电流互感器基础讲义

1、电流互感器一、电流互感器（TA）的结构和工作原理 1、电流互感器的作用： 由于电力设备上通过的电流大多数为数值很高的大电流，为了便于测量，采用电流互感器进行变换，其二次侧额定电流值为5A（或1A）。电流互感器是用来变换电流的电气设备，实际上相当于一个升压变压器。三相式电流互感器穿芯式电流互感器各类电流互感器图片2、电流互感器的结构和类型电流互感器的分类如下： (1)按安装地点，可分为户内式和户外式。一般20kV及以内的制成户内式的，35kV及以上的制成户外式的。 (2)按绝缘可分成干式、浇注式、油浸式、串级式、电容式等。干式用绝缘胶浸渍，用于低压的屋内配电装置中；浇注式以环氧树脂作绝缘，用于3

2、35kV的电压等级中；油浸式和串级式用变压器油作绝缘，用于10220kV的电流互感器中；电容式用电容器绝缘，用于llOkV及以上的电压等级中 。(3)按安装方式，可分为支持式、装入式和穿墙式等。支持式安装在平面和支柱上，装入式(套管式)可以节省套管绝缘子而套装在变压器导体引出线穿出外壳处的油箱上；穿墙式主要用于室外的墙体上，可兼作导体绝缘和固定设施。 (4)按一次绕组的匝数，可分为单匝式和多匝式(复匝式)。(5)按电流互感器的工作原理，可分为电磁式、电容式、光电式和无线电式。电流互感器的一次绕组串接被测电路中，一次绕组的额定电流标准有从0.125000A等不同规格。由于电流互感器是将大电流变成

3、小电流，所以它的一次绕组的匝数比二次绕组的匝数要少。3、电流互感器的极性 电流互感器的极性一般采用减极性原则标注，即：一、二次绕组中的电流在铁芯中产生的磁通方向相反。如图所示，则L1与K1为一对同极性端子。 电流互感器在电路中的符号如下图所示，用“TA”来表示,一次绕组一般用一根直线表示，一次绕组和二次绕组分别标记 “”的两个端子为同名端或同极性端。极性端子关系到二次电流的方向，非常重要。4、电流互感器的工作原理：按电磁感应原理工作，当一次侧流过电流i1时，在铁芯中产生交变磁通，此磁通穿过二次绕组，产生感应电动势，在二次回路中产生电流i2 。 二、电流互感器的误差 1、比差（变比误差） 理想情

4、况下，电流互感器的额定电流比应为常数，但实际情况下，由于铁芯损耗、漏磁通和绕组漏电阻等因素的存在，实际电流比不等于额定电流比，所以出现数值上的误差，该误差即为比差。比差为： 2、角差 理想情况下，电流互感器一次电流与二次电流的相量应为同相位，但因为内阻抗和磁化电流的影响，实际二次电流相量与一次电流相量之间有一夹角，此夹角称为电流互感器的相角误差，简称角差。角差的大小和正负，取决于空载电流和负载电流的大小和性质，电流互感器的允许角差为7。 三、电流互感器的基本参数1、额定电流比KIN 电流互感器的一次侧额定电流I1N与二次侧额定电流I2N之比为额定电流比KIN ，其表达式为：实际的一次侧电流I1

5、与二次侧电流I2之比为实际电流比KI，其表达式为：由于电流互感器的二次侧额定电流已规定为5A或1A，所以在测量中对电流比的选择，实际上是选择一次侧额定电流。一般是按长期通过电流互感器的最大工作电流来选择，但为了保证互感器有较高的测量精确度，不宜使其工作在一次侧额定电流的三分之一以下。2、额定容量SN电流互感器的额定容量是指电流互感器在额定电流I2N和额定负载Z2N下运行时，二次侧所消耗的视在功率，其表达式为 3、准确度等级 根据国家标准，工程测量用电流互感器的准确度等级有0.1、0.2、0.2 s、0.5、0.5 s、1.0、3.0、5.0和10级，而0.01、0.02、0.05、0.1、0.

6、2级电流互感器主要用于精密测量或作标准互感器来检定低等级的电流互感器。 4额定电压 电流互感器的额定电压是指其一次绕组对地或对二次绕组长期能承受的最大绝缘电压值，而不是指一次绕组两端所加的电压值。所以，电流互感器的额定电压只是反映该电流互感器的绝缘水平，而与电流互感器的额定容量无关。当然，电流互感器的额定电压等级应与电网的额定电压等级一致，故所选的电流互感器的额定电压应与其安装处的电压等级相符。三、电流互感器的接线方式 电流互感器在电力系统中根据所要测量的电流的不同，就有了不同的接线方式，最常见的有以下几种，如图所示。 1单相式接线 单相连接只能测量一相的电流以监视三相运行，故常用于三相对称电

7、路中，例如电动机回路。 2两相星形接线 如图（a）所示。两相星形接线又称不完全星形接线，这种接线只用两只电流互感器，统一装设在A、C相上。一般测量两相的电流，但通过公共导线，也可测第三相的电流。主要适用于小接地电流的三相三线制系统，在发电厂、变电所610kv馈线回路中，也常用来测量和监视三相系统的运行状况。 3三相星形接线 如图（c）所示。三相星形接线又称完全星形接线，它是由三只完全相同的电流互感器构成。由于每相都有电流流过，当三相负载不平衡时，公共线中就有电流流过，此时,公共线是不能断开的，否则就会产生计量误差。该种接线方式适用于高压大接地电流系统、发电机和变压器二次回路、低压三相四线制电路

8、 .4两相电流差接线 如图（b）所示。两相电流差接线也称为两相交叉接线。由相量图可知，二次侧公共线上电流为Ia- Ic，其相量值为相电流的 倍。这种接线很少用于测量回路，主要应用于中性点不直接接地系统的保护回路。 四、电流互感器使用的注意事项 1电流互感器的接线应保证正确性。一次绕组和被测电路串联，而二次绕组应和连接的所有测量仪表、继电保护装置或自动装置的电流线圈串联，同时要注意极性的正确性，一次绕组与二次绕组之间应为减极性关系，一次电流若从同名端流入，则二次电流应从同名端流出。 2电流互感器二次侧所接负载是测量仪表、继电器的电流线圈等，它们匝数少、阻抗小，通过的电流非常大，因此电流互感器在正

9、常运行状态下近似于短路状态。 3电流互感器的二次绕组绝对不允许开路。这是因为电流互感器正常工作时，二次电流有去磁作用，使合成磁势很小。当二次绕组开路时，二次电流的去磁作用消失，一次电流将全部用来激磁，这时，将在二次侧产生超过正常值几十倍的磁通，结果会使铁芯过热而损坏互感器。同时，由于铁芯中磁通的急剧增加，在二次绕组上产生过电压，可能达到数百甚至数千伏，将危及人身和设备安全。因此，为了防止二次绕组开路，规定在二次回路中不准装熔断器等开关电器。如果在运行中必须拆除测量仪表或继电器及其他工作时，应首先将二次绕组短路。 4电流互感器的二次侧必须可靠接地，但接地点只允许有一个。这是为了防止一、二次绕组之间绝缘损坏或击穿时，一次高电压窜入二次回路，危及人身和设备安全。 五、电流互感器的选择1、额定电压的选择电流互感器的额定电压UN应略高于或等于其安装处的工作电压UX UN UX2、额定电流的选择电流互感器的一次额定电流I1N应