电流互感器原理与选择培训讲义

第5章电气设备及载流导体5.5

电流互感器教学目的：电流互感器的原理、作用、分类、误差及接线。

重点：互感器的工作原理及接线方式

难点：误差分析

概述电流、电压互感器称为仪用变压器，其主要作用是：使仪表、继电器与电路绝缘。扩大仪表、继电器的使用范围。

电流互感器是将一次侧的大电流，按比例变为适合通过仪表或继电器使用的，额定电流为5A的变换设备。1．电流互感器的工作原理电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器（以下简称电流互感器）。它的工作原理和变压器相似。电流互感器一、二次电流之比称为电流互感器的额定互感比。（5-5-1）式中——一次线圈的额定电流，A；——二次线圈的额定电流，5A。

2、互感器的作用：广泛应用于电压等级的交流电路中，是一、二次设备之间的重要联络元件，其作用：（1）变压或变流，正确反应一次系统的运行状态；（2）隔离高压，保证工作人员安全；（3）使二次元件标准化、小型化，方便遥测；（4）安装方便，便于实现集中管理和远方监控测量。

3、工作特点：1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少；故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关；2）电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。3）运行中的电流互感器二次回路不允许开路，否则会在开路的两端产生高电压危及人身安全或使电流互感器发热损坏。

（开路的危害：∵，∴＝0时危害：（1）φ↑↑→ｄφ／ｄｔ↑↑→ｅ2↑↑103～104V，将危及二次元件和人身安全；（2）φ↑↑→铁芯饱和→磁滞涡流↑↑→热烧毁；（3）剩磁→测量不准确。）

4、误差采用继电保护的方法分析（1）电流误差：

（2）相位误差：－与之间的夹角5、准确度等级和额定容量（1）电流互感器的准确度等级：表4－110％误差曲线是指在保证电流互感器误差不超过10％的条件下，一次电流倍数n与电流互感器允许最大二次负载阻抗的关系曲线。（2）电流互感器的额定容量：

由于电流互感器的二次电流为标准值，故其容量也常用额定二次阻抗来表示。电流互感器的接线形式指的是电流互感器与测量仪表或保护继电器之间的连接形式。

三相完全星形接线两相不完全星形接线

6、接线（1）完全星形接线：测三相电流，用于不对称或380／220V电路。适用于三相四线制及中性点直接接地的三相三线制线路，供测量及保护用。三相三完全星形接线可以准确反映三相中每一相的真实电流。该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路和单相接地短路。（2）两相两继电器不完全星形接线可以准确反映两相的真实电流。该接线方式应用在6～10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。不完全星形接线：广泛用于小接地短路电流系统。两相V形适用于中性点不接地的三相三线制线路。供测量三相电流和电能，并可接过电流保护装置。

（3）两相接差动式接线反映两相差电流。该接线特点是U、W相电流互感器接成电流差式，通过继电器的电流是U、W相电流互感器二次侧电流差。该接线方式应用在6～10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路、小容量电动机保护、小容量变压器保护。两相差接线：用于励磁或自动装置中。两相差接线适用于中性点不接地的三相三线制线路。供接过电流保护装置之用。

（4）单相接线在三相负荷平衡时，可以用单相电流反映三相电流值，主要用于测量电路。a）单相接线：测一相电流，用于三相对称电路。适用于负荷平衡的三相线路，供测量电流或接过负荷保护装置。单相接线

（5）两相三完全星形接线中流入第三个继电器的电流是。该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。

两相三完全星形接线

电流互感器在接线中应注意以下内容：1）电流互感器的二次侧在使用时绝对不可开路。使用过程中拆卸仪表或继电器时，应事先将二次侧短路。安装时，接线应可靠，不允许二次侧安装熔丝；2）二次侧必须有一端接地。防止一、二次侧绝缘损坏，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全；3）接线时要注意极性。电流互感器一、二次侧的极性端子，都用字母表明极性。4）一次侧串接在线路中，二次侧的继电器或测量仪表串接。

7．电流互感器的负载要求（1）电流互感器的准确级电流互感器根据测量时误差的大小而划分为不同的准确级。准确级是指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大误差。（2）电流互感器10％误差曲线电流互感器的10％误差曲线就是在保证电流互感器误差不超过±10％的条件下，一次电流的倍数n与电流互感器允许最大二次负载阻抗的关系曲线。

对于保护用电流互感器来说，其复合误差限值为10%。生产厂家给出电流互感器的误差为10%时一次电流倍数K1（即I1/I1N）与最大允许二次负荷阻抗|Z2al|的关系曲线。

|Z2al|≥|Z2|

电流互感器满足保护的10%误差要求的条件为

（3）电流互感器的额定容量电流互感器的额定容量系指电流互感器在额定二次电流和额定二次阻抗下运行时，二次线圈输出的容量。（4-11-4）

由于电流互感器的二次电流为标准值（5A或1A），故其容量也常用额定二次阻抗来表示。因电流互感器的误差和二次负荷有关，故同一台电流互感器使用在不同准确级时，会有不同的额定容量。电流互感器对负载的要求就是负载阻抗之和不能超过互感器的额定二次阻抗值。

8、分类和结构

1）电磁式电流互感器的分类

(1）按安装地点可分为户内式和户外式。20kV以下制成户内式；35kV及以上多制成户外式。

(2）按安装方式可分为穿墙式、支持式和装入式。穿墙式装在墙壁或金属结构的孔中，可节约穿墙套管；支持式则安装在平面或支柱上；装入式是套在35kV及以上变压器或多油断路器油箱内的套管上，故也称为套管式。

（3）按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式等。干式用绝缘胶浸渍，适用于低压户内的电流互感器；浇注式利用环氧树脂作绝缘，多用于35kV及以下的电流互感器；油浸式多为户外型。（4）按一次绕组匝数可分为单匝和多匝式。（5）新型电流互感器按高、低压部分的耦合方式，可分为无线电电磁波耦合、电容耦合和光电耦合式，其中光电式电流互感器性能更佳。新型电流互感器的特点是高低压间没有直接的电磁联系，使绝缘结构大为简化；测量过程中不需要消耗很大能量；没有饱和现象，测量范围宽，暂态响应快，准确度高；重量轻、成本低。2）电流际互感龄器的猪结构（1）单匝式蕉结构有异贯穿式园（一次染绕组为预单根铜塑管或铜乏杆）和萝母线式思（以母末线穿过爬互感器熊作为一事次绕组教）。（2导）额左定电驾流在刊40两0A站以下游采用贡多匝穿式。龙多匝兄式接排结构粪可分休为线罗圈式盐、“讽8句”字保型和受“U呆”字戚型。弓“8成”字斑型绕略组结步构的笛电流标互感澡器，现只用秃于3鲁5～盆11门0k颜V电怠压级甚。2赏20毯kV默“U棉”字良型绕栗组电桑流互眠感器肉，在由11擦0k贤V及博以上膜的高馒压电斜流互肤感器俩中得认到广究泛的君应用前。在同孩一回驻路中陶，往致往需牺要数承量很猫多的投电流尖互感绵器，江高压逮电流目互感椒器常孙由多姓个没弃有磁经联系刃的独灵立铁伪芯和轻二次刮绕组念与共查用的奇一次霞绕组舰组成驴同一讨电流础比、驻多二顾次绕德组的替电流复互感宜器。日对于壳11跃0k来V及厅以上男的电酱流互伙感器借，常限将一薯次绕口组分如成几红组，青通过捡切换鹿来改纠变绕另组的击串、完并联毕，以希获得挂2～让3种辟互感见比。高压电慨流互感引器多制较成两个钳铁芯和隙两个副畜绕组的拌型式，帅分别接然测量仪饶表和继刚电器，从满足测秩量仪表中和继电阿保护的恩不同要谦求。电流互即感器供豆测量用络的铁芯革在一次冷侧短路射时应该奔容易饱若和，以知限制二驻次侧电辟流增长踩的倍数才；供继电理保护用决的铁芯墙，在一韵次侧短足路时不遍应饱和狐，使二熄次侧的萌电流与牲一次侧顽的电流驾成正比区例增加归。5.犹5.枪2乓电阀流互争感器某的选越择电流互魂感器按洽以下条杰件选择池：(1)猎选择额偷定电压霸和额定青电流(2)附确定装繁置类别滋和结构(3)第确定准闸确度级(4)稠校验二摘次负荷穷或容量按装置伸地点的亿条件和磁额定电锻压，一静次电流纳、二次脊电流崇（5A禾〕，准需确级等孔选择。1）选税型：根胞据配置瓶地点、朽安装方茂式等选启型。6～1著0kV侨——（胜户内式宴）可采案用LA无、LQ框J、L塌DZ、政LFC桃、35躬kV简——捉LR陪（装典入D扫L）而LC轨W-残35袖（油犹浸式币瓷绝蔽缘）2）副∪e亦≥∪惰ewI1e辆≥Ig勒max电流停互感洽器二德次侧饭所接魂实际俗负荷彩Z2或容量呈S2不超涉过该血准确登度级许下的克最大共允许蹄负荷甩ZN2或容量库SN2，即：或式中：西ZN2、SN2——电贞流互感夫器某一层准确度抹级的允津许负荷骑和容量己。Z2、S2——电先流互感辩器二次主侧所接色实际负衣荷和容灶量。电流互凉感器动洪稳定校蓬验电流束互感隆器的梁动稳掩定性驰倍数温Kes是指电滴流互朱感器允伪许短时等极限通摔过电流撤峰值与窃电流互砖感器一捏次侧额刷定电流蹲峰值之垮比，即羞：电流药互感臣器的进动稳换定性布校验渐条件恐为：5.协5.猜3搂电轨流互缩慧感器拖的校幕验电流互溉感器热弄稳定性典校验电流互劣感器的