电流互感器原理与选择培训讲义

第5章电气设备及载流导体5.5

电流互感器教学目的：电流互感器的原理、作用、分类、误差及接线。

重点：互感器的工作原理及接线方式

难点：误差分析

概述电流、电压互感器称为仪用变压器，其主要作用是：使仪表、继电器与电路绝缘。扩大仪表、继电器的使用范围。

电流互感器是将一次侧的大电流，按比例变为适合通过仪表或继电器使用的，额定电流为5A的变换设备。1．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）。它的工作原理和变压器相似。电流互感器一、二次电流之比称为电流互感器的额定互感比。（5-5-1）式中——一次线圈的额定电流，A；——二次线圈的额定电流，5A。

2、互感器的作用：广泛应用于电压等级的交流电路中，是一、二次设备之间的重要联络元件，其作用：（1）变压或变流，正确反应一次系统的运行状态；（2）隔离高压，保证工作人员安全；（3）使二次元件标准化、小型化，方便遥测；（4）安装方便，便于实现集中管理和远方监控测量。

3、工作特点：1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少；故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关；2）电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。3）运行中的电流互感器二次回路不允许开路，否则会在开路的两端产生高电压危及人身安全或使电流互感器发热损坏。

（开路的危害：∵，∴＝0时危害：（1）φ↑↑→ｄφ／ｄｔ↑↑→ｅ2↑↑103～104V，将危及二次元件和人身安全；（2）φ↑↑→铁芯饱和→磁滞涡流↑↑→热烧毁；（3）剩磁→测量不准确。）

4、误差采用继电保护的方法分析（1）电流误差：

（2）相位误差：－与之间的夹角5、准确度等级和额定容量（1）电流互感器的准确度等级：表4－110％误差曲线是指在保证电流互感器误差不超过10％的条件下，一次电流倍数n与电流互感器允许最大二次负载阻抗的关系曲线。（2）电流互感器的额定容量：

由于电流互感器的二次电流为标准值，故其容量也常用额定二次阻抗来表示。电流互感器的接线形式指的是电流互感器与测量仪表或保护继电器之间的连接形式。

三相完全星形接线两相不完全星形接线

6、接线（1）完全星形接线：测三相电流，用于不对称或380／220V电路。适用于三相四线制及中性点直接接地的三相三线制线路，供测量及保护用。三相三完全星形接线可以准确反映三相中每一相的真实电流。该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路和单相接地短路。（2）两相两继电器不完全星形接线可以准确反映两相的真实电流。该接线方式应用在6～10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。不完全星形接线：广泛用于小接地短路电流系统。两相V形适用于中性点不接地的三相三线制线路。供测量三相电流和电能，并可接过电流保护装置。

（3）两相接差动式接线反映两相差电流。该接线特点是U、W相电流互感器接成电流差式，通过继电器的电流是U、W相电流互感器二次侧电流差。该接线方式应用在6～10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路、小容量电动机保护、小容量变压器保护。两相差接线：用于励磁或自动装置中。两相差接线适用于中性点不接地的三相三线制线路。供接过电流保护装置之用。

（4）单相接线在三相负荷平衡时，可以用单相电流反映三相电流值，主要用于测量电路。a）单相接线：测一相电流，用于三相对称电路。适用于负荷平衡的三相线路，供测量电流或接过负荷保护装置。单相接线

（5）两相三完全星形接线中流入第三个继电器的电流是。该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。

两相三完全星形接线

电流互感器在接线中应注意以下内容：1）电流互感器的二次侧在使用时绝对不可开路。使用过程中拆卸仪表或继电器时，应事先将二次侧短路。安装时，接线应可靠，不允许二次侧安装熔丝；2）二次侧必须有一端接地。防止一、二次侧绝缘损坏，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全；3）接线时要注意极性。电流互感器一、二次侧的极性端子，都用字母表明极性。4）一次侧串接在线路中，二次侧的继电器或测量仪表串接。

7．电流互感器的负载要求（1）电流互感器的准确级电流互感器根据测量时误差的大小而划分为不同的准确级。准确级是指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大误差。（2）电流互感器10％误差曲线电流互感器的10％误差曲线就是在保证电流互感器误差不超过±10％的条件下，一次电流的倍数n与电流互感器允许最大二次负载阻抗的关系曲线。

对于保护用电流互感器来说，其复合误差限值为10%。生产厂家给出电流互感器的误差为10%时一次电流倍数K1（即I1/I1N）与最大允许二次负荷阻抗|Z2al|的关系曲线。

|Z2al|≥|Z2|

电流互感器满足保护的10%误差要求的条件为

（3）电流互感器的额定容量电流互感器的额定容量系指电流互感器在额定二次电流和额定二次阻抗下运行时，二次线圈输出的容量。（4-11-4）

由于电流互感器的二次电流为标准值（5A或1A），故其容量也常用额定二次阻抗来表示。因电流互感器的误差和二次负荷有关，故同一台电流互感器使用在不同准确级时，会有不同的额定容量。电流互感器对负载的要求就是负载阻抗之和不能超过互感器的额定二次阻抗值。

8、分类和结构

1）电磁式电流互感器的分类

(1）按安装地点可分为户内式和户外式。20kV以下制成户内式；35kV及以上多制成户外式。

(2）按安装方式可分为穿墙式、支持式和装入式。穿墙式装在墙壁或金属结构的孔中，可节约穿墙套管；支持式则安装在平面或支柱上；装入式是套在35kV及以上变压器或多油断路器油箱内的套管上，故也称为套管式。

（3）按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式等。干式用绝缘胶浸渍，适用于低压户内的电流互感器；浇注式利用环氧树脂作绝缘，多用于35kV及以下的电流互感器；油浸式多为户外型。（4）按一次绕组匝数可分为单匝和多匝式。（5）新型电流互感器按高、低压部分的耦合方式，可分为无线电电磁波耦合、电容耦合和光电耦合式，其中光电式电流互感器性能更佳。新型电流互感器的特点是高低压间没有直接的电磁联系，使绝缘结构大为简化；测量过程中不需要消耗很大能量；没有饱和现象，测量范围宽，暂态响应快，准确度高；重量轻、成本低。2）电流三互感三器的三结构（1三）单匝三式结三构有三贯穿三式（三一次三绕组三为单三根铜三管或三铜杆三）和三母线三式（三以母三线穿三过互三感器三作为三一次三绕组三）。（2三）额三定电三流在三40三0A三以下三采用三多匝三式。三多匝三式接三结构三可分三为线三圈式三、“三8三”字三型和三“U三”字三型。三“8三”字三型绕三组结三构的三电流三互感三器，三只用三于3三5～三11三0k三V电三压级三。2三20三kV三“U三”字三型绕三组电三流互三感器三，在三11三0k三V及三以上三的高三压电三流互三感器三中得三到广三泛的三应用三。在同三一回三路中三，往三往需三要数三量很三多的三电流三互感三器，三高压三电流三互感三器常三由多三个没三有磁三联系三的独三立铁三芯和三二次三绕组三与共三用的三一次三绕组三组成三同一三电流三比、三多二三次绕三组的三电流三互感三器。三对于三11三0k三V及三以上三的电三流互三感器三，常三将一三次绕三组分三成几三组，三通过三切换三来改三变绕三组的三串、三并联三，以三获得三2～三3种三互感三比。高压三电流三互感三器多三制成三两个三铁芯三和两三个副三绕组三的型三式，三分别三接测三量仪三表和三继电三器，三满足三测量三仪表三和继三电保三护的三不同三要求三。电流三互感三器供三测量三用的三铁芯三在一三次侧三短路三时应三该容三易饱三和，三以限三制二三次侧三电流三增长三的倍三数；供继三电保三护用三的铁三芯，三在一三次侧三短路三时不三应饱三和，三使二三次侧三的电三流与三一次三侧的三电流三成正三比例三增加三。5.三5.三2三电三流互三感器三的选三择电流三互感三器按三以下三条件三选择三：(1三)选三择额三定电三压和三额定三电流(2三)确三定装三置类三别和三结构(3三)确三定准三确度三级(4三)校三验二三次负三荷或三容量按装三置地三点的三条件三和额三定电三压，三一次三电流三、二三次电三流三（5三A〕三，准三确级三等选三择。1）三选型三：根三据配三置地三点、三安装三方式三等选三型。6～三10三kV三——三（户三内式三）可三采用三LA三、L三QJ三、L三DZ三、L三FC三、35三kV三——三LR三（装三入D三L）三LC三W-三35三（油三浸式三瓷绝三缘）2）三∪e三≥∪三ewI1三e≥三Ig三ma三x电流三互感三器二三次侧三所接三实际三负荷三Z2或容三量S2不超三过该三准确三度级三下的三最大三允许三负荷三ZN2或容三量SN2，即三：或式中三：ZN2、SN2——三电流三互感三器某三一准三确度三级的三允许三负荷三和容三量。Z2、S2——三电流三互感三器二三次侧三所接三实际三负荷三和容三量。电流三互感三器动三稳定三校验电流三互感三器的三动稳三定性三倍数三Kes是指三电流三互三感器三允许三短时三极限三通过三电流三峰值三与电三流互三感器三一次三侧额三定电三流峰三值之三比，三即：电流三互感三器的三动稳三定性三校验三条件三为：5.三5.三3三电三流互三感器三的校三验电流三互感三器热三稳定三性校三验电流三互感三器的三热稳三定倍三数Kt是指三在规三定时三