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電流互感器 科技名詞定義 中文名稱： 電流互感器 英文名稱： current transformer 定義1： 將大電流變成小電流的互感器。在正常使用情況下其比差和角差都應(yīng)在允許范圍內(nèi)。 所屬學(xué)科： 定義2： 利用電磁感應(yīng)原理改變電流量值的器件。 所屬學(xué)科： 機(jī)械工程（一級學(xué)科）；電測量儀器儀表（二級學(xué)科）；儀用互感器（三級學(xué)科） 定義3： 將交流電流轉(zhuǎn)換成可供儀表、繼電器測量或應(yīng)用的變流設(shè)備。 所屬學(xué)科： 水利科技（一級學(xué)科）；水力發(fā)電（二級學(xué)科）；水電站電氣回路及變電設(shè)備（三級學(xué)科） 本內(nèi)容由全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定公布 百科名片 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(hù)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(hù)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。 目錄 1.工作原理 2.名詞解釋 3.選用要點 1. 工作原理 2. 名詞解釋 3. 選用要點 ·測量用電流互感器 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(hù)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、繼電保護(hù)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(yùn)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(yùn)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(xì),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(yùn)行情況相當(dāng)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. 保護(hù)用電流互感器的精度等級5P/10P ，10P標(biāo)示復(fù)合誤差不超過10%。 保護(hù)用電流互感器主要與繼電裝置配合，在線路發(fā)生短路過載等故障時，向繼電裝置提供信號切斷故障電 保護(hù)用電流互感器 路，以保護(hù)供電系統(tǒng)的安全。保護(hù)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(hù)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(hù)用互感器主要要求：1、絕緣可靠，2、足夠大的準(zhǔn)確限值系數(shù)，3、足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。 保護(hù)用互感器在額定負(fù)荷下能夠滿足準(zhǔn)確級的要求最大一次電流叫額定準(zhǔn)確限值一次電流。準(zhǔn)確限值系數(shù)就是額定準(zhǔn)確限值一次電流與額定一次電流比。當(dāng)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(zhǔn)確限值系數(shù)就是表示這種特性。保護(hù)用互感器準(zhǔn)確等級5P、10P，表示在額定準(zhǔn)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(hù)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(hù)用電流互感器分為：1、過負(fù)荷保護(hù)電流互感器，2、差動保護(hù)電流互感器，3、接地保護(hù)電流互感器（零序電流互感器） 電流互感器運(yùn)行時，副邊不允許開路。原因如下： 1、電流互感器一次被測電流磁勢I1N1在鐵芯產(chǎn)生磁通Φ1； 2、電流互感器二次測量儀表電流磁勢I2N2在鐵芯產(chǎn)生磁通Φ2； 3、電流互感器鐵芯合磁通： Φ = Φ1 + Φ2； 4、因為Φ1、Φ2方向相反，大小相等，互相抵消，所以 Φ = 0； 5、若二次開路，即 I2 = 0 ，則：Φ = Φ1，電流互感器鐵芯磁通很強(qiáng)，飽和，鐵心發(fā)熱，燒壞絕緣，產(chǎn)生漏電； 6、若二次開路，即 I2 = 0 ，則：Φ = Φ1，Φ在電流互感器二次線圈N2中產(chǎn)生很高的感生電勢e，在電流互感器二次線圈兩端形成高壓，危及操作人員生命安全； 7、電流互感器二次線圈一端接地，就是為了防止高壓危險而采取的保護(hù)措施； 因此，電流互感器副邊回路中不許接熔斷器，也不允許在運(yùn)行時未經(jīng)旁路就拆下電流表、繼電器等設(shè)備。 在供電用電的線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）。現(xiàn)在的電量測量大多數(shù)字化，而計算機(jī)的采樣的信號一般為毫安級（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(kuò)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(hù)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(fù)載的運(yùn)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 電流互感器接線方式 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 ?。▽﹄妷夯ジ衅鳎?span lang=EN-US> 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0.85～1.15U1N（或10～120%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(dāng)KNU2>U1（或KNI2>I1）時，比差為正，反之為負(fù)。 對沒有采取補(bǔ)償措施的電壓互感器，比差為負(fù)，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(bǔ)償措施的電流互感器，比差為負(fù)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(bǔ)償?shù)霓k法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(bǔ)償。常用的補(bǔ)償法有匝數(shù)補(bǔ)償、分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償、小鐵心補(bǔ)償、并聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)取?span lang=EN-US> 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(jìn)行保護(hù)、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)?span lang=EN-US>5A的電流。 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(fù)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(zhǔn)確度并校驗準(zhǔn)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／I2n≈N2／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)額定電流標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(fù)荷電流（即計算IC）。如線路中負(fù)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(hù)用的電流互感器為保證其準(zhǔn)確度要求，可以將變比選得大一些。 表1 電流互感器準(zhǔn)確級和誤差限值 電流互感器準(zhǔn)確級和誤差限值 3 電流互感器準(zhǔn)確度選擇及校驗 所謂準(zhǔn)確度是指在規(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。中國電流互感器的準(zhǔn)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(zhǔn)確度的電流互感器。 準(zhǔn)確度選擇的原則：計費計量用的電流互感器其準(zhǔn)度為0．2～0．5級；用于監(jiān)視各進(jìn)出線回路中負(fù)荷電流大小的電流表應(yīng)選用1．0—3．0級電流互感器。為了保證準(zhǔn)確度誤差不超過規(guī)定值，一般還校驗電流互感器二次負(fù)荷（伏安），互感器二次負(fù)荷S2不大于額定負(fù)荷S2n，所選準(zhǔn)確度才能得到保證。準(zhǔn)確度校驗公式：S2≤S2n。 二次回路的負(fù)荷l：取決于二次回路的阻抗Z2的值，則： S2＝I2n2︱Z2︱≈I2n2（∑︱Zi︱+ RWl+RXC） 或S2V1≈∑Si+I2n2（RWl+RXC） 式中，Si、Zi為二次回路中的儀表、繼電器線圈的額定負(fù)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0．1Ω，RWL為二次回路導(dǎo)線電阻， 計算公式化為：RWL＝LC／（r×S）。 式中，r為導(dǎo)線的導(dǎo)電率，銅線r＝53m／（Ωmm2），鋁線r＝32m（Ωmm2），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(hù)用的電流互感器的準(zhǔn)確度常用的有5P和l0P。保護(hù)級的準(zhǔn)確度是以額定準(zhǔn)確限值一次電流下的 電流互感器 最大復(fù)合誤差ε%來標(biāo)稱的（如5P對應(yīng)的ε%＝5%）。所謂額定準(zhǔn)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(zhǔn)確限值系數(shù)。即要求保護(hù)用的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ε%值。 電流互感器ε%誤差曲線校驗步驟： (1)按照保護(hù)裝置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(fù)荷； (3)按照對電流互感器二次負(fù)荷最嚴(yán)重的短路類型，計算電流互感器的實際二次負(fù)荷； (4)比較實際二次負(fù)荷與允許二次負(fù)荷。如實際二次負(fù)荷小于允許二次負(fù)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(fù)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(fù)荷； 3)將電流互感器的二次繞組串聯(lián)起來，使允許二次負(fù)荷增大一倍。 4 電流互感器動穩(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Kes×I1N≥iSh； 2)熱穩(wěn)定度校驗(KtI1n)2t≥I(3)∞tima 式中，t為熱穩(wěn)定電流時間。 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)，而二次繞阻則與所有儀表負(fù)載 電流互感器 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φm和E2驟增，造成鐵心過度飽和磁化，發(fā)熱嚴(yán)重乃至燒毀線圈；同時，磁路過度飽和磁化后，使誤差增大。 另外，二次側(cè)開路使E2達(dá)幾百伏，一旦觸及造成觸電事故。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。如圖l中K0，在使用過程中，二次側(cè)一旦開路應(yīng)馬上撤掉電路負(fù)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(hù)、斷路器失靈判斷和故障錄波等裝置的需要，在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線、母線分段斷路器、母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)具有2～8個二次繞阻的電流互感器。對于大電流接地系統(tǒng)，一般按三相配置；對于小電流接地系統(tǒng)，依具體要求按二相或三相配置； 5）對于保護(hù)用電流互感器的裝設(shè)地點應(yīng)按盡量消除主保護(hù)裝置的不保護(hù)區(qū)來設(shè)置。例如：若有兩組電流互感器，且位置允許時，應(yīng)設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中； 6)為了防止支柱式電流互感器套管閃絡(luò)造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側(cè)； 7)為了減輕發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時的損傷，用于自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機(jī)定子繞組的出線側(cè)。為了便于分析和在發(fā)電機(jī)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(jī)中性點側(cè)。 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 電流互感器 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(hù)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、繼電保護(hù)等。 額定工作電壓，互感器允許長期運(yùn)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(zhǔn)的一次電流值。 額定二次電流，作為互感器性能基準(zhǔn)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。 （1）額定電流（一次側(cè)）應(yīng)為線路正常運(yùn)行時負(fù)載電流的1.0～1.3倍。 （2）額定電壓。應(yīng)為0.5kV或0.66kV。 ?。?span lang=EN-US>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(fù)載電流變化較大，或正常運(yùn)行時負(fù)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(fù)荷電流確定變比后，再根據(jù)實際安裝情況確定型號。 ?。?span lang=EN-US>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(fù)載，實際二次負(fù)載應(yīng)為25～100%二次額定容量。容量決定二次側(cè)負(fù)載阻抗，負(fù)載阻抗又影響測量或控制精度。負(fù)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。 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(biāo)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(fēng)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(hù)；D——差動。 第一個字母：數(shù)字——電壓等級(kV)。 例如 LMZ—0.66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(yùn)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(zhǔn)的一次電流值。 額定二次電流，作為互感器性能基準(zhǔn)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(fù)荷，確定互感器準(zhǔn)確級所依據(jù)的負(fù)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(fù)荷。通常以視在功率伏安或以阻抗歐姆表示。 額定功率因數(shù)，二次額定負(fù)荷阻抗的有功部分與額定阻抗之比。 準(zhǔn)確度等級，在規(guī)定使用條件下，互感器的誤差在該等級規(guī)定的限值之內(nèi)電力工程中計量常用的等級有0.2、0.5、0.2S、0.5S等。 注意事項： 副邊繞組必須可靠接地，以防止由于絕緣損壞后，原邊高電壓傳入危及人身安全。 |
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