电流互感器

电流互感器基本介绍作用电流互感器（Current transformer 简称CT）[1]的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。

如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。

使用1）电流互感器的接线应遵守串联原则：即一次绕阻应与被测电路串联，而二次绕阻则与所有仪表负载电流互感器串联2）按被测电流大小，选择合适的变化，否则误差将增大。

同时，二次侧一端必须接地，以防绝缘一旦损坏时，一次侧高压窜入二次低压侧，造成人身和设备事故3）二次侧绝对不允许开路，因一旦开路，一次侧电流I1全部成为磁化电流，引起φm和E2骤增，造成铁心过度饱和磁化，发热严重乃至烧毁线圈；同时，磁路过度饱和磁化后，使误差增大。

电流互感器在正常工作时，二次侧近似于短路，若突然使其开路，则励磁电动势由数值很小的值骤变为很大的值，铁芯中的磁通呈现严重饱和的平顶波，因此二次侧绕组将在磁通过零时感应出很高的尖顶波，其值可达到数千甚至上万伏，危及工作人员的安全及仪表的绝缘性能。

另外，二次侧开路使二次侧电压达几百伏，一旦触及将造成触电事故。

因此，电流互感器二次侧都备有短路开关，防止二次侧开路。

在使用过程中，二次侧一旦开路应马上撤掉电路负载，然后，再停电处理。

一切处理好后方可再用。

4）为了满足测量仪表、继电保护、断路器失灵判断和故障滤波等装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段断路器、母线断路器、旁路断路器等回路中均设2～8个二次绕阻的电流互感器。

对于大电流接地系统，一般按三相配置；对于小电流接地系统，依具体要求按二相或三相配置5）对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。

例如：若有两组电流互感器，且位置允许时，应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中6）为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧7）为了减轻发电机内部故障时的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。

为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。

互感器原理在供电用电的线路中电流电压大大小小相差悬殊从几安到几万安都有。

为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。

电流互感器就起到变流和电气隔离作用。

较早前，显示仪表大部分是指针式的电流电压表，所以电流互感器的二次电流大多数是安培级的（如5A等）。

现在的电量测量大多数字化，而计算机的采样的信号一般为毫安级（0-5V、4-20mA等）。

微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。

微型电流互感器也有人称之为“仪用电流互感器”。

（“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器，一般用于扩大仪表量程。

）微型电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作，变压器变换的是电压而微型电流互感器变换的是电流罢了。

如图绕组N1接被测电流，称为一次绕组（或原边绕组、初级绕组）；绕组N2接测量仪表，称为二次绕组（或副边绕组、次级绕组）。

微型电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比，叫实际电流比K。

微型电流互感器在额定工作电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比，用Kn表示。

Kn=I1n/I2n微型电流互感器大致可分为两类，测量用电流互感器和保护用电流互感器。

接线方式电流互感器的接线方式按其所接负载的运行要求确定。

最常用的接线方式为单相，三相星形和不完全星形（图4a、b、c）。

电流互感器电流互感器接线方式电流互感器接线方式额定变比和误差互感器的额定变比KN指电压互感器的额定电压比和电流互感器的额定电流比。

前者定义为原边绕组额定电压U1N与副边绕组额定电压U2N之比；后者则为额定电流I1N与I2N之比。

即KN=U1N/U2N（对电压互感器）KN=I1N/I2N（对电流互感器）电压（或电流）互感器原边电压（或电流）在一定范围内变动时，一般规定为0.85～1.15U1N （或10～120%I1N），副边电压（或电流）应按比例变化，而且原、副边电压（或电流）应该同相位。

但由于互感器存在内阻抗、励磁电流和损耗等因素而使比值及相位出现误差，分别称为比差和角差。

比差为经折算后的二次电压（或二次电流）与一次电压（或一次电流）量值大小之差对后者之比，即fU 为电压互感器的比差，fI 为电流互感器的比差。

当KNU2>U1（或KNI2>I1）时，比差为正，反之为负。

对没有采取补偿措施的电压互感器，比差为负，角差一般为正值，比差的绝对值和角差均随电压的增大而减小；铁心饱和时，比差与角差均随电压的增大而增大。

对于没有采取补偿措施的电流互感器，比差为负值，角差为正值，比差的绝对值和角差均随电流增大而减小。

采用补偿的办法可以减小互感器的误差。

一般通过在互感器上加绕附加绕组或增添附加铁心，以及接入相应的电阻、电感、电容元件来补偿。

常用的补偿法有匝数补偿、分数匝补偿、小铁心补偿、并联电容补偿等。

编辑本段选择户外型电流互感器1电流互感器选择与检验的原则1）电流互感器额定电压不小于装设点线路额定电压2）根据一次负荷计算电流IC选择电流互感器变化3）根据二次回路的要求选择电流互感器的准确度并校验准确度4）校验动稳定度和热稳定度。

2电流互感器变流比选择电流互感器一次额定电流I1n和二次额定电流I2n之比，称为电流互感器的额定变流比，Ki=I1n/I2n≈N2/N1。

式中，N1和N2为电流互感器一次绕组和二次绕组的匝数。

电流互感器一次侧额定电流标准比（如20.30、40、50、75.100、150(A）、2Xa/C）等多种规格，二次侧额定电流通常为1A或5A。

其中2Xa/C表示同一台产品有两种电流比，通过改变产品顶部储油柜外的连接片接线方式实现，当串联时，电流比为a/c，并联时电流比为2Xa/C。

一般情况下，计量用电流互感器变流比的选择应使其一次额定电流I1n不小于线路中的负荷电流（即计算IC）。

如线路中负荷计算电流为350A，则电流互感器的变流比应选择400/5。

保护用的电流互感器为保证其准确度要求，可以将变比选得大一些。

表1电流互感器准确级和误差限值电流互感器准确级和误差限值3电流互感器准确度选择及校验所谓准确度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。

中国电流互感器的准确度和误差限值如表1所示，对于不同的测量仪表，应选用不同准确度的电流互感器。

准确度选择的原则：计费计量用的电流互感器其准度为0．2～0．5级；用于监视各进出线回路中负荷电流大小的电流表应选用1．0—3．0级电流互感器。

为了保证准确度误差不超过规定值，一般还校验电流互感器二次负荷（伏安），互感器二次负荷S2不大于额定负荷S2n，所选准确度才能得到保证。

准确度校验公式：S2≤S2n。

二次回路的负荷l：取决于二次回路的阻抗Z2的值，则：S2=I2n2︱Z2︱≈I2n2（∑︱Zi︱+ RWl+RXC）或S2V1≈∑Si+I2n2（RWl+RXC）式中，Si、Zi为二次回路中的仪表、继电器线圈的额定负荷和阻抗，RXC为二次回路中所有接头、触点的接触电阻，一般取0．1Ω，RWL为二次回路导线电阻，计算公式化为：RWL=LC/（r×S）。

式中，r为导线的导电率，铜线r=53m/（Ωmm2），铝线r=32m（Ωmm2），S为导线截面积（mm2），LC为导线的计算长度（m）。

设互感器到仪表单向长度为L1，则：L1互感器为星形接LC=L1两相V形接线2L1一相式接线继电保护用的电流互感器的准确度常用的有5P和l0P。

保护级的准确度是以额定准确限值一次电流下的电流互感器最大复合误差ε%来标称的（如5P对应的ε%=5%）。

所谓额定准确限值一次电流即一次电流为额定一次电流的倍数（n=I1/I1n），也称为额定准确限值系数。

即要求保护用的电流互感器在可能出现的范围内，其最大复合误差不超过ε%值。

电流互感器ε%误差曲线校验步骤：⑴按照保护装置类型计算流过电流互感器的一次电流倍数⑵根据电流互感器的型号、变比和一次电流倍数，在10%误差曲线上确定电流互感器的允许二次负荷⑶按照对电流互感器二次负荷最严重的短路类型，计算电流互感器的实际二次负荷⑷比较实际二次负荷与允许二次负荷。

如实际二次负荷小于允许二次负荷，表示电流互感器的误差不超过10%误差：1）增大连接导线截面或缩短连接导线长度，以减小实际二次负荷2）选择比较大的电流互感器，减小一次电流倍数，增大允许二次负荷3）将电流互感器的二次绕组串联起来，使允许二次负荷增大一倍。

4电流互感器动稳定度和热稳定度校验厂家的产品技术参数中都给出了动稳定倍数Kes和热稳定倍数Kt，因此按下列公式分别校验动稳定和热定度即可。

1）动稳定度校验Kes×I1N≥iSh2）热稳定度校验（KtI1n)2t≥I⑶∞tima式中，t为热稳定电流时间。

测量用电流互感器电流互感器在测量交变电流的大电流时，为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流（中国规定电流互感器的二次额定为5A或1A），另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。

电流互感器就起到变流和电气隔离作用。

它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器，电流互感器将高电流按比例转换成低电流，电流互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等。

正常工作时互感器二次侧处于近似短路状态，输出电压很低。

在运行中如果二次绕组开路或一次绕组流过异常电流（如雷电流、谐振过电流、电容充电电流、电感启动电流等），都会在二次侧产生数千伏甚至上万伏的过电压。

这不仅给二次系统绝缘造成危害，还会使互感器过激而烧损，甚至危及运行人员的生命安全。

电流互感器1次侧只有1到几匝，导线截面积大，串入被测电路。

2次侧匝数多，导线细，与阻抗较小的仪表(电流表/功率表的电流线圈）构成闭路。

电流互感器的运行情况相当于2次侧短路的变压器，忽略励磁电流，安匝数相等I1N1=I2N2 电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比，叫实际电流比I1/I2=N2/N1=k。

励磁电流是误差的主要根源。

测量用电流互感器的精度等级0.2/0.5/1/3,1表示变比误差不超过±1%，另外还有0.2S和0.5S 级。

保护用电流互感器的精度等级5P/10P ，10P标示复合误差不超过10%。

保护用电流互感器保护用电流互感器主要与继电装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电保护用电流互感器路，以保护供电系统的安全。

保护用微型电流互感器的工作条件与测量用互感器完全不同，保护用互感器只是在比正常电流大几倍几十倍的电流时才开始有效的工作。