电流互感器的设计
油浸式电流互感器油位监测系统设计
Power Electronics •电力电子Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 225【关键词】油浸式电流互感器 高油位红外发射器 绝缘油 监测1 引言油浸式电流互感器是电力系统的主要设备之一，在电力系统中起着举足轻重的作用。
油浸式电流互感器油位监测系统设计文/夏永平 王明油浸式电流互感器作为变压器重要附件之一，其可靠性直接影响变压器的安全运行。
2017年新疆电网发生了三起750千伏高压套管故障异常事件，由于发现及时，未造成重大电网事故，否则后果不堪设想。
因此，开展油浸式电流互感器状态在线监测迫在眉睫。
由于油浸式电流互感器结构的特殊性，目前针对油浸式电流互感器的有效带电检测或在线监测手段几乎没有，如能采取一种简单有效的在线监测方式在油浸式电流互感器故障前及时发现缺陷，并采取有效措施，将能避免重大事故的发生。
当油浸式电流互感器内部压力超出一定限值时发出报警信号，及时采取有效措施处理措施，将能避免油浸式电流互感器故障发生，油浸式电流互感器的结构示意图如图1所示。
电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。
电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。
它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中。
油浸式电流互感器与其他绝缘形式的互感器相比较，传导均与、易修复、可恢复性强、结构简单，一般被用于户外使用。
但是，油浸式电流互感器在户外使用时安装在高处，人们用肉眼很难观测到油位的情况，而且油浸式电流互感器使用时间久后，灰尘增多，难以通过油浸式电流互感器上的油位观察窗看清里面油的多少，再加上长时间使用的渗油、漏油问题，如果不能及时补绝缘油将可能带来电力事故。
2 油浸式电流互感器结构本项目设计的油浸电流互感器结构主要采用绝缘纸包扎，以变压器油浸渍作为产品绝缘，以金属外壳作为容器，以瓷套作为产品的外绝缘。
零序电流互感器和剩余电流互感器的异同及设计
零序电流互感器和剩余电流互感器的异同及设计零序电流互感器和剩余电流互感器的异同及设计一、引言在电力系统中，电流互感器是一种非常重要的设备，用于测量电流的大小和方向，保护电力系统的安全和稳定运行。
而零序电流互感器和剩余电流互感器作为电流互感器的两种特殊类型，其设计和运用也呈现出不同的特点。
本文将就零序电流互感器和剩余电流互感器的异同及设计进行深入探讨。
二、零序电流互感器的特点及设计1. 零序电流互感器的作用零序电流互感器是一种用于测量系统中零序电流的互感器，其主要作用是检测系统中的接地故障、漏电和电流不平衡等问题，确保系统的安全运行。
2. 零序电流互感器的设计原理零序电流互感器的设计原理主要是通过差动电流变比和相位角差来实现零序电流的测量。
其设计需要考虑电流变比、绝缘强度、频率响应等因素，以保证测量的准确性和稳定性。
3. 零序电流互感器的特点零序电流互感器具有灵敏度高、响应快、频率范围广等特点，适用于各种类型的电力系统，并且能够准确测量系统中的零序电流。
三、剩余电流互感器的特点及设计1. 剩余电流互感器的作用剩余电流互感器是一种用于测量系统中剩余电流的互感器，其主要作用是检测系统中的接地故障，保护系统的安全运行。
2. 剩余电流互感器的设计原理剩余电流互感器的设计原理主要是通过测量系统中的零序电流，从而实现对剩余电流的测量。
其设计需要考虑电流变比、绝缘强度、频率响应等因素，以保证测量的准确性和稳定性。
3. 剩余电流互感器的特点剩余电流互感器具有灵敏度高、抗干扰能力强、安全可靠等特点，适用于各种类型的电力系统，并且能够准确测量系统中的剩余电流。
四、零序电流互感器和剩余电流互感器的异同1. 设计原理零序电流互感器和剩余电流互感器在设计原理上具有相似之处，都是通过测量电流变比和相位角差来实现电流的测量，但在应用场景和要求上存在一些差异。
2. 作用零序电流互感器主要用于测量系统中的零序电流，以检测系统中的接地故障和漏电等问题；而剩余电流互感器则主要用于测量系统中的剩余电流，以检测接地故障和保护系统的安全运行。
简述电流互感器的设计
简述电流互感器的设计电流互感器是一种专门用作变换电流的特种变压器。
互感器的一次绕组串联在电力线路中，线路电流就是互感器的一次电流，互感器的二次绕组外部回路接有测量仪器、仪表或继电保护、自动控制装置。
电力线路中的电流各不相同，通过电流互感器一、二次绕组匝数的配置，可以将不同的线路电流变成较小的标准电流值，一般是5A或1A，这样可以减小仪表和继电保护、控制装置传递信息。
1.1.2电流互感器的分类1．按用途分（1）测量用电流互感器（或电流互感器的测量绕组）。
在正常工作电流范围内，向测量、计量等装置提供电网的电流信息。
（2）保护用电流互感器（或电流互感器的保护绕组）。
在电网故障状态下，向继电保护等装置提供电网故障电流信息。
2．按绝缘介质分（1）干式电流互感器。
由普通绝缘材料经浸漆处理作为绝缘。
（2）浇注式电流互感器。
用环氧树脂或其他树脂混合材料浇注成型的电流互感器。
（3）油浸式电流互感器。
由绝缘纸和绝缘油作为绝缘，一般为户外型。
目前我国在各种电压等级均为常用。
（4）气体绝缘电流互感器。
主绝缘由SF6气体构成。
3．按电流变换原理分（1）电磁式电流互感器。
根据电磁感应原理实现电流变换的电流互感器。
（2）光电式电流互感器。
通过光电变换原理以实现电流变换的电流互感器，目前还在研制中。
4．按安装方式分（1）贯穿式电流互感器。
用来穿过屏板或墙壁的电流互感器。
（2）支柱式电流互感器。
安装在平面或支柱上，兼做一次电路导体支柱用的电流互感器。
（3）套管式电流互感器。
没有一次导体和一次绝缘，直接套装在绝缘的套管上的一种电流互感器。
（4）母线式电流互感器。
没有一次导体但有一次绝缘，直接套装在母线上使用的一种电流互感器。
5．按一次绕组匝数分（1）单匝式电流互感器。
大电流互感器常用单匝式。
（2）多匝式电流互感器。
中、小电流互感器常用多匝式。
6．按二次绕组所在位置分（1）正立式。
二次绕组在产品下部，是国内常用结构型式。
（2）倒立式。
(完整word版)电流互感器设计
电流互感器设计1 互感器设计目的及意义 (2)2 电流互感器总体设计 (3)2.1 电流互感器类型选取 (3)2.2 电流互感器各部件设计 (4)2。
2.1 铁芯及绕组设计 (4)2.2.2 外绝缘套管设计 (4)2。
2。
3 复合绝缘子设计 (5)2。
2。
4 出线套管内绝缘设计 (6)2.2.5 屏蔽设计 (6)2。
2.6 密封结构设计 (7)2.2.7 互感器其他部件及标准件 (7)2.3 1100KV电流互感器总体装配图 (7)2.3.1 画各部件三维图 (7)2。
3.2 装配体绘制及总质量估算 (7)2。
3.3 装配体材料清单 (7)2.3.4 装配体电场和机械性能模拟分析 (7)3 单件电流互感器组装 (8)3.1 原材料的购买及检验 (8)3。
2 原材料的处理 (9)3。
3 线圈的缠绕 (9)3.4 环氧套管的浇注及修整 (9)3.5 电流互感器的装配 (9)1 互感器设计目的及意义电流互感器是一种专门用作变换电流大小的特殊变压器.由于发电和用电的不同需要,线路上的电流大小不一，而且相差悬殊。
若要直接测量这些大小不一的电流，就需要制作相应等级的仪表,给仪表制造带来极大困难。
此外，有些高压线路直接测量也是非常危险的。
而电流互感器可以把不同等级的电流，按不同的比例，统一成大小相近的电流.电力系统用互感器是将电网高电压、大电流的信息传递到低电压、小电流二次侧的计量、测量仪表及继电保护、自动装置的一种特殊变压器，是一次系统和二次系统的联络单元，其一次绕组接入电网，二次绕组分别与测量仪表、保护装置等互相连接。
互感器与测量仪表和计量装置配合，可以测量一次系统的电压、电流和电能；与继电保护和自动装置配合，可以构成对电网各种故障的电气保护和自动控制.互感器的好坏,直接影响到电力系统测量、计量的准确性和继电保护装置动作的可靠性。
随着电力工业建设的迅速发展，电力系统输电容量不断扩大,远距离输电迅速增加，电网电压等级逐渐升高，对电流互感器的电压等级及设备技术参数提出了更高的要求。
电流互感器的设计
第三步：计算副边匝数：
选一个合适的匝数 Ns ：原则如下： Ns 增加，电流互感器的误差减小，取样电阻上的损耗也 减小，但绕组的制作变得困难，成本提高。
第四步：计算原副边的线经
dp =
4 Iprms 4 I srms ， ds = π J π J
第五步：决定取样电阻和去磁稳压管参数： R =
vo ip ( peak )
Ns ， vz ≥
d max( vo + 0.7) 1 − d max
第六步：选择铁芯参数： 根据法拉第定律： vo + 0.7 = Ns
所以： Ac × B max
Ac × ∆B Ac × Bm = Ns ∆t dTs
=
vo + 0.7 d max ×10 8 Ns × fs
电流互感器的设计
电流互感器的设计
张兴柱 博士 第一步：绘制互感器的电流、电压和磁密波形；
i p (t )
dT
s
Ts
is(t)
vs(t )
i p(t )
H ( t)
Vz
Vo
i p(t )
Vz V o
B (t )
BmBiblioteka − Vz１ＴNs
R
Ns R
第二步：根据电流互感器的特点，选择
（1） ：高 µ 材料的铁芯，使激磁电流最小； （2） ：为加工方便，原副边匝数要少。原边取一匝。
如是：则检查电流取样误差，如不是，则选一个大一点的铁芯，使上述不等式满足。 （2） ：检查电流误差：
-- 计算副边激磁电感： Lm
= µr
=
N s 2 × Ac × 0.4π ×10 − 8 ( H ) lm
-- 计算激磁电流平均值： im -- 计算电流误差： α
互感器设计其它知识
互感器设计其它知识互感器是一种电磁设备，用于测量和转换电流和电压信号。
它主要由一对线圈组成，通过电磁感应原理将电流或电压信号转化为与之成正比的输出信号。
互感器主要用于电能计量、电力设备保护和控制以及电力系统的安全运行。
一、互感器的基本原理互感器的原理是根据法拉第电磁感应定律，即当被测电流通过互感器的一侧线圈时，会在另一侧的线圈中产生感应电动势。
互感器的工作原理如下：1.磁通耦合：互感器的一侧线圈（一般称为一次线圈）和另一侧线圈（一般称为二次线圈）之间通过铁芯实现了磁通的耦合。
当一次线圈中有电流流过时，会在二次线圈中产生磁通，并感应出电压信号。
2.极性关系：互感器的一次线圈和二次线圈的绕组方向决定了二者之间的极性关系，即电流和电压之间的相位关系。
3.基本参数：互感器的主要参数包括变比、精度等。
变比是指一次线圈的电流和二次线圈的电流之间的比值，精度则表示了互感器输出信号与被测电流的测量误差。
二、互感器的分类根据互感器测量的物理量不同，可以将互感器分为电流互感器和电压互感器。
1.电流互感器：电流互感器用于测量和转换电流信号。
它的一次线圈一般通入待测电流，而二次线圈则输出与之成正比的电流信号。
2.电压互感器：电压互感器用于测量和转换电压信号。
它的工作原理和电流互感器类似，通过一次线圈输入待测电压，而二次线圈输出与之成正比的电压信号。
根据互感器的用途和结构不同，还可以将互感器分为：1.动态互感器：动态互感器主要用于测量连续变化的电流或电压信号，改变测量对象的物理参数时需要更新输出结果。
2.静态互感器：静态互感器主要用于测量稳定的电流或电压信号，其输出结果不随被测物理参数的变化而变化。
三、互感器的设计要点要设计出满足特定要求的互感器，需要考虑以下几个要点：1.变比：根据实际需要确定互感器的变比，即一次线圈电流与二次线圈电流之间的关系。
变比的选择需考虑被测电流或电压的范围，以及测量精度等要素。
2.线圈绕组：互感器的线圈绕组应合理设计，以避免诱导电磁场间的相互干扰。
电流互感器设计与计算
电流互感器设计与计算电流互感器（Current Transformer，简称CT）是一种用于测量和保护电力系统中电流的装置。
它通过将高电压侧的电流转换成低电压侧的电流，使得电流测量和保护设备能够安全可靠地使用。
在电流互感器的设计中，主要考虑以下几个方面：一是额定电流的选择，即根据实际需求确定电流互感器的额定一次电流。
一般情况下，电流互感器的额定一次电流应根据所测量的电流范围来确定，一般选择在被测电流的60%~120%范围内。
二是磁路设计，即通过设计合适的磁路结构，使得电流互感器能够满足测量和保护的要求。
常见的磁路结构有环形磁路和磁链式磁路，设计时需要考虑磁路的饱和和磁通分布等因素。
三是绕组设计，即通过设计合适的绕组结构和参数，使得电流互感器能够实现理想的变比和相位误差。
绕组设计需要考虑绕组的匝数、铜导体的断面积和长度等因素。
对于电流互感器的计算，主要包括变比计算和额定一次电流计算。
变比计算是根据所需的额定一次电流和二次电流来确定电流互感器的变比。
变比计算公式为变比=二次电流/额定一次电流。
例如，如果所需的额定一次电流为1000A，二次电流为5A，则变比为5/1000=1/200。
额定一次电流计算是根据电流互感器的额定二次电流和变比来确定其额定一次电流。
额定一次电流计算公式为额定一次电流=二次电流/变比。
例如，如果电流互感器的额定二次电流为5A，变比为1/200，则额定一次电流为5/(1/200)=1000A。
除了变比和额定一次电流的计算，还需要考虑电流互感器的负荷和准确度等参数。
负荷是指电流互感器在额定一次电流下的阻抗大小，一般以VA为单位。
负荷的选择应根据所需的测量和保护精度来确定。
准确度是指电流互感器的测量误差，一般以百分比形式表示。
准确度的选择应根据具体应用场景和精度要求来确定。
电流互感器的设计和计算是一个综合考虑多个因素的过程，包括额定电流的选择、磁路设计、绕组设计等。
通过合理的设计和准确的计算，可以实现电流互感器的可靠工作和精确测量。
电流互感器培训资料PPT课件
与测量仪表或保护装置相连，提 供标准电流信号，通常采用绝缘 铜线绕制。
一次绕组
与高压系统直接相连，通常采用 绝缘铜线绕制。
绝缘结构
保证一次绕组和二次绕组之间的 电气隔离，通常采用油纸绝缘或 环氧树脂浇注绝缘。
设计要点与规范
温升与热稳定性
合理设计散热结构和选用耐热材 料，确保互感器在长时间运行时 的温升和热稳定性满足要求。
故障诊断方法和技术手段
外观检查
检查互感器外观是否完好，有无 明显变形、裂纹或放电痕迹。
绝缘电阻测试
采用兆欧表测试互感器绝缘电阻 ，判断绝缘性能是否良好。
空载电流测量
测量互感器空载电流，判断铁芯 是否存在故障。
二次回路检查
检查二次回路接线是否紧固、接 触是否良好，排除二次回路故障
。
故障处理措施和预防措施
准确级
根据测量或保护要求选择合适的 准确级，如0.2级、0.5级等。
05
04
03
02
01
绝缘性能
根据电力系统绝缘水平选择合适 的绝缘材料和结构，确保互感器 具有良好的绝缘性能。
负载能力
考虑二次侧负载的大小和性质， 确保互感器在带载时仍能保持准 确的传变特性。
额定电流与额定电压
根据电力系统参数选择合适的额 定电流和额定电压等级。
电流互感器培训资料PPT课件
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目录
• 电流互感器基本概念与原理 • 电流互感器结构与设计 • 电流互感器制造工艺与质量控制 • 电流互感器安装、调试与运行维
护 • 电流互感器故障诊断与处理 • 电流互感器行业发展趋势及挑战
01
电流互感器基本概念与原理
定义及作用
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CT设计计算说明
I1n-----额定一次电流
I2n-----额定二次电流
A S----铁芯截面积;cm2
L C----平均磁路长;cm
N K----控制匝数
N L----励磁匝数
r2-----二次绕组的电阻
L2*N2
r2=ρ55 ，Ω
S2
式中ρ55-----导线在55℃时的电阻系数, Ω·mm2/m，铜导线ρ55=0.02 ; ρ75=0.0214 L2-------二次绕组导线总长, m ;
N2-------二次绕组匝数;
S2--------二次绕组的导线截面积, mm2 。
X2----二次绕组的漏电抗; X2选取
当I1n≤600A 时X2≈0.05～0.1Ω
I1n≥600A 时X2≈0.1～0.2Ω
Z2 ----二次绕组组抗Z2=√r22+ X22
U2 ----二次绕组组抗压降U2=I0×Z2; V
U0 ----二次绕组端电U0=U2+E2JG; V
E2JG----二次极限感应电势;V
(IN)1n------额定一次安匝
(IN)2n------额定二次安匝
N1n---------一次绕组额定匝数
N2n---------二次绕组额定匝数
W2n---------额定二次负荷标称值
Z2n---------额定二次负荷; Z2n= W2n/ I2n2{例50(V A)/5(A)2=2}
Z2min-------最小二次负荷; Z2min=1/4 Z2n
R2n --------额定二次负荷有功分量; R2n=Z2n cosφ2=0.8Z2n,Ω
R2min ------最小二次负荷有功分量; R2min=Z2min cosφ2=0.8Z2min,Ω
X2n --------额定二次负荷的无功分量;X2n=Z2n cosφ2=0.6Z2n
X2min ------最小二次负荷的无功分量;X2min=Z2min cosφ2=0.6Z2min
R2ε--------二次回路总电阻; R2ε= r2+R2n;Ω
R2εmin ------二次回路最小电阻; R2εmin= r2+R2min;Ω
X2ε--------二次回路总电抗; X2ε=X2+X2n;Ω
X2εmin ------二次回路最小电抗; X2εmin= X2+X2minn;Ω
α----------二次回路阻抗角; α= arctg X2ε/ R2ε= tg -1(X2ε/ R2ε)；（ο)
α----------二次回路阻抗角; α= arctg X2εmin/ R2εmin= tg -1X2εmin/ R2εmin；（ο) Z2ε--------二次回路总阻抗; Z2ε=√R2ε2+X2ε2;Ω
Z2εmin-------二次回路总阻抗; Z2εmin=√R2εmin2+X2εmin2;Ω
I1/ I1n(%) 额定一次电流百分数
对准确级为0.1∽1级额定二次负荷时列 5 ,20 ,100 ,120 ;四个数
最小二次负荷时列120 一个数对准确级为3或5级额定二次负荷时列50, 120 二个数
最小二次(IN)0---负荷时列120 一个数对保护级只在额定二次负荷时列100 一个数
I2--------对应额定一次电流百分数的二次电流
E2------与二次电流相对应的二次绕组感应电势E2=I2Z2ε或E2=I2Z2εmin , V
B------对应不同E值的铁芯磁通密度
45×E2
B= ,T 1T(特斯拉)=104GS(高斯)
N2n×Ac
(IN)0/cm---单位长度的励磁磁势根据磁通密度B按选定铁芯材料的磁化曲线查出(IN)0----铁芯总的励磁磁势(IN)0=(IN)0/cm×L C
θ(ο)----铁芯的损耗角,跟据磁通密度B或单位长度的励磁磁势(IN)0/cm由磁化曲线查出。
εin(%)----电流误差εin(%)={(IN)0/ (IN)1}sin(α+θ)×100
εb(%)----电流误差补偿值εb(%)=(N2n-N2)/ N2n×100
εi(%)----补偿后的电流误εi(%)=εin(%)+εb(%)
δi(' )-----相位差δi(' )={(IN)0/ (IN)1}cos(α+θ)×3440
εc(%)----复合误差当额定准确限值一次电流下的磁通密度限制在1.6T以下忽略励磁电流和二次电流中的高次谐波则εc(%)=√εc2+δi2δI的单位是厘弧(crad) Q P--------保护绕组准确级标称值
K P--------保护绕组准确限值系数
F S---------测量绕组仪表保安系数
I2nba----测量级额定仪表保安电流= F S×I1n
在此电流下复合误差应大于或等于F S值(%)
此时计算二次极限感应电势=√(R2n+r2)2+(X2n+X2)2×F S×I2n式r2中为75℃值I1nbh----保护级额定准确限值一次电流=准确限值系数×I1n在此电流下复合误差应小于5%(5P时)或10%(10P时)计算时还要放有一定的余量如取4%或8%
准确限值系数取值:5P15时为15;10P30时为30
此时计算二次极限感应电势=√(R2n+r2)2+(X2n+X2)2×准确限值系数×I2n式r2中为75℃值
铁芯性能控制数据计算
㈠测量级
1 选5%I1n和20% I1n两点的磁通密度入表中(磁通密度不得低于0.005T)
2 将对应的(IN)0/cm读取列入表中
3 选择励磁线圈匝数
4计算励磁电流,即电源输入到励磁线圈的电流I0={(IN)0/cm}×L C/励磁匝数调整磁通密度或励磁匝数达到I0在电流表上读数准确
5 选择控制线圈匝数
6 计算控制线圈感应电势=控制匝数×铁芯净面积×磁通密度/0.045,mV
用平均值电压表测量的感应电势应不大于计算值
㈡保护级
1 选额定准确限值一次电流一个点的磁通密度列入表中
2 将对应的(IN)0/cm读取列入表中
3 选择励磁线圈匝数
4计算励磁电流,即电源输入到励磁线圈的电流I0={(IN)0/cm}×L C/励磁匝数调整磁通密度或励磁匝数达到I0在电流表上读数准确
5 选择控制线圈匝数
6 计算控制线圈感应电势=控制匝数×铁芯净面积×磁通密度/0.045,mV
用平均值电压表测量的感应电势应不小于计算值。