電流互感器基礎(chǔ)講義

電流互感器一、電流互感器（TA）的結(jié)構(gòu)和工作原理

1、電流互感器的作用：由于電力設(shè)備上通過(guò)的電流大多數(shù)為數(shù)值很高的大電流，為了便于測(cè)量，采用電流互感器進(jìn)行變換，其二次側(cè)額定電流值為5A（或1A）。電流互感器是用來(lái)變換電流的電氣設(shè)備，實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)升壓變壓器。三相式電流互感器穿芯式電流互感器各類電流互感器圖片2、電流互感器的結(jié)構(gòu)和類型電流互感器的分類如下：(1)按安裝地點(diǎn)，可分為戶內(nèi)式和戶外式。一般20kV及以內(nèi)的制成戶內(nèi)式的，35kV及以上的制成戶外式的。(2)按絕緣可分成干式、澆注式、油浸式、串級(jí)式、電容式等。干式用絕緣膠浸漬，用于低壓的屋內(nèi)配電裝置中；澆注式以環(huán)氧樹(shù)脂作絕緣，用于3～35kV的電壓等級(jí)中；油浸式和串級(jí)式用變壓器油作絕緣，用于10～220kV的電流互感器中；電容式用電容器絕緣，用于llOkV及以上的電壓等級(jí)中。(3)按安裝方式，可分為支持式、裝入式和穿墻式等。支持式安裝在平面和支柱上，裝入式(套管式)可以節(jié)省套管絕緣子而套裝在變壓器導(dǎo)體引出線穿出外殼處的油箱上；穿墻式主要用于室外的墻體上，可兼作導(dǎo)體絕緣和固定設(shè)施。(4)按一次繞組的匝數(shù)，可分為單匝式和多匝式(復(fù)匝式)。(5)按電流互感器的工作原理，可分為電磁式、電容式、光電式和無(wú)線電式。電流互感器的一次繞組串接被測(cè)電路中，一次繞組的額定電流標(biāo)準(zhǔn)有從0.1~25000A等不同規(guī)格。由于電流互感器是將大電流變成小電流，所以它的一次繞組的匝數(shù)比二次繞組的匝數(shù)要少。3、電流互感器的極性電流互感器的極性一般采用減極性原則標(biāo)注，即：一、二次繞組中的電流在鐵芯中產(chǎn)生的磁通方向相反。如圖所示，則L1與K1為一對(duì)同極性端子。電流互感器在電路中的符號(hào)如下圖所示，用“TA”來(lái)表示,一次繞組一般用一根直線表示，一次繞組和二次繞組分別標(biāo)記“●”的兩個(gè)端子為同名端或同極性端。極性端子關(guān)系到二次電流的方向，非常重要。4、電流互感器的工作原理：按電磁感應(yīng)原理工作，當(dāng)一次側(cè)流過(guò)電流i1時(shí)，在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，此磁通穿過(guò)二次繞組，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在二次回路中產(chǎn)生電流i2。二、電流流互感器器的誤差差1、比差（（變比誤誤差）理想情況況下，電電流互感感器的額額定電流流比應(yīng)為為常數(shù)，，但實(shí)際際情況下下，由于于鐵芯損損耗、漏漏磁通和和繞組漏漏電阻等等因素的的存在，，實(shí)際電電流比不不等于額額定電流流比，所所以出現(xiàn)現(xiàn)數(shù)值上上的誤差差，該誤誤差即為為比差。。比差為為：2、角差理想情況下下，電流互互感器一次次電流與二二次電流的的相量應(yīng)為為同相位，，但因?yàn)閮?nèi)內(nèi)阻抗和磁磁化電流的的影響，實(shí)實(shí)際二次電電流相量與與一次電流流相量之間間有一夾角角δ，此夾角稱稱為電流互互感器的相相角誤差，，簡(jiǎn)稱角差差。角差的的大小和正正負(fù)，取決決于空載電電流和負(fù)載載電流的大大小和性質(zhì)質(zhì)，電流互互感器的允允許角差為為7°。三、電流互互感器的基基本參數(shù)1、額定電流流比KIN電流互感器器的一次側(cè)側(cè)額定電流流I1N與二次側(cè)額額定電流I2N之比為額定定電流比KIN，其表達(dá)式式為：實(shí)際的一次次側(cè)電流I1與二次側(cè)電電流I2之比為實(shí)際際電流比KI，其表達(dá)式式為：由于電流互互感器的二二次側(cè)額定定電流已規(guī)規(guī)定為5A或1A，所以在測(cè)測(cè)量中對(duì)電電流比的選選擇，實(shí)際際上是選擇擇一次側(cè)額額定電流。。一般是按按長(zhǎng)期通過(guò)過(guò)電流互感感器的最大大工作電流流來(lái)選擇，，但為了保保證互感器器有較高的的測(cè)量精確確度，不宜使其工工作在一次次側(cè)額定電電流的三分分之一以下下。2、額定容量量SN電流互感器器的額定容容量是指電電流互感器器在額定電電流I2N和額定負(fù)載載Z2N下運(yùn)行時(shí)，，二次側(cè)所所消耗的視視在功率，，其表達(dá)式式為3、準(zhǔn)確度等等級(jí)根據(jù)據(jù)國(guó)國(guó)家家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，，工工程程測(cè)測(cè)量量用用電電流流互互感感器器的的準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度等等級(jí)級(jí)有有0.1、0.2、0.2s、0.5、0.5s、1.0、3.0、5.0和10級(jí)，，而而0.01、0.02、0.05、0.1、0.2級(jí)電流互感器器主要用于精精密測(cè)量或作作標(biāo)準(zhǔn)互感器器來(lái)檢定低等等級(jí)的電流互互感器。4．額定電壓電流互感器的的額定電壓是是指其一次繞繞組對(duì)地或?qū)?duì)二次繞組長(zhǎng)長(zhǎng)期能承受的的最大絕緣電電壓值，而不不是指一次繞繞組兩端所加加的電壓值。。所以，電流互感器器的額定電壓壓只是反映該該電流互感器器的絕緣水平，而與電流互互感器的額定容量無(wú)關(guān)。當(dāng)然，電流互互感器的額定定電壓等級(jí)應(yīng)應(yīng)與電網(wǎng)的額額定電壓等級(jí)級(jí)一致，故所所選的電流互互感器的額定定電壓應(yīng)與其其安裝處的電電壓等級(jí)相符符。三、電流互感感器的接線方方式電流互感器在在電力系統(tǒng)中中根據(jù)所要測(cè)測(cè)量的電流的的不同，就有有了不同的接接線方式，最最常見(jiàn)的有以以下幾種，如如圖所示。1．單相式接線線單相連接只能能測(cè)量一相的的電流以監(jiān)視視三相運(yùn)行，，故常用于三三相對(duì)稱電路路中，例如電電動(dòng)機(jī)回路。。2．兩相星形接接線如圖（a）所示。兩相相星形接線又又稱不完全星星形接線，這這種接線只用兩只電流互互感器，統(tǒng)一一裝設(shè)在A、C相上。一般測(cè)測(cè)量?jī)上嗟碾婋娏鳎ㄟ^(guò)公共導(dǎo)線，也也可測(cè)第三相相的電流。主要適適用于于小接接地電電流的的三相相三線線制系系統(tǒng)，在在發(fā)電電廠、、變電電所6~10kv饋線回回路中中，也也常用用來(lái)測(cè)測(cè)量和和監(jiān)視視三相相系統(tǒng)統(tǒng)的運(yùn)行行狀況況。3．三相相星形形接線線如圖（（c）所示示。三三相星星形接接線又又稱完完全星星形接接線，，它是由由三只只完全相同同的電電流互互感器器構(gòu)成成。由于每每相都都有電電流流流過(guò)，，當(dāng)三三相負(fù)負(fù)載不不平衡衡時(shí)，公公共線線中就就有電電流流流過(guò)，，此時(shí)時(shí),公共線線是不不能斷斷開(kāi)的的，否否則就就會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生計(jì)量誤誤差。。該種接接線方方式適適用于于高壓壓大接接地電電流系系統(tǒng)、、發(fā)電電機(jī)和和變壓壓器二二次回路路、低低壓三三相四四線制制電路路.4．兩相相電流流差接接線如圖（（b）所示示。兩兩相電電流差差接線線也稱稱為兩兩相交交叉接接線。。由相相量圖可知，二次側(cè)公共共線上電流流為Ia-Ic，其相量值值為相電流流的倍倍。這種接線很少少用于測(cè)量量回路，主要應(yīng)用于于中性點(diǎn)不不直接接地地系統(tǒng)的保保護(hù)回路。四、電流互互感器使用用的注意事事項(xiàng)1．電流互感感器的接線線應(yīng)保證正正確性。一一次繞組和和被測(cè)電路路串聯(lián)，而二次繞繞組應(yīng)和連連接的所有測(cè)測(cè)量?jī)x表、、繼電保護(hù)護(hù)裝置或自自動(dòng)裝置的的電流線圈圈串聯(lián)，同時(shí)要注注意極性的的正確性，，一次繞組與與二次繞組組之間應(yīng)為為減極性關(guān)關(guān)系，一次電流若若從同名端端流入，則則二次電流流應(yīng)從同名端流出出。2．電流互互感器二二次側(cè)所所接負(fù)載載是測(cè)量量?jī)x表、、繼電器器的電流流線圈等等，它們們?cè)褦?shù)少少、阻抗小，通通過(guò)的電電流非常常大，因因此電流互感感器在正正常運(yùn)行行狀態(tài)下下近似于于短路狀狀態(tài)。3．電流互感感器的二二次繞組組絕對(duì)不不允許開(kāi)開(kāi)路。這是因?yàn)闉殡娏骰セジ衅髡９ぷ髯鲿r(shí)，二二次電流有去去磁作用用，使合合成磁勢(shì)勢(shì)很小。。當(dāng)二次次繞組開(kāi)開(kāi)路時(shí)，，二次電電流的去去磁作用用消失，，一次電流將全全部用來(lái)來(lái)激磁，，這時(shí)，，將在二二次側(cè)產(chǎn)產(chǎn)生超過(guò)過(guò)正常值值幾十倍倍的磁通通，結(jié)果果會(huì)使鐵鐵芯過(guò)熱而損壞壞互感器器。同時(shí)時(shí)，由于于鐵芯中中磁通的的急劇增增加，在在二次繞繞組上產(chǎn)產(chǎn)生過(guò)電電壓，可可能達(dá)到數(shù)百甚甚至數(shù)千千伏，將將危及人人身和設(shè)設(shè)備安全全。因此此，為了防止止二次繞繞組開(kāi)路路，規(guī)定定在二次次回路中不不準(zhǔn)裝熔熔斷器等等開(kāi)關(guān)電電器。如如果在運(yùn)運(yùn)行中必必須拆除除測(cè)量?jī)x儀表或繼繼電器及及其他工工作時(shí)，，應(yīng)首先將二次次繞組短路。。4．電流互感器的的二次側(cè)必須須可靠接地，，但接地點(diǎn)只只允許有一個(gè)個(gè)。這是為了防防止一、二次繞組之間間絕緣損壞或或擊穿時(shí)，一一次高電壓竄竄入二次回路路，危及人身身和設(shè)備安全全。五、電流互感感器的選擇1、額定電壓的的選擇電流互感器的的額定電壓UN應(yīng)略高于或等等于其安裝處處的工作電壓壓UXUNUX2、額定電流的的選擇電流互感器的的一次額定電電