电流互感器课件

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2010年5月30日

第三章互感器的原理、构造及误差

一）电磁式电流互感器的工作原理

电流互感器的主要结构和工作原理类同于变压器。

电磁式电流互感器原理图电流互感器的一次绕组匝数N1很少，串接于被测电路中，因此，一次绕组中的电流I1完全取决于待测电路的负载大小，而不受二次电流I2的影响，这是电流互感器与变压器相区别的重要特点。二次绕组匝数N2较多，它所连接的仪表和继电器的电流线圈阻抗很小，故电流互感器正常工作情况近于短路状态下运行。二、电流互感器（TA）电流互感器额定变比Kn是表示互感器特性的技术参数。额定变比的定义是指一、二次额定电流比

因为一次绕组额定电流己标准化，二次绕组额定电流统一为5A、1A或0.5A，所以电流互感器额定变比己标准化。Kn还可以近似地表示为互感器二次与一次绕组的匝数比，即式中：N1、N2---一、二次绕组匝数由上式可知，利用匝数比值不同，可将电网上大电流I1变成小电流I2，即2、电流互感器的结构"8"字型线圈结构的TA1--一次绕组；2--一次绕组绝缘；3—二次绕组绝缘单匝式电流互感器的优点是结构简单、尺寸小、价格低廉，其内部电动力不大，热稳定也容易借选择原电路导体截面来保证。其主要缺点是一次电流较小时，一次安匝I1N1与激磁安匝I0N1相差不大，故误差较大，因此，额定电流在400A以下多采用多匝式。右图为"8"字型线圈结构的电流互感器。一次绕组套住带环的铁芯的二次绕组，构成两个相互套着的环，形如"8"字。由于"8"字线圈电场不均匀，故只用于35～1lOkV电压级。

右图是22OkV

“U”字型绕组电流互感器。U字型绕组采用电容式结构，主绝缘全部包在一次绕组上，由于电场分布均匀和绝缘包制实行机械化，目前在1lOkV及以上高压电流互感器中得到广泛的应用。

U字型线圈电流互感器1－油箱;2一二次绕组;3－环型铁芯及二次绕组；4-压圈式卡接装置;5一U字型一次绕组;6-瓷套；7-均压护罩;8-贮油箱;9--一次绕组切换装置;10--一次出线端子;11-呼吸器三）电流互感器的型号

电流互感器的型号表达方式比较复杂，常用的符号表示大体上是：：□□□□-□第一位：L—电流互感器；第二位：Q—线圈式；D—单匝贯穿式；A—穿墙式；B-支持式；M—母线式；F—复（多）匝式；Y—低压；C—瓷箱式；X或J—零序接地保护用。第三位：W—户外式；C—瓷绝缘；G—改进型；S—塑料注射绝缘或速饱和的；

J或Z—浇注绝缘；K—塑料外壳绝缘；L—电缆电容型；（M—母线式）。第四位：B—保护级；D—差动保护用。第五位：L—铝导体；D或C或B—差动保护用第六位：电压等级（KV）第二位后若有Q—加强型；J—加大容量。

例：LFCD—10/400

瓷绝缘多匝穿墙式电流互感器，用于差动保护，额定电压10KV，变流比400/5；

LYM-0.5型

母线型低压电流互感器，额定电压0.5KV。LDC一l0型电流互感器1一原线圈；2－瓷套管；3－法兰盘；4一封闭外壳;5、5‘一副线圈接线板；6－螺帽LMC一l0型母线式电流互感器1、1‘一副线圈接线板；2－母线支持板；3－用来引入母线的孔；4一法兰盘；5一封闭外壳；6－绝缘套管LCM－l10型支柱绝缘电流互感器（a）线圈结构；（b）外形

1一原线圈；2一原线圈绝缘；3一副线圈及铁芯电流互感器五）电流互感器的准确级和额定线圈容量

1、电流互感器的准确级

电流互感器按照测量时误差的大小可分为0.2、0.5、1、3和10五个等级,B为保护级。

不同准确度电流互感器的适用范围:0.2级的只用于实验室的精密测量;0.5～1级的多用于发电厂和变电站中的盘式电气测量仪表;0.5级的用于发电机、变压器、厂用及出线等回路中的电度表；3级和10级的用于一般的测量和某些继电保护装置。

电流互感器的额定容量S2n，系指电流互感器在二次额定电流I2n和额定二次阻抗Z2n下运行时，二次绕组输出的容量，即一般电流互感器二次额定电流为5A或lA，于是上式可写成或上式表示电流互感器额定容量和二次阻抗之间只差一个系数，所以，额定容量常用额定二次阻抗来表示。由于电流互感器的误差和二次阻抗有关，因此，同一台电流互感器使用在不同的准确级时，会有不同的额定容量。如某一台电流互感器用在0·5级工作时，其额定二次阻抗为0·4Ω，而在准确级为1时，其二次阻抗为0·6Ω。2、电流互感器的额定容量五）电流互感器的接线

图(a)所示的单相接线，常用在三相三线对称的负荷系统中，当各相负荷平衡时，可在一相中装电流互感器，测量一相的电流。图(b)为星形接线，可测量三相负荷电流，监视每相负荷的不对称情况。图(C)是不完全星形接线，可用来测量平衡负荷和不平衡负荷的三相系统中的各相电流，当只需取A、C两相电流时，例如，三相二元件功率表或电能表，便可用不完全星形接线，流过公共导线上的电流为A、C两相电流的向量和，即

六）电流互感器使用中的注意事项

电流互感器在运行中，二次绕组必须可靠地进行保护接地，以确保人身和设备安全。此外，应该特别注意的是:电流互感器在运行中二次绕组不允许开路，否则，二次绕组中将会产生高压，击穿绝缘、击毁设备，甚至危及人身安全。

电流互感器二次不许开路的原因分析：(1)电流互感器的二次绕组所接的皆是电流表、电能表和功率表的电流线圈以及继电器电流线圈，这些线圈的电阻是相当小的，故电流互感器基本处于短路状态下工作。(2)电流互感器一次绕组中的电流是其所接设备的负载电流，该电流不受电流互感器二次负荷的影响。在正常工作状态下，即电流互感器二次绕组接有仪表和继电器电流线圈时，一次绕组中电流所建立的磁通Φ1被二次绕组中电流所建立的磁通Φ2所抵消，如此Φ1和Φ2在铁芯中的合成磁通为：

Φ0＝Φ1－Φ2

其值较小，因此Φ0在电流互感器二次绕组中所建立的感应电势不高。(3)当二次绕组开路时，Φ2消失，而一次绕组中的数值不受影响，故Φ1值不变，因此铁芯中的磁通值Φ0＝Φ1，其值很大，将会在二次绕组中建立峰值高达几千甚至上万伏的高电势，导致绝缘损坏。七）电流互感器常见故障与处理1、电流互感器的常见故障(1)过热现象。(2)内部有放电声或引线与外壳之间有火花放电现象。

(3)内部声音异常。

(4)充油式电流互感器严重漏油。

(5)外绝缘破裂放电。八）电流互感器的开路故障1、开路故障的后果

电流互感器二次开路，由于磁饱和，使铁损增大而严重发热，绕组的绝缘会因过热而被烧坏。还会在铁芯上产生剩磁，使互感器误差增大。另外，电流互感器二次开路，二次电流等于零，仪表指示不正常，保护可能误动或拒动。保护可能因无电流而不能反映故障，对于差动保护和零序电流保护等，则可能因开路时产生不平衡电流而误动作。3、开路故障的查找可从以下几个方面来进行查找

(1)回路仪表指示异常降低或为零。(2)电流互感器本体有无噪声、振动等不均匀的声音。(3)电流互感器本体有无严重发热，有无异味、变色、冒烟等。(4)电流互感器二次回路端子、元件线头等有无放电、打火现象。(5)继电保护发生误动作或拒绝动作。(6)仪表、电能表、继电器等冒烟烧坏。

以上现象，是检查发现和判断开路故障的一些线索。正常运行中，一次负荷不大，二次无工作，且不是测量用电流回路开路时，一般不容易发现。

4、开路故障的处理

检查处理电流互感器二次开路故障，应注意安全，尽量减小一次负荷电流，以降低二次回路的电压。应戴线手套，使用绝缘良好的工具，尽量站在绝缘垫上。同时应注意使用符合实际的图纸，认准接线位置。(1)发现电流互感器二次开路，应先分清故障属哪一组电流回路、开路的相别。对保护有无影响。(2)尽量减小一次负荷电流。(3)尽快设法在就近的试验端子上，将电流互感器二次短路，再检查处理开路点。(4)若短接时发现有火花，说明短接有效。故障点就在短接点以下的回路中，可进一步查找。(5)若短接时没有火花，可能是短接无效。故障点可能在短接点以前的回路中，可以逐点向前变换短接点，缩小范围。(6)在故障范围内，应检查容易发生故障的端子及元件，检查回路有工作时触动过的部位。(7)对检查出的故障，能自行处理的，如接线端子等外部元件松动、接触不良等，可立即处理，然后投入所退出的保护。(8)若是不能自行处理的故障(如继电器内部)，或不能自行查明故障，应汇报上级派人检查处理(先将电流互感器二次短路)，(9)在短接故障电流互感器的试验端子时，操作人员应穿绝缘靴，带好绝缘手套，注意安全。十）电流互感器的异常检查(1)电流互感器各接头有无发热及松动现象。(2)