电流互感器基础知识

1、 1 互感器定义1.1互感器互感器是一种特殊的变压器,用于给测量仪器、仪表、继电器和其它类似电器提供信息的变压器。根 据提供的信息不同,主要分为电流互感器和电压互感器。1.2 电流互感器(Current Transformer简称 CT 电流互感器是一种在短路状态下运行的变压器,用于给测量仪器、仪表、继电器和其它类似电器提供 电流信息,在正常使用条件下其二次电流与一次电流成正比,相位差在联结方法正确时接近于零。电流互 感器接在线路上,主要用来改变线路的电流,所以电流互感器在一些地方也叫变流器。国标代号为 GB 1208-1997 eqv IEC 185:1987。新的国际标准为 IEC 600

2、44-1:20001.3 电压互感器 (voltage transformer简称 PT电压互感器是一种在空载状态下运行的变压器,用于给测量仪器、仪表、继电器和其它类似电器提供 电压信息的变压器,在正常使用条件下其二次电压与一次电压成正比,而其相位差在联结方法正确时接近 于零。国标代号为 GB 1207-1997 eqv IEC 186:1987。新的国际标准为 IEC 60044-2:20002 电流互感器构成 eqv IEC 186:1987电流互感器由闭合铁心以及绕在该铁心上的一次线圈、二次线圈和一些安装部件组成,一、二次线圈之间,线圈与铁心之间均有绝缘隔离。3 电流互感器工作原理电流互

3、感器的一次绕组串联在电力线路中,线路电流就是互感器的一次电流 I 1,二次绕组外部接有负荷,形闭合回路。当电流 I 1 流过互感器的一次绕组时,建立一次磁动势, I 1与一次绕组匝数 N 1的乘积就是一次磁动势,也称一次安匝。一次磁动势分为两部分,其中一小部分用来励磁,使铁心中产生磁通;另外一大部分用来平衡二次磁动势。二次磁动势也称二次安匝,是二次 电流 I 2与二次绕组匝数 N 2的乘积。用于励磁的叫做励磁磁动势也叫励磁安匝,是励磁电流 I 0与一次绕组匝 数 N 1的乘积。用于平衡二次磁动势的这一部分一次磁动势,其大小与二次磁动势相等,但方向相反。所 以可写出电流互感器的磁动势平衡方程式如

4、下I 1N 1=I0N 1+(-I 2N 2 或写成 I 1N 1+I2N 2=I0N 1如果忽略很小的励磁安匝,并且只考虑一、二次电流大小之间的关系,则可得出I 1N 1=I2N 2若以额定值表示,则可写成 I 1N N 1=I2N N 2额定一次电流与额定二次电流之比称为电流互感器的额定电流比,用 K N 表示K N =I1N /I2N =N2/N1因此只要适当配置互感器的匝数比就可以将不同的额定一次电流变换成标准的二次电流。例如:电流比为 300/5A的电流互感器,一次绕组只有一匝时,二次绕组匝数 =(300×1 /5=60(匝 如果一只电流比为 50/5A的电流互感器,一次绕

5、组有三匝时,二次绕组匝数 =(50×3 /5=30(匝。在实 际生产时,我们绕制二次绕组为 29.5匝。其中少绕的 0.5匝即为补偿互感器的励磁安匝。当一次安匝数较小时,励磁安匝在一次安匝中占的比重较大,线性度较差,因此制造调试较困难。 4 电流互感器的作用电流互感器的一、二次绕组之间有足够的绝缘,从而保证所有低电压电器设备与高电压的电力线路相 隔离;电力线路中的电流各不相同,通过电流互感器一、二次绕组匝数比的配置,可以将不同的一次电流 变换成较小的标准电流值,一般是 5A 或 1A 。这样可以减小仪表和继电器的尺寸,也可以简化其规格;有 利于仪表和继电器小型化、标准化。因此电流互感

6、器的主要作用是:a 给测量仪器、仪表或保护控制装置传递电流信息。b 使测量仪表和保护设备与高压电力线路相隔离,从而保证测量仪表、保护设备和人身的安全。 c 有利于仪表和保护继电器的小型化、标准化。5电流互感器的用途 5.1 测量用 (用于测量线路中电流的大小 5.2 计量用 (计量电能 5.3 保护用 (在线路中作过电流保护 6 电流互感器的分类6.1 按一次线圈结构分类:穿心式、单匝式、多匝式a 穿心式:又称为母线式, 这种电流互感器没有一次线圈, 铁心上仅绕二次线圈组。 一次电流为 600A 以上的大电流测量用互感器多采用这种形式特点:制作、使用方便,但因穿心导线位置不固定,性能不稳 定,

7、准确级低b 单匝式:电流互感器一次线圈仅有一匝,它是用汇流排或导电杆从窗口穿过并且固定。主要适用于 一次电流为 300A 以上的电流互感器 特点:性能稳定c 多匝式:一次线圈匝数多于一匝。一般用于一次电流为 150A 以下的电流互感器 特点:制作的互感器准确度较高6.2 按电流互感器的绝缘方式分类:干式绝缘式、浇注绝缘式、瓷绝缘式、油绝缘式和 SF 6气体绝缘式 a干式绝缘主要用于户内的低压电流互感器。包括有塑料外壳的和无塑料外壳的由普通绝缘材料包扎,经浸渍漆处理的电流互感器。b 浇注式绝缘分为半浇注、全浇注,多用不饱和树脂及环氧树脂作材料,主要用于户内 10kV 及以上 电流互感器。低压电流

8、互感器多采用不饱和树脂浇注。c 油绝缘式 即油浸式互感器, 实际上产品内部是油和纸的复合绝缘, 多用于户外 35kV 及以上电压等 级的电流互感器。电压可达 500kV 1100kV 。d 瓷绝缘式 即主绝缘由瓷材料构成,这种绝缘结构已被浇注绝缘所取代。e 气体绝缘式电流互感器多用于 35kV 及以上电力系统中,利用 SF 6气体所具有的良好的绝缘性能和 消弧性能,投资较大、工艺水平较高。6.3 按电流互感器的用途分类:测量用电流互感器和保护用电流互感器a 测量用电流互感器用于电力线路中, 用来测量电路上的电流大小或用来计量电能。 要求绝缘性能好, 精度高,常用的准确度等级有:1级、 0.5级

9、、 0.2级、 0.5S 级和 0.2S 级。b 保护用电流互感器用于电力线路中,与电流继电器共同对线路进行短路保护或过载保护。常用的准 确度等级有 5P 级和 10P 级。6.4 按装置种类分类:户内式和户外式户内式:只能安装于户内的电流互感器,其额定电压多不高于 35Kv ;户内式电流互感器不能安装在 户外使用。户外式:可以在户外安装使用的电流互感器。户外式电流互感器可以安装在户内使用。7 电流互感器的基本参数7.1型号含义 特殊使用环境代号电压等级设计序号绝缘介质结构形式产品用途产品用途:L 电流互感器; J 电压互感器结构形式:Q 线圈式; M 母线式; K 开合式;F (复匝贯穿式:

10、D (单匝贯穿式绝缘介质:G 空气(干式 ; Q 气体绝缘式; Z 浇注成形固体C 瓷绝缘式; K 绝缘壳式特殊使用环境代号:GY 高原地区用; TA 干热带地区用;TH 湿热带地区用; W 污秽地区用。7.2 额定电流比:额定一次电流与额定二次电流的比。 (注意:100/5A 20/1A7.3 额定一次电流:作为电流互感器性能基准的一次电流值。额定一次电流的标准值为:10、 12.5、 15、 20、 25、 30、 40、 50、 60、 75A 以及它们十进位倍数或小 数,有下标线的是优先值。7.4 额定二次电流:作为电流互感器性能基准的二次电流值。额定二次电流的标准值为:1、 2和 5

11、A 。 5A 为优先值。7.5 额定负荷:确定电流互感器准确级所依据的负荷值。也就是互感器的二次回路阻抗值。7.6 额定输出:在额定二次电流及接有额定负荷条件下,互感器供给二次回路的视在功率值(在规定功率 因数下以伏安表示 。额定输出的标准值:2.5、 5、 10、 15、 20、 25、 30、 40、 50、 60、 80、 100V A额定输出与额定负荷的关系:S n =I2n 2Z n (VA S n 额定输出; I 2n 额定二次电流; Z n 额定负荷。7.7 准确级:对电流互感器所给定的等级。对于同一只互感器,其所带的负荷不同时,对应的准确级也不 相同。负荷越大,对应的准确级越低

12、。互感器在规定使用条件下的误差应在规定范围内。常用的标准准确级有:3、 1、 0.5、 0.2、 0.5S 、 0.2S 级和 10P10、 5P15级等。 7.8 额定绝缘水平:一组耐受电压值,它表示互感器绝缘所能承受的耐压强度。 低压互感器的绝缘水平有:0.5/3kV、 0.72/3kV和 1.2/6kV、 12/42/75 kV。8产品介绍: 浇注式电流互感器: LMZ(J1-0.66系列:LMZ1-0.5系列防窃电措施:9 电压互感器构成 电压互感器由闭合铁心以及绕在该铁心上的一次 线圈、二次线圈和一些安装部件组成,一、二次线圈 之间,线圈与铁心之间均有绝缘隔离。 10 电压互感器工作

13、原理电压互感器的一次绕组并联在电力线路上,线路电压 就是互感器的一次电压 U 1,二次绕组外部接有测量仪表和 保护设备 , 它们与二次绕组并联连接。电压互感器的工作原 理和变压器相同,只不过电压互感器的二次负荷很小,因此 可以说电压互感器是一种容量很小的变压器。 一二次绕组的电压比等于它们的匝数比。11 电压互感器的作用电压互感器的一、二次绕组之间有足够的绝缘,从而保证所有低电压电器设备与高电压的电力线路相 隔离;电力线路中的电压各不相同,通过电压互感器一、二次绕组匝数比的配置,可以将不同的一次电压 变换成较小的标准电压值,一般是 100V 或 100/ 3V 。这样可以减小仪表和继电器的尺寸

14、,也可以简化其 规格;有利于仪表和继电器小型化、标准化。因此电压互感器的主要作用是:a 给测量仪器、仪表或保护控制装置传递电压信息。b 使测量仪表和保护设备与高压电力线路相隔离,从而保证测量仪表、保护设备和人身的安全。 c 有利于仪表和保护继电器的小型化、标准化。12电压互感器的用途12.1 测量用 (用于测量线路中电压的大小 12.2 计量用 (计量电能 12.3 保护用 (在线路中作欠压、过电压保护 13 电压互感器的分类 13.1 按电压互感器的绝缘方式分类：干式绝缘式、浇注绝缘式、油绝缘式和 SF6 气体绝缘式 a 干式绝缘主要用于户内的低压电压互感器。由普通绝缘材料包扎，经浸渍漆处理

15、的电压互感器。 b 浇注式绝缘分为半浇注、全浇注，多用不饱和树脂及环氧树脂作浇注材料，主要用于户内 10kV 及 以上电流互感器。低压电流互感器多采用不饱和树脂浇注。 c 油绝缘式 即油浸式互感器，实际上产品内部是油和纸的复合绝缘，多用于户外 10kV 及以上电压等 级的电压互感器。电压可达 500kV1100kV。 d 气体绝缘式电压互感器多用于 66kV 及以上电力系统中，利用 SF6 气体所具有的良好的绝缘性能和 消弧性能，来作为电压互感器的绝缘材料。投资较大、工艺水平较高。 13.2 按电压互感器的用途分类：测量用电压互感器和保护用电压互感器 a 测量用电压互感器并接在线路上，用来测量

16、线路上的电压大小或用来计量电能。要求绝缘性能好， 精度高，常用的准确度等级有：1 级、0.5 级、0.2 级、0.1 级。 b 保护用电流互感器用于电力线路中，与电压继电器共同对线路进行过电压保护或接地保护。常用的 准确度等级有 3P 级和 6P 级。 13.3 按装置种类分类：户内式和户外式 户内式：只能安装于户内的电流互感器，其额定电压多不高于 35Kv；户内式电流互感器不能安装在 户外使用。 户外式：可以在户外安装使用的电流互感器。户外式电流互感器可以安装在户内使用。 14 电压互感器的基本参数 14.1 型号含义 1 2 特殊使用环境代号 电压等级 设计序号 绝缘介质 结构形式 产品用

17、途 产品用途：J电压互感器，L电流互感器； 结构形式：D单相； S三相； 绝缘介质：G空气（干式） ；Q气体绝缘式； Z浇注成形固体；J油浸式； 带零序绕组： J X 特殊使用环境代号：GY高原地区用； TA干热带地区用； TH湿热带地区用；W污秽地区用。 14.2 额定电压比：额定一次电压与额定二次电压的比。 （注意：10000/100V100/1V） 14.3 额定一次电压：作为电压互感器性能基准的一次电压值。 额定一次电压的标准值为：100、110、220、380、500、660、1000、1140、3k、6k、10 、15k 、20k、 35k、60k、110k、220k、380k、5

18、00kV 等以及它们十进位倍数或小数，有下标线的是优先值。 14.4 额定二次电压：作为电压互感器性能基准的二次电压值。 额定二次电压的标准值为：100、110、100/3 和 150V。100V 和 100/3 为优先值。 14.5 额定输出：在额定二次电压及接有额定负荷条件下，互感器供给二次回路的视在功率值（在规定功率 因数下以伏安表示） 。 额定输出的标准值：2.5、5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100VA 14.6 准确级：对电压互感器所给定的等级。对于同一只互感器，其所带的负荷不同时，对应的准确级也不 相同。负荷越大，对应的准确级越低。互感器在规定使用条件下的误差应在规定范围内。 常用的标准准确级有：3、1、0.5、0.2、0。1 级和 3P、6P 级等。 在下列额定电压(%时的电压误差 准确级 80 3 1 0.5 0.2 0.1 3 1.0 0.5 0.2 0.1 ±% 100 3 1.0 0.5 0.2