍內(nèi)，一次電流為額定值時的最大誤差。 （2）電流互感器10誤差曲線 電流互感器的10誤差曲線就是在保證電流互感器誤差不超過10的條件下，一次電流的倍數(shù)n與電流互感器允許最大二次負(fù)載阻抗 的關(guān)系曲線。 對于保護(hù)用電流互感器來說，其復(fù)合誤差限值為10%。生產(chǎn)廠家給出電流互感器的誤差為10%時一次電流倍數(shù)K1（即I1/I1N）與最大允許二次負(fù)荷阻抗|Z2al|的關(guān)系曲線。 |Z2al|Z2| 電流互感器滿足保護(hù)的10%誤差要求的條件為 （3）電流互感器的額定容量 電流互感器的額定容量系指電流互感器在額定二次電流和額定二次阻抗下運行時，二次線圈輸出的容量。 （4

8、-11-4） 由于電流互感器的二次電流為標(biāo)準(zhǔn)值（5A或1A），故其容量也常用額定二次阻抗來表示。因電流互感器的誤差和二次負(fù)荷有關(guān)，故同一臺電流互感器使用在不同準(zhǔn)確級時，會有不同的額定容量。 電流互感器對負(fù)載的要求就是負(fù)載阻抗之和不能超過互感器的額定二次阻抗值。 8、分類和結(jié)構(gòu)1）電磁式電流互感器的分類(1）按安裝地點可分為戶內(nèi)式和戶外式。20kV以下制成戶內(nèi)式；35kV及以上多制成戶外式。 (2）按安裝方式可分為穿墻式、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)約穿墻套管；支持式則安裝在平面或支柱上；裝入式是套在35kV及以上變壓器或多油斷路器油箱內(nèi)的套管上，故也稱為套管式。 （3）

9、按絕緣可分為干式、澆注式、油浸式等。干式用絕緣膠浸漬，適用于低壓戶內(nèi)的電流互感器；澆注式利用環(huán)氧樹脂作絕緣，多用于35kV及以下的電流互感器；油浸式多為戶外型。 （4）按一次繞組匝數(shù)可分為單匝和多匝式。 （5）新型電流互感器按高、低壓部分的耦合方式，可分為無線電電磁波耦合、電容耦合和光電耦合式，其中光電式電流互感器性能更佳。新型電流互感器的特點是高低壓間沒有直接的電磁聯(lián)系，使絕緣結(jié)構(gòu)大為簡化；測量過程中不需要消耗很大能量；沒有飽和現(xiàn)象，測量范圍寬，暫態(tài)響應(yīng)快，準(zhǔn)確度高；重量輕、成本低。 2）電流互感器的結(jié)構(gòu) （1）單匝式結(jié)構(gòu)有貫穿式（一次繞組為單根銅管或銅桿）和母線式（以母線穿過互感器作為一次

10、繞組）。 （2）額定電流在400A以下采用多匝式。多匝式接結(jié)構(gòu)可分為線圈式、“ 8”字型和“U”字型?！?”字型繞組結(jié)構(gòu)的電流互感器，只用于35110kV電壓級。220kV“U”字型繞組電流互感器，在110kV及以上的高壓電流互感器中得到廣泛的應(yīng)用。 在同一回路中，往往需要數(shù)量很多的電流互感器，高壓電流互感器常由多個沒有磁聯(lián)系的獨立鐵芯和二次繞組與共用的一次繞組組成同一電流比、多二次繞組的電流互感器。對于110kV及以上的電流互感器，常將一次繞組分成幾組，通過切換來改變繞組的串、并聯(lián)，以獲得23種互感比。 高壓電流互感器多制成兩個鐵芯和兩個副繞組的型式，分別接測量儀表和繼電器，滿足測量儀表和繼

11、電保護(hù)的不同要求。 電流互感器供測量用的鐵芯在一次側(cè)短路時應(yīng)該容易飽和，以限制二次側(cè)電流增長的倍數(shù)； 供繼電保護(hù)用的鐵芯，在一次側(cè)短路時不應(yīng)飽和，使二次側(cè)的電流與一次側(cè)的電流成正比例增加。 5.5.2 電流互感器的選擇電流互感器按以下條件選擇：(1)選擇額定電壓和額定電流(2)確定裝置類別和結(jié)構(gòu)(3)確定準(zhǔn)確度級(4)校驗二次負(fù)荷或容量按裝置地點的條件和額定電壓，一次電流、二次電流 （5A，準(zhǔn)確級等選擇。1）選型：根據(jù)配置地點、安裝方式等選型。 610kV（戶內(nèi)式）可采用LA、LQJ、LDZ、LFC、 35kVLR（裝入DL）LCW-35（油浸式瓷絕緣）2）eew I1eIgmax 電流互感器二次側(cè)所接實際負(fù)荷Z2或容量S2不超過該準(zhǔn)確度級下的最大允許負(fù)荷ZN2或容量SN2，即： 或式中：ZN2、SN2電流互感器某一準(zhǔn)確度級的允許負(fù)荷和容量。 Z2、S2電流互感器二次側(cè)所接實際負(fù)荷和容量。 電流互感器動穩(wěn)定校驗 電流互感器的動穩(wěn)定性倍數(shù)Kes是指電流 互感器允許短時極限通過電流峰值與電流互感器一次側(cè)額定電流峰值之比，即： 電流