電流互感器課件

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2010年5月30日

第三章互感器的原理、構(gòu)造及誤差

一）電磁式電流互感器的工作原理

電流互感器的主要結(jié)構(gòu)和工作原理類同于變壓器。

電磁式電流互感器原理圖電流互感器的一次繞組匝數(shù)N1很少，串接于被測電路中，因此，一次繞組中的電流I1完全取決于待測電路的負(fù)載大小，而不受二次電流I2的影響，這是電流互感器與變壓器相區(qū)別的重要特點(diǎn)。二次繞組匝數(shù)N2較多，它所連接的儀表和繼電器的電流線圈阻抗很小，故電流互感器正常工作情況近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。二、電流互感器（TA）電流互感器額定變比Kn是表示互感器特性的技術(shù)參數(shù)。額定變比的定義是指一、二次額定電流比

因?yàn)橐淮卫@組額定電流己標(biāo)準(zhǔn)化，二次繞組額定電流統(tǒng)一為5A、1A或0.5A，所以電流互感器額定變比己標(biāo)準(zhǔn)化。Kn還可以近似地表示為互感器二次與一次繞組的匝數(shù)比，即式中：N1、N2---一、二次繞組匝數(shù)由上式可知，利用匝數(shù)比值不同，可將電網(wǎng)上大電流I1變成小電流I2，即2、電流互感器的結(jié)構(gòu)"8"字型線圈結(jié)構(gòu)的TA1--一次繞組；2--一次繞組絕緣；3—二次繞組絕緣單匝式電流互感器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、價(jià)格低廉，其內(nèi)部電動力不大，熱穩(wěn)定也容易借選擇原電路導(dǎo)體截面來保證。其主要缺點(diǎn)是一次電流較小時(shí)，一次安匝I1N1與激磁安匝I0N1相差不大，故誤差較大，因此，額定電流在400A以下多采用多匝式。右圖為"8"字型線圈結(jié)構(gòu)的電流互感器。一次繞組套住帶環(huán)的鐵芯的二次繞組，構(gòu)成兩個(gè)相互套著的環(huán)，形如"8"字。由于"8"字線圈電場不均勻，故只用于35～1lOkV電壓級。

右圖是22OkV

“U”字型繞組電流互感器。U字型繞組采用電容式結(jié)構(gòu)，主絕緣全部包在一次繞組上，由于電場分布均勻和絕緣包制實(shí)行機(jī)械化，目前在1lOkV及以上高壓電流互感器中得到廣泛的應(yīng)用。

U字型線圈電流互感器1－油箱;2一二次繞組;3－環(huán)型鐵芯及二次繞組；4-壓圈式卡接裝置;5一U字型一次繞組;6-瓷套；7-均壓護(hù)罩;8-貯油箱;9--一次繞組切換裝置;10--一次出線端子;11-呼吸器三）電流互感器的型號

電流互感器的型號表達(dá)方式比較復(fù)雜，常用的符號表示大體上是：：□□□□-□第一位：L—電流互感器；第二位：Q—線圈式；D—單匝貫穿式；A—穿墻式；B-支持式；M—母線式；F—復(fù)（多）匝式；Y—低壓；C—瓷箱式；X或J—零序接地保護(hù)用。第三位：W—戶外式；C—瓷絕緣；G—改進(jìn)型；S—塑料注射絕緣或速飽和的；

J或Z—澆注絕緣；K—塑料外殼絕緣；L—電纜電容型；（M—母線式）。第四位：B—保護(hù)級；D—差動保護(hù)用。第五位：L—鋁導(dǎo)體；D或C或B—差動保護(hù)用第六位：電壓等級（KV）第二位后若有Q—加強(qiáng)型；J—加大容量。

例：LFCD—10/400

瓷絕緣多匝穿墻式電流互感器，用于差動保護(hù)，額定電壓10KV，變流比400/5；

LYM-0.5型

母線型低壓電流互感器，額定電壓0.5KV。LDC一l0型電流互感器1一原線圈；2－瓷套管；3－法蘭盤；4一封閉外殼;5、5‘一副線圈接線板；6－螺帽LMC一l0型母線式電流互感器1、1‘一副線圈接線板；2－母線支持板；3－用來引入母線的孔；4一法蘭盤；5一封閉外殼；6－絕緣套管LCM－l10型支柱絕緣電流互感器（a）線圈結(jié)構(gòu)；（b）外形

1一原線圈；2一原線圈絕緣；3一副線圈及鐵芯電流互感器五）電流互感器的準(zhǔn)確級和額定線圈容量

1、電流互感器的準(zhǔn)確級

電流互感器按照測量時(shí)誤差的大小可分為0.2、0.5、1、3和10五個(gè)等級,B為保護(hù)級。

不同準(zhǔn)確度電流互感器的適用范圍:0.2級的只用于實(shí)驗(yàn)室的精密測量;0.5～1級的多用于發(fā)電廠和變電站中的盤式電氣測量儀表;0.5級的用于發(fā)電機(jī)、變壓器、廠用及出線等回路中的電度表；3級和10級的用于一般的測量和某些繼電保護(hù)裝置。

電流互感器的額定容量S2n，系指電流互感器在二次額定電流I2n和額定二次阻抗Z2n下運(yùn)行時(shí)，二次繞組輸出的容量，即一般電流互感器二次額定電流為5A或lA，于是上式可寫成或上式表示電流互感器額定容量和二次阻抗之間只差一個(gè)系數(shù)，所以，額定容量常用額定二次阻抗來表示。由于電流互感器的誤差和二次阻抗有關(guān)，因此，同一臺電流互感器使用在不同的準(zhǔn)確級時(shí)，會有不同的額定容量。如某一臺電流互感器用在0·5級工作時(shí)，其額定二次阻抗為0·4Ω，而在準(zhǔn)確級為1時(shí)，其二次阻抗為0·6Ω。2、電流互感器的額定容量五）電流互感器的接線

圖(a)所示的單相接線，常用在三相三線對稱的負(fù)荷系統(tǒng)中，當(dāng)各相負(fù)荷平衡時(shí)，可在一相中裝電流互感器，測量一相的電流。圖(b)為星形接線，可測量三相負(fù)荷電流，監(jiān)視每相負(fù)荷的不對稱情況。圖(C)是不完全星形接線，可用來測量平衡負(fù)荷和不平衡負(fù)荷的三相系統(tǒng)中的各相電流，當(dāng)只需取A、C兩相電流時(shí)，例如，三相二元件功率表或電能表，便可用不完全星形接線，流過公共導(dǎo)線上的電流為A、C兩相電流的向量和，即

六）電流互感器使用中的注意事項(xiàng)

電流互感器在運(yùn)行中，二次繞組必須可靠地進(jìn)行保護(hù)接地，以確保人身和設(shè)備安全。此外，應(yīng)該特別注意的是:電流互感器在運(yùn)行中二次繞組不允許開路，否則，二次繞組中將會產(chǎn)生高壓，擊穿絕緣、擊毀設(shè)備，甚至危及人身安全。

電流互感器二次不許開路的原因分析：(1)電流互感器的二次繞組所接的皆是電流表、電能表和功率表的電流線圈以及繼電器電流線圈，這些線圈的電阻是相當(dāng)小的，故電流互感器基本處于短路狀態(tài)下工作。(2)電流互感器一次繞組中的電流是其所接設(shè)備的負(fù)載電流，該電流不受電流互感器二次負(fù)荷的影響。在正常工作狀態(tài)下，即電流互感器二次繞組接有儀表和繼電器電流線圈時(shí)，一次繞組中電流所建立的磁通Φ1被二次繞組中電流所建立的磁通Φ2所抵消，如此Φ1和Φ2在鐵芯中的合成磁通為：

Φ0＝Φ1－Φ2

其值較小，因此Φ0在電流互感器二次繞組中所建立的感應(yīng)電勢不高。(3)當(dāng)二次繞組開路時(shí)，Φ2消失，而一次繞組中的數(shù)值不受影響，故Φ1值不變，因此鐵芯中的磁通值Φ0＝Φ1，其值很大，將會在二次繞組中建立峰值高達(dá)幾千甚至上萬伏的高電勢，導(dǎo)致絕緣損壞。七）電流互感器常見故障與處理1、電流互感器的常見故障(1)過熱現(xiàn)象。(2)內(nèi)部有放電聲或引線與外殼之間有火花放電現(xiàn)象。

(3)內(nèi)部聲音異常。

(4)充油式電流互感器嚴(yán)重漏油。

(5)外絕緣破裂放電。八）電流互感器的開路故障1、開路故障的后果

電流互感器二次開路，由于磁飽和，使鐵損增大而嚴(yán)重發(fā)熱，繞組的絕緣會因過熱而被燒壞。還會在鐵芯上產(chǎn)生剩磁，使互感器誤差增大。另外，電流互感器二次開路，二次電流等于零，儀表指示不正常，保護(hù)可能誤動或拒動。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)等，則可能因開路時(shí)產(chǎn)生不平衡電流而誤動作。3、開路故障的查找可從以下幾個(gè)方面來進(jìn)行查找

(1)回路儀表指示異常降低或?yàn)榱恪?2)電流互感器本體有無噪聲、振動等不均勻的聲音。(3)電流互感器本體有無嚴(yán)重發(fā)熱，有無異味、變色、冒煙等。(4)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。(5)繼電保護(hù)發(fā)生誤動作或拒絕動作。(6)儀表、電能表、繼電器等冒煙燒壞。

以上現(xiàn)象，是檢查發(fā)現(xiàn)和判斷開路故障的一些線索。正常運(yùn)行中，一次負(fù)荷不大，二次無工作，且不是測量用電流回路開路時(shí)，一般不容易發(fā)現(xiàn)。

4、開路故障的處理

檢查處理電流互感器二次開路故障，應(yīng)注意安全，盡量減小一次負(fù)荷電流，以降低二次回路的電壓。應(yīng)戴線手套，使用絕緣良好的工具，盡量站在絕緣墊上。同時(shí)應(yīng)注意使用符合實(shí)際的圖紙，認(rèn)準(zhǔn)接線位置。(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。(2)盡量減小一次負(fù)荷電流。(3)盡快設(shè)法在就近的試驗(yàn)端子上，將電流互感器二次短路，再檢查處理開路點(diǎn)。(4)若短接時(shí)發(fā)現(xiàn)有火花，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。(5)若短接時(shí)沒有火花，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。(6)在故障范圍內(nèi)，應(yīng)檢查容易發(fā)生故障的端子及元件，檢查回路有工作時(shí)觸動過的部位。(7)對檢查出的故障，能自行處理的，如接線端子等外部元件松動、接觸不良等，可立即處理，然后投入所退出的保護(hù)。(8)若是不能自行處理的故障(如繼電器內(nèi)部)，或不能自行查明故障，應(yīng)匯報(bào)上級派人檢查處理(先將電流互感器二次短路)，(9)在短接故障電流互感器的試驗(yàn)端子時(shí)，操作人員應(yīng)穿絕緣靴，帶好絕緣手套，注意安全。十）電流互感器的異常檢查(1)電流互感器各接頭有無發(fā)熱及松動現(xiàn)象。(2)