电流互感器及二次系统【完整版】PPT

电流互感器及二次系统电流互感器的作用电流互感器的作用是将一次设备的大电流转换成二次设备使用的小电流，提供各种仪表、继电保护装置用的电流，并将二次系统与高压系统隔离，它不仅保证了人身和设备的安全，也使仪表和继电器等二次设备的制造简单化，标准化，提高了经济效益。电流互感器二次回路的基本要求

（1）电流互感器的接线方式，应能满足测量仪表、远动装置、继电保护和自动装置检测回路的具体要求。（2）电流互感器二次回路应有一个可靠的接地点，但不允许有多个接地点，否则会使继电保护不正确动作或仪表测量不准确。（3）应有防止二次回路开路的措施。（4）为保证电流互感器能在要求的准确级下运行，其二次负载不应大于运行负载。（5）应保证电流互感器极性的正确连接。电流互感器的工作原理电流互感器相当于一个阻抗很小的变压器。其一次绕组与一次主电路串联，二次负荷（仪表、遥测或保护装置等）以串联形式接在电流互感器的二次绕组回路。电流互感器的变比一般为5A，在部分变电站中，如果高压配电装置远离控制室，为了增加电流互感器的二次允许负荷，减小连接电缆的导线截面及提高精确等级，多选用二次额定电流为1A的电流互感器。相应的，微机保护装置也应选用交流电流输入为1A的产品。电流互感器的极性表示单相电流互感器的一次与二次的绕组引出端子的相位关系叫作极性。电流互感器的一次线圈端子标志L1、L2，在二次侧线圈的接线端子标志K1、K2。当一次电流由L1流向L2时，二次侧电流由K2流出经外部回路流向K1为加极性接线。当一次电流由L1流向L2时，二次侧电流由K1流出经外部回路流向K2为减极性接线。测量、继电保护装置一般采用减极性接线（同极性端子）。保护、测量装置极性接反出现的现象⑴母线保护出现差流，保护装置报TA断线或者误动作；⑵变压器差动保护误动或拒动；⑶方向保护误动或拒动；⑷计量、测量仪表出现反向或者指示误差。电流互感器的二次接线形式

（1）一个电流互感器的单相式接线（2）两个电流互感器的不完全星形接线（3）三个电流互感器的完全星形接线（4）三个电流互感器的三角形接线（5）两个电流互感器的差式接线（6）零序电流滤序器接线（7）两个电流互感器的和式接线一个电流互感器的单相式接线

一个电流互感器的单相式接线特点只用一个电流互感器，用于测量三相对称负载的一相电流、变压器中性点和电缆线路的零序电流。两个电流互感器的不完全星形接线

两个电流互感器的不完全星形接线特点

这种接线可以反映相间短路故障，主要应用在小电流接地系统。目前，35kV及10kV架空线路在不考虑“小电流接地选线”功能（以后简称“选线”）的情况下多采用此接线方式，以节省一只电流互感器；否则，必须配置三只电流互感器，以获得零序电流实现“选线”功能。电缆出线时，配置了专用的零序电流互感器实现“选线”功能，也按此方式配置。三个电流互感器的完全星形接线

三个电流互感器的完全星形接线特点这种接线可以测量三相电流、有功功率、无功功率、电能等，可以反映单相接地故障、相间短路及三相短路等各种故障。变压器、电容器、大电流接地系统线路等设备配置的电流互感器均采用此接线方式。三个电流互感器的三角形接线三个电流互感器的三角形接线特点这种接线很少应用于测量回路，主要应用于保护回路。采用Y，d11接线的变压器星形侧电流滞后三角形侧线电流30°，在差动保护的电流回路中，将星形侧的电流互感器接成三角形，三角形侧的电流互感器接成星形，以消除相位差。目前，主变微机差动保护本身可以实现因主变组别造成的相位角差的校正，主变星形侧和三角形侧电流互感器均采用完全星形接线。变压器差动保护原理接线图两个电流互感器的差式接线

两个电流互感器的差式接线特点这种接线俗称两相电流差接线，可以测量对称的负荷电流和反映相间故障，主要应用在小电流接地系统的高压电动机保护回路。零序电流滤序器接线零序电流滤序器接线特点零序电流滤序器接线只能反映零序电流，广泛应用于大电流接地系统，构成零序保护。当零序保护和其他保护共用电流互感器时，可在其他保护的后侧将其接成零序滤序器。电流互感器的和式接线

电流互感器的和式接线特点这种接线主要用于3/2接线的测量、保护回路，电磁式的变压器差动保护、母线差动保护、线路横差保护等回路。

电流互感器二次回路的接地保护电流互感器一、二次绕组间绝缘损坏，高电压将侵入二次回路，危及人身和设备安全，因此，电流互感器二次必须可靠接地且只允许一点接地。所有和电流接线的电流互感器只允许有一个接地点。电流互感器二次不允许开路电流互感器正常运行时，二次负载阻抗很小，近于短路状态，一旦二次回路开路,二次电流等于零,其去磁作用消失，励磁电流骤增为一次电流，在二次线圈产生很高的电势，其峰值可达几千伏，威胁人身安全，或造成仪表，保护装置、互感器二次绝缘损坏。另一方面原绕组磁化力使铁芯磁通密度过度增大，可能造成铁芯强烈过热而损坏。防止电流互感器二次开路的措施(1)电流互感器二次回路不允许装设熔断器等短路保护设备。(2)电流互感器二次回路一般不进行切换。当必须切换时，应有可靠的防止开路措施。(3)继电保护与测量仪表一般不合用电流互感器。(4)对已安装好而不使用的电流互感器必须将其二次绕组的端子短接并接地。(5)电流互感器二次回路的端子应采用试验端子。(6)应保证电流互感器二次回路的连接导线有足够的机械强度。电流互感器与保护

一次设备保护的保护范围是由其使用的电流互感器的位置决定的，例如母差保护的保护范围是母差用电流互感器之间的所有一次设备，主变差动保护的范围为主变差动用电流互感器范围内所有一次设备，线路保护的范围是所用电流互感器的外侧。因此运行人员一定要清楚保护所使用的电流互感器的位置，以便在事故处理时正确判断。电流互感器的配置变压器和电容器必须在三相都配置电流互感器；110kV及以上线路属于大电流接地系统，发生单相接地故障时保护应动作跳闸，必须在三相都配置电流互感器；10kV线路属于小电流接地系统，允许单相接地运行一段时间，为节省一只电流互感器，往往只在A、C两相配置电流互感器。同时，这种配置在同一系统发生两条线路不同相接地故障时，有2/3的机会只切断一条线路。

3/2接线的电流和回路

3/2接线方式，由中间开关及边开关的电流互感器的二次电流和进入保护和计量回路。桥接线差动保护用电流互感器配置

练习题

电流互感器的作用？电流互感器的作用是将一次设备的大电流转换成二次设备使用的小电流，提供各种仪表、继电保护装置用的电流，并将二次系统与高压系统隔离，它不仅保证了人身和设备的安全，也使仪表和继电器的制造简单化，标准化，提高了经济效益。电流互感器二次侧开路时会产生什么严重后果？

电流互感器一次电流大小与二次负载的电流大小无关。互感器正常工作时，由于阻抗很小，接近短路状态，一次电流所产生的磁化力大部分被二次电流所补偿，总磁通密度不大，二次线圈电势也不大。当电流互感器开路时，阻抗无限增大(Ｚ=∞)，二次电流等于零，付磁化力等于零，总磁化力等于原绕组磁化力(ＩｏＷ１＝Ｉ１Ｗ１)。在二次线圈产生很高的电势，其峰值可达几千伏，威胁人身安全，或造成仪表，保护装置、互感器二次绝缘损坏。另一方面原绕组磁化力使铁芯磁通密度过度增大，可能造成铁芯强烈过热而损坏。电流互感器及其回路油纸绝缘型ＳＦ６气体绝缘型缠绕固体绝缘型环氧固体绝缘型电流互感器铭牌ALF和FSALF：准确限值系数5P40FS：仪表保安系数，等于额定仪表限值一次电流/额定一次电流；额定仪表限值一次电流：是在额定负荷下，复合误差大于等于10%的最小一次电流，FS越小，仪表越安全。电流互感器的变比备用情况下如何短接？P1C2C1P2电流互感器一次绕组外部接线图P1C2C1P2电流互感器一次绕组并联外部接线图P1C2C1P2电流互感器一次绕组串联外部接线图P1P2S1S2S3-0+电流互感器极性的测试方法一测试接线：开关在合闸瞬间，若指针向“+”偏，而拉开开关瞬间指针向“-”偏时，则P1、S1是同名端，电流互感器是减极性。电流互感器极性的测试方法二用电压法测试如果CT变比为2400/5=480/1；从CT二次K1、K2加电压48V（小于饱和电压的一半）测量CT一次P1、P2应当为0.1VP1对K1端子应当为47.9VP1对K2端子应当为48.1V

一般指向被保护设备，比如线路保护指向线路，变压器保护指向变压器，母线保护可以指向线路也可指向母线，一般选择指向线路。

互感器的P1侧指向母线侧。有小瓷套，提高绝缘水平。安装、更换电流互感器时不能只考虑电缆的长度。

电流互感器的极性电流互感器二次出线端子电流互感器的误差励磁电流的存在造成了误差检验误差的手段是通过伏安特性试验、负载测试及综合计算。电流互感器的二次电流和负载阻抗满足欧姆定律。绕组到底能传变出多高的电压是关键点。伏安特性试验时的二次电流（励磁电流）和短路电流倍数成比例关系。励磁电流和额定电流倍数m的关系

10%误差情况下：励磁电流为10A时，负载电流为90A，也就是当励磁电流为1Ie时，二次电流为9Ie；励磁电流1A，二次额定电流为9A，二次总的电流为10A，相当于额定电流的2倍；所以当二次额定电流为5A时就有m=10Ie/5=2Ie5%误差情况下：励磁电流为5A时，负载电流为95A，也就是当励磁电流为1Ie时，二次电流为19Ie；励磁电流1A，二次额定电流为19A，二次总的电流为20A，相当于额定电流的4倍；所以有m=20Ie/5=4Ie

10%误差校核方法一1）收集数据：保护类型、整定值、变比和电流互感器接线方式2）测量电流互感器二次绕组直流电阻R2，以代替电流互感器二次绕组漏阻抗Z2，110~220kV的电流互感器取R2=Z2，35kV贯穿式电流互感器取3R2=Z2.3)用伏安特性法测试U=f（Ie）曲线，分别求出励磁电压、励磁阻抗、电流倍数、允许负载的数值。E=U-Iez2

Ze=E/Iem10=10Ie/I2N=2Ie

zen=E/（9Ie）-z24)求计算电流倍数mca

(1)纵差保护mca=

Krel为考虑非周期分量影响后的可靠系数，采用速饱和变流器的为1.3，不带速饱和变流器的取2(2)限时速断保护mca=Krel为可靠系数，取1.1；Kcon电流互感器接线系数5）实测电流互感器二次负载三相法和单相法6）计算电流互感器二次负载三相短路Z=ZL+ZK

两相短路Z=ZL+ZK

单相接地Z=2ZL+ZK+ZK,0

若二次负载采用2ZL+ZK+ZK,0，计算电流倍数应采用单相接地电流值；若采用ZL+ZK，则应取相间短路电流值。哪种情况严重，采用哪种组合方式。7）分析结果根据计算电流倍数，找出m10倍数之对应允许阻抗值zen，然后将实测阻抗值按最严重的短路类型换算成Z，当Z≤zen时为合格。10%误差校核方法一（续）拐点电压法5P10的含义标称准确限制电流倍数：当二次回路所带负载为额定阻抗时，并且一次电流达额定电流的标称倍数时，电流互感器的铁芯处于极限饱和边缘，此时的误差刚好能维持在误差限值以下（如5%以下），此时的二次回路极限电动势

E0=KmI2N(ZH+Z)

式中：Km允许误差时的电流倍数；I2N电流互感器二次额定电流；ZH电流互感器二次额定负载；Z电流互感器内部阻抗伏安特性曲线中的拐点电压Ug的概念就是二次回路极限电动势E0

KX=

10%误差校核方法二直观法判断电流互感器误差可以用直观判断试验法检查电流互感器与保护定值的配合是否满足误差要求：

A1A2IIABC220VI直观法（续）

可用试验的方法直观地判断电流速断保护是否会因电流互感器饱和而造成速断保护拒动：调节自耦变压器3增大电流，直到通入继电器的电流IJ,也就是电流表A2的读数等于速断保护的动作电流Idz为止，若电源回路的电流表A1的读数I不大于1.1IJ，即不大于1.1倍电流表A2的读数，就说明电流互感器未饱和，可以满足要求。电流互感器不满足误差要求时的措施1）增大二次电缆截面2）串接备用电流互感器使允许负载增大1倍3）改用伏安特性较高的二次绕组4）提高电流互感器变比容量的概念

S=VI=I2

R比如某CT的变比为300/5，容量为30VA，10P20就表示额定电压为30/5=6V，额定负载为6/5=1.2欧拐点电压至少应为20*6=120V，当拐点电压低于120V时，就不合格。

现场中低压侧的CT往往特性不满足要求，例如：下良站的10KVCT。铭牌上标明为20VA，10P10;伏安特性应在40V以上，但实际测量只有18V。要求厂家全部更换。

电流互感器的伏安特性试验目的1）了解电流互感器的磁化特性，判断是否满足误差要求2）是目前可以发现匝层间短路唯一可靠的方法，特别是二次绕组短路圈数很少时。注意事项

1）整个升压过程要平稳，防止电压摆动，如某一点电压摆动，应均匀下降电压至零，另行升压，防止因剩磁使电流读数不准。2）用工频方法测试特性时，电压不能加的太高，否则容易击穿CT的绝缘。最危险的情况是电压正在上升过程中，试验电源突然消失。（1）实测的伏安特性曲线与过去或出厂的伏安特性曲线比较，电压不应有显著降低。饱和的拐点不应有显著的变化（2）当电流互感器被测绕组有匝间短路时，其励磁特性曲线在开始部分电压较正常的略低。如下图所示：IU123曲线1是正常情况下的伏安特性曲线曲线2是匝间短路（1匝）下的伏安特性曲线曲线3是匝间短路（2匝）下的伏安特性曲线伏安特性曲线对比电流互感器的饱和稳态饱和暂态饱和电流互感器的升流验证变比及回路的正确要注意备用绕组的检查该有的有，该没有的没有注意检查接地线中是否有电流电流不要太大注意将母差电流回路封好电流回路应防止的问题回路开路两点接地极性错误保护绕组与仪表绕组交叉使用两点接地电流回路错误接线案例案例1：备用绕组短接时，误认为1S1和1S3为绕组的二次引出线。结果造成备用绕组开路。可以通过核对接线和升流试验发现。升流试验时对备用绕组测试要到位。也要求在施工过程中将备用绕组引至端子箱，方便测量。互感器厂家配线错误，CT二次本应当是星形接线，现在却成了角形。我们可以看出在做A、C相升流试验时，从CT二次获得的电流均正常。B相CT升流时C411却有电流，不正常。但因为B411在端子排短接，按照习惯性思维可能漏掉检查C411电流，使错误发现不了。此时如果能亲自核对一下CT的二次接线则很容易就能发现端倪。案例2：案例3：D点松动时造成的现象是A、B相CT高阻抗运行，变比及相位发生错误。可以通过升流试验，带负荷测向量发现。案例4：保护A相与仪表A相错误电缆芯线对错。我们通常的做法是保护电流与仪表电流共用一根电缆，仪表电流在保护屏转接至控制屏，这样可以节省一根长电缆。如果发生如图所示的故障我们能否检查出来？由于极性不同，带负荷测向量时能够发现，如果极性相同的话带负荷也不能发现此类隐患。案例4(续)：

A相CT回路升流时电流流向如图。可见由于保护电流回路与仪表电流回路的N回路在同一地点打连且接地，在一次加电流时二次回路中测得的电流大小均正常。

请大家讨论解决方案案例5

当天检修人员因故对C相CT更换。保护人员做试验时，一次导线未进行连接。晚上送电后测向量时发现C相电流比正常少一半，停电后发现C相一次导线距离太近，导致电流分流电流互感器的开路开路电压有多高？二次电流不为0的开路开路后的处理

开路引起保护动作

220kV变电站110kV侧为双母线接线方式，1#主变仅带XG线一条110kV线路运行（如图）。某日XG线路末端发生A相接地故障，XG线路保护启动的同时XD变电站110kV母差保护A相出口动作，110kVII母线失压。故障录波显示A相短路电流5160A（XG线变比600/5、主变中压侧变比1200/5，母差保护为许继WMZ-800型）、母联变比1200/5，母差保护A相差动电流12A。检查过程现场检查母差保护软硬件无异常，传动母差保护动作正确，所接变比及极性正确。测量主变中压侧和母联TA二次回路直流电阻正常，XG线