电流互感器教案

1、电流互感器教案内容：介绍互感器作用、原理、分类、等相关知识。 目的：对互感器有个初步的了解并能正确的进行选型、使用。了解新产品 课型：新课题。 所需课时：2课时 教学重点：压变、流变的原理及区别教学内容： 第一节 概述互感器是电力系统中测量仪表、继电保护和自动装置等二次设备获取相关电气一次设备回路信息的传感器。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压（110、1003、50V）和小电流（5、1、0.5A），其一次侧接在一次系统，二次侧接二次系统。通常，测量仪表与继电保护和自动装置工作状态不同，分别接在互感器不同的二次回路中。（如：保护、测量、计量） 一、互感器的作用是： （1）使高压装

2、置与测量仪表和继电器在电气方面很好的隔离，保证工作人员的安全。 （2）使测量仪表和继电器标准化和小型化，并可采用小截面电缆进行远距离测量。 （3）当电路上发生短路时，保护测量仪表的电流线圈，使它不受大电流的损害。 （4）能使用简单而经济的标准化仪表和继电器，并使二次回路接线简单。 为了确保工作人员在接触测量仪表和继电器时的安全，互感器的每一个二次绕组必须有一可靠的接地。以防绕组间绝缘损坏而使二次部分长期存在高电压。 互感器包括电流互感器和电压互感器两大类，主要是电磁式的。电容式电压互感器，在超高压系统中被广泛应用。非电磁式的新型互感器，如光电耦合式、电容耦合式及无线电电磁波耦合式电流互感器目前

3、使用不多。第二节 电磁式电流互感器一、电磁式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，用TA或CT表示）。它的工作原理与变压器相似，其原理接线如图所示。1电流互感器铁芯；2次绕组；3二次绕组；4电流表；5电流继电器；6用电负荷其特点有：（1）一次绕组串联在被测电路中，匝数很少。一次绕组中的电流完全取决于被测电路的电流，而与二次电流无关。 （2）二次绕组匝数多，且所串联的仪表或继电器的电流线圈阻抗很小，所以正常运行时，电流互感器接近于在短路状况下工作。 二、电流互感器的变比及误差 （1）电流互感器一、二次额定电流之比，称为电流互感器的额定变（流）比Ki ，

4、可表示为 Ki=IN1/IN2N2/N1I1/I2 式中 N1、N2：一、二次绕组匝数 （2）由于铁芯中产生磁通，铁芯的发热和交变励磁以及二次绕组和二次回路导线的发热，电流变换消耗能量，使一次电流I1与I2在数值和相位上都有差异，即测量结果有误差。这种误差通常用分为电流误差和相位误差。 电流误差，由二次绕组测得的一次电流近似值kiI2与一次电流实际值II之差，对一次电流实际值的百分比，称为电流误差，即 fi(KiI2I1)/I1 ×100% （113） 并规定KiI2I1时，电流误差为正，反之为负。 相位误差。二次电流I2旋转180°后与一次电流Il的夹角i称为角误差，并规

5、定I2超前I1时，i为正值；反之为负值。 三、电流互感器的准确级和额定容量 1、电流互感器的准确级 电流互感器的误差大小，集中反映在励磁电流I0的大小，而I0 的大小除与电流互感器的铁芯材料、结构有关外，还与一次电流及二次负荷有关。电流互感器误差曲线如图113所示，根据测量时误差的大小，电流互感器划分为不同的准确级。我国电流互感器准确值和误差限值如图113所示 2.电流互感器的额定容量 电流互感器的额定容量SN2是指电流互感器在额定二次电流IN2 电流互感器10%误差曲线和额定二次阻抗ZN2下运行时，二次绕组输出的容量 SN2= I2N2×ZN2 由于电流互感器的二次电流为标准值（5

6、A或 1A），故其容量常用额定二次阻抗来表示。3保护型准确级 保护用电流互感器按用途可分为稳态保护用（P）和暂态保护用（TP）两类。稳态保护用电流互感器的准确级常用的有5P和10P。保护级的准确级是以额定准确限值一次电流的最大复合误差来标称的，所谓额定准确限值一次电流是一次电流为额定一次电流的倍数。也称为额定准确限值系数。图113所示为在保证电流误差不超过10%的条件下，一次电流的倍数n（I1/IN1）与允许最大二次负载阻抗Z2L的关系曲线。 四、电流互感器二次侧开路的影响 电流互感器正常工作时二次侧接近于短路状态，当Z2L=，即二次绕组开路，电流互感器由正常短路工作状态变为开路工作状态，I2

7、0，励磁磁通势由正常为数甚小的I0N1骤增为I1N1，由于二次绕组感应电动势是与磁通的变化率d/dt成正比的，因此，二次绕组将在磁通过零前后，感应产生很高的尖顶波电动势，如图114所示，其值可达数千甚至上万伏（与电流互感器额定互感比及开路时一次电流值有关）将危及工作人员人身安全、损坏仪表和继电器的绝缘。由于磁感应强度骤增，会引起铁芯和绕组过热。此外，在铁芯中还会产生剩磁，使互感器准确级变低。因此，当电流互感器一次绕组通有（或可能出现）电流时，二次绕组是不允许开路的。五、电流互感嚣的分类和结构 1电流互感器的分类 （1）按安装地点分为户内式和户外式。35KV以下电压级一般为户内式。 （2）按安装

8、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，可节省穿墙套管；支持式，安装在平面或支柱上；装入式，套在35KV及以上变压器或多油断路器油箱内的套管上，故也称套管式。 （3）按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式和气体绝缘式。干式的适合于低压户内使用；浇注式用环氧树脂作绝缘；适合于35KV及以下电压级户内用；油浸式多用于户外型设备；气体绝缘式通常用空气、六氟化硫作绝缘，特别是六氟化硫气体绝缘适用于高电压等级。 （4）按一次绕组匝数可分为单匝式和多匝式。 单匝式又分为本身没有一次绕组（如母线型、套管型或钳型）和有一次绕组（如一次绕组做成U形或杆形）；多匝式可分为线圈型、8字型等。 2

9、电流互感器的结构 电流互感器通常由铁芯，一、二次绕组及相应的绝缘、瓷套、二次接线盒等组成。额定电流在400A以下通常采用多匝式；单匝式“U”字形绕组的电流互感器，由于采用圆筒式电容串结构绝缘，电场分布均匀，在110KV及以上电压等级得到广泛应用。 有一种电流互感器，它具有多个没有磁联系的独立铁芯，所有铁芯上的一次绕组是公共的，而每个铁芯上都有一个二次绕组，构成一个多绕组电流互感器。多个二次绕组可有相同或不同变比、不同或相同准确级。 对于110KV及以上的电流互感器，为了适应一次电流的变化和减少产品的规格，常将一次绕组分成几组，通过绕组的串、并联，以获得23种变比。 六、电流互感器的极性及接线方

10、式 1电流互感器的极性 电流互感器的极性按减极性原则标准，如图115所示。当一次侧电流I1由L1流向L2，二次侧电流I2 ，在二次绕组内部从K2流向K1，在二次负荷中从K1流向K2时，规定L1和kl为同极性端（L2和K2亦为同极性端）。 2电流互感器的接线方式 电流互感器常用的接线方式如图116所示 图116（a）所示为一相式接线方式。电流表通过的电流为一相的电流，通常用于负荷平衡的三相电路中。 图116（b）所示为两相V形接线方式，也叫不完全星形接线，公共线中流过的电流为两相电流之和，所以这种接线又叫两相电流和接线，由IaIcIb可知，二次侧公共线中的电流，恰为未接互感器的B相的二次电流，因此这种接线可接三只电流表，分别测量三相电流，所以广泛应用于无论负荷平衡与否的三相三线制中性点不接地系统中，供测量或保护用。 图116（c）所示为两相电流差接线方式。该