學(xué)習(xí)電流互感器 筆記

1、 電流互感器的基礎(chǔ)知識(shí)一、電流互感器的參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)值、用途。實(shí)際電流比 K=I1/I2 (1)額定電流比 Kn=I1n/I2n (2)額定一次電流標(biāo)準(zhǔn)值 單位（A）15101520304050607510016015020031530040050063060080075010001251200160015002000250031503000400050006300600080007500100001250012000160001500020000250003150040000500006300080000額定一次電流標(biāo)準(zhǔn)值(儀用電流互感器)還有：0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.3

2、50.5、0.5、0.75、1.5、2、2.5、3、4、7.5、8、25、80、120、250。單位（A）額定一次電流還有小于0.1A的標(biāo)準(zhǔn)值：0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.04、0.05、0.075。單位（A）額定二次電流標(biāo)準(zhǔn)值為5A，1A，還有0.5A。微機(jī)用的額定二次電流標(biāo)準(zhǔn)為0.1A，0.05A。額定電流比表示方式：根據(jù)式（2）Kn=I1n/I2n 電流變比一般表示為.100/5、10/5、5/5、0.1/5、.10/1、5/1、.5/0.05.當(dāng)略去誤差不計(jì)時(shí)，實(shí)際電流比就等于額定電流比。 K=Kn=I1n/I2n (4) *由此可見，電流互感器銘牌標(biāo)明電

3、流比為100/5，不僅說明互感器二次電流乘上20倍就等于一次電流，而且還說明互感器一次繞組允許長期通過的電流為100A。所以電流比100/5不能寫成20/1，這是因?yàn)?0/1是說明互感器的額定一次電流為20A，額定二次電流為1A。100/5與20/1的比值雖然相同，但實(shí)際意義不同。測量用電流互感器的用途：1、 用來測量高壓線路上的電流和功率，起絕緣隔離作用，保證操作人員和儀表的安全。2、 用來測量高壓或低壓線路上的大電流和大功率，在二次線路上使用統(tǒng)一的5A測量儀表。測量用電流互感器的三個(gè)要求：1、 絕緣必須可靠，以保證安全；2、 必須有一定的測量準(zhǔn)確度；3、 儀表保安系數(shù)Fs較小。電流互感器的

4、準(zhǔn)確級(jí)：0.01級(jí)、0.02級(jí)、0.05級(jí)、0.1級(jí)、0.2級(jí)、0.5級(jí)、1級(jí)、3級(jí)、5級(jí)。額定儀表保安電流：測量用電流互感器在額定二次負(fù)荷下，其復(fù)合誤差不大于10時(shí)的最小一次電流值。儀表保安系數(shù)：額定儀表保安電流與額定一次電流的比值。保護(hù)用電流互感器的用途：保證系統(tǒng)正常供電及保護(hù)系統(tǒng)貴重設(shè)備。當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)線路上的電流劇增，保護(hù)用電流互感器輸出一定大小的劇增電流，給繼電器等保護(hù)裝置供電，使繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，切斷故障線路。保護(hù)用電流互感器的三個(gè)要求1、絕緣必須可靠，以保證安全；2、必須有足夠大的準(zhǔn)確限值系數(shù)；3、必須有足夠大的熱穩(wěn)定性 和動(dòng)穩(wěn)定性。保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)： 5P

5、級(jí)、10P級(jí)等。額定準(zhǔn)確限值一次電流：保護(hù)用電流互感器在額定負(fù)載下，能夠滿足準(zhǔn)確級(jí)為5P或10P要求的最大一次電流。準(zhǔn)確限值系數(shù)：額定準(zhǔn)確限值一次電流與額定一次電流的比值。額定短時(shí)熱電流：在二次繞組短路的情況下，電流互感器在一秒內(nèi)能夠承受而且無損傷的一次電流有效值。額定動(dòng)穩(wěn)定電流：在二次繞組短路的情況下，電流互感器能承受其電磁力的作用而且無電器或機(jī)械損傷的一次電流峰值。保護(hù)用電流互感器最長用的有以下三種：1、 過負(fù)荷保護(hù)電流互感器。用來保護(hù)線路過負(fù)荷。2、 差動(dòng)保護(hù)電流互感器。過去稱D級(jí)。用來保護(hù)變壓器內(nèi)部故障。3、 接地保護(hù)電流互感器。（也叫零序電流互感器）。過去稱J級(jí)。用來保護(hù)單向或兩相接

6、地。2、 電流互感器的容量電流互感器的容量：是指電流互感器在額定電流和額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)二次所輸出的容量。 (Sn=I2nU2） 單位為伏安（VA）。額定容量Sn和額定負(fù)載Zn之間的關(guān)系： Sn=I2nZn (5)一般電力系統(tǒng)所用的電流互感器額定二次電流I2n=5A，所以 Sn=5*Zn=25Zn (6) *說明電流互感器的額定容量與額定負(fù)載之間只差一個(gè)系數(shù)。額定二次負(fù)荷的標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)定為： 5、10、15、20、30、40、50、60、80、100VA。對(duì)于額定二次電流為5A的電流互感器，其額定負(fù)荷的阻抗對(duì)應(yīng)為： Zn=Sn/I2n=Sn/25 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.

7、6、2.0、2.4、3.2、4.0。額定負(fù)荷不足5A的額定二次負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)值規(guī)定為： 0.25、0.5、1、2、2.5VA 對(duì)于額定二次電流為1A的電流互感器，其額定負(fù)荷的阻抗對(duì)應(yīng)為： 0.25、0.5、1、2、2.5。 對(duì)于額定二次電流為0.5A的電流互感器，其額定二次負(fù)荷的阻抗對(duì)應(yīng)為 1、2、4、8、10。 對(duì)于額定二次電流為0.1A和0.05A時(shí)的電流互感器，其額定二次負(fù)荷阻抗為：50、100。 電流互感器額電壓：是指一次繞組所接線路上的電壓。因?yàn)橐淮卫@組串聯(lián)在線路上，所以電流互感器的額定電壓不是一次繞組兩端的電壓，而是一次繞組對(duì)二次繞組或?qū)Φ氐慕^緣電壓。 *電流互感器的額定電壓只是說明本身

8、的絕緣強(qiáng)度，與電流互感器的容量沒有任何關(guān)系。*電流互感器二次繞組電壓： U2=I2*Z2 。*在線路上改變電流互感器二次負(fù)荷時(shí)，二次電流基本不變；但二次繞組的電壓隨著二次負(fù)荷成正比變化。電流互感器一次繞組兩端電壓也相應(yīng)隨著二次繞組電壓正大或減小。 *因?yàn)?，電流互感器一次繞組電壓和二次繞組電壓時(shí)隨著二次負(fù)荷的改變而改變。又因?yàn)?，電流互感器運(yùn)行在短路狀態(tài)，繞組的內(nèi)阻抗壓降很大，導(dǎo)致一次繞組電壓與二次繞組電壓的比例關(guān)系不完全是固定不變的。所以，所有的電流互感器都不標(biāo)明一次繞組和二次繞組電壓。 *在電力系統(tǒng)中所用的電流互感器，電流比都大于1。一次繞組電壓一般都小于二次繞組電壓。電流互感器的額定電壓，按

9、著線路上額定電壓規(guī)定為：0.5、10、15、20、35、60、110、220、330KV等電壓等級(jí)。各種電壓等級(jí)電流互感器的電流規(guī)格額定電壓KV0.51015-2035額定一次電流A5-250005-6000800-1500015-1500額定電壓KV60110220330額定一次電流A20-60075-2000300-1200300-12003、 電流互感器的基本結(jié)構(gòu) （略） 電流互感器的誤差和計(jì)算1、 沒有誤差時(shí)的電流互感器（假設(shè)電流互感器的鐵芯不消耗能量）電流互感器計(jì)算的基本公式根據(jù)能量守恒定律 ： E1I1=E2I2 (7)電磁感應(yīng)原理 ： E1/ E2=W1/W2 （8）將式（8）代

10、入式（7）得 ： K=I1/I2=W2/W1 （9） *式（9）是沒有誤差時(shí)電流比與匝數(shù)比的關(guān)系。即電流互感器一次二次電流與一次二次匝數(shù)成反比 。 由式（9）還可以得到 ： I1W1=I2W2 （10）安匝數(shù)：電流與匝數(shù)的乘積，單位為安匝（A）。也叫安匝數(shù)。 *可見一臺(tái)電流互感器的一次安匝數(shù)等于二次安匝數(shù)。例、一臺(tái)電流互感器，二次額定電流為5A，一次繞組25匝，二次繞組150匝，求它的電流比？解： K=I1/I2=W2/W1 K=W2/W1=150/25=30/5 故這臺(tái)電流互感器的電流比為30/5。如把這臺(tái)電流互感器的電流比改成50/5，它的一次繞組要改成多少匝？解： I1W1=I2W2 W

11、1=I2W2/I1=5*150/50=（15匝） 故一次繞組改為15匝。例、一臺(tái)600/5母線型電流互感器，二次繞組有多少匝？解：母線型，即一次繞組1匝。 K=I1/I2=W2/W1 W2 =KW1 W2=KW1=600/5*1=120（匝） 故二次繞組為120匝。假如，這臺(tái)600/5的母線型電流互感器，如果要當(dāng)150/5用，一次繞組需穿多少匝？解：這臺(tái)母線型電流互感器一次安匝數(shù) I1W1 =600*1=600（安匝）當(dāng)一次電流為I1=150A時(shí)，根據(jù)安匝數(shù)相等，W1=600/150=4（匝）同理，還可以列出不同一次繞組穿心匝數(shù)下的電流比穿心匝數(shù)12346812-電流比600/5300/520

12、0/5150/5100/575/550/5-例如、LH37型，0.2級(jí)電流互感器二次繞組有兩種安匝數(shù)：750安匝，1000安匝。這時(shí)一次繞組一種匝數(shù)，就有兩種電流比。雙安匝數(shù)的匝數(shù)與電流比一次繞組匝數(shù)10255010025050010001500電流比安匝數(shù)750安匝1000安匝75/5100/530/540/515/520/57.5/510/53/54/51.5/52/50.75/51/50.5/5-在表中當(dāng)一次繞組為1500匝時(shí)，對(duì)于1000安匝，其電流比為0.666/5，一次電流不是額定電流，故不用。750/1000=3/4 75/100=3/4，-山西省互感器研究所HL-11型5500

13、0/5電流互感器電流比銘牌一次電流一次接線二次接線一次電流一次接線二次接線500040003000250020001500125012001000LaLb=1K1K11K1K10K1K8K1K7K1K6K1K5K1K4K1K3K1K2250200L1L2K1K4K1K2150100756050L1L3K1K8K1K6K1K5K1K3K1K2403025201510L1L4K1K10K1K8K1K7K1K6K1K5K1K2800750600500400300L1L2K1K10K1K9K1K8K1K7K1K6K1K57.55L1L5K1K4K1K2La Lb L1 L2 L3 L4 L5K1 K2

14、 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11（1）因?yàn)長aLb=1，即穿心一匝，所以根據(jù)一匝的一次繞組就可以求出相應(yīng)的二次繞組匝數(shù)。 I1W1=I2W2 W2=I1W1/I2 K1K2為1000安匝，故W1-2=1000/5=200匝 K1K3為1200安匝，故W1-3=1200/5=240匝 K1K4為1250安匝，故W1-4=1250/5=250匝 K1K5為1500安匝，故W1-5=1500/5=300匝 K1K6為2000安匝，故W1-6=2000/5=400匝 K1K7為2500安匝，故W1-7=2500/5=500匝 K1K8為3000安匝，故W1-8=3000/5=

15、600匝 K1K10為4000安匝，故W1-10=4000/5=800匝 K1K11為5000安匝，故W1-11=5000/5=1000匝（2）再求一次繞組匝數(shù)。 根據(jù)W1/W2=I2/I1 L1L2/K1K10=I2/I1=5/800, 所以L1L2的匝數(shù)W21=5/800*W1-10 =5/800*800=5匝 L1L3/K1K8=5/150， 所以L1L3的匝數(shù)W31=5/150*600=20匝 L1L4/K1K10=5/40， 所以L1L4的匝數(shù)W41=5/40*800=100匝 L1L5/K1K2=5/5， 所以L1L5的匝數(shù)W51=5/5*200=200匝（3）最后求出K1K9二次

16、匝數(shù)。 L1L2/K1K9=5/750，K1K9的匝數(shù)W1-9=5*750/5=750匝二、電流互感器的誤差和準(zhǔn)確級(jí) *任何能量在傳遞的過程中，都要有消耗。電流互感器的一次電流通過一次繞組時(shí)，必須消耗一小部分電流來勵(lì)磁，使鐵芯有磁性。這樣二次繞組才能產(chǎn)生感應(yīng)電勢。也才能有二次電流。勵(lì)磁電流：用來勵(lì)磁的電流，叫勵(lì)磁電流。一般用I0表示。勵(lì)磁安匝：勵(lì)磁電流與一次繞組的乘積I0*W1，叫勵(lì)磁安匝。也叫勵(lì)磁電動(dòng)勢。 *電流互感器的誤差就是由鐵心消耗的勵(lì)磁安匝引起的。*在交流電路中，電流不僅有大小，而且還有方向。為了能夠描述電流互感器的一、二次電流的大小和方向，人們把一次電流I1形象的放入鐘表的“時(shí)針”

17、上，把經(jīng)過折算后的二次電流KnI2形象的放入鐘表的“分針”上，當(dāng)電流互感器沒有誤差時(shí)，KnI2和I1的長短應(yīng)該相等，而且這兩個(gè)“針”應(yīng)該成一條直線。如果將KnI2轉(zhuǎn)180，KnI2與I1兩支“針”完全重合。即大小方向完全一致。比值差：KnI2與I1的長短之差叫比值差；KnI2與I1之間的夾角叫相位差，也叫角差。比值差 f=(KnI2-I1)/I1*100 （11）相位差 等于二次電流逆時(shí)針反轉(zhuǎn)180后與一次電流之間的相角之差。并以分（）表示。 *一般電流互感器誤差都是在額定頻率（如50H）下，由基波產(chǎn)生的。但保護(hù)用電流互感器由于鐵心飽和，除了基波外還有很大的諧波分量。復(fù)合誤差：就是包括基波和諧

18、波在內(nèi)的勵(lì)磁電流安匝（有效值）與額定準(zhǔn)確限值一次電流安匝（有效值）的比值，并以百分?jǐn)?shù)表示。c=I1N1*100/I1cN=I1*100/I1c() （12）c-復(fù)合誤差。 I1N1-勵(lì)磁電流安匝。 I1c-額定準(zhǔn)確限值一次電流。*電流互感器的誤差，除了與運(yùn)行時(shí)電流的大小有關(guān)，還與互感器副邊所接的二次負(fù)荷有關(guān)。*根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電流互感器的二次負(fù)荷必須在額定負(fù)荷和下限負(fù)荷之間的范圍內(nèi)，各級(jí)電流互感器的誤差才不會(huì)超出允許值。0.01級(jí)1級(jí)內(nèi)，電流互感器的下限負(fù)荷規(guī)定為：25額定負(fù)荷。3級(jí)5級(jí)內(nèi)，電流互感器的下限負(fù)荷一般規(guī)定為：50額定負(fù)荷。當(dāng)額定負(fù)荷10VA時(shí)，各級(jí)電流互感器的下限負(fù)荷規(guī)定如下：額定

19、二次電流為5A的電流互感器，下限負(fù)荷為2.5或3.75VA； 對(duì)應(yīng)下限負(fù)荷最小阻抗值為0.1或0.15。額定二次電流為1A的電流互感器，下限負(fù)荷為均為2.5VA； 對(duì)應(yīng)下限負(fù)荷最小阻抗值為2.5。保護(hù)用電流互感器5P、10P級(jí)，只考慮額定負(fù)荷，沒有下限負(fù)荷規(guī)定。因?yàn)檫@種互感器負(fù)荷越小，誤差越小。 *電流互感器的誤差，還和根二次負(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān)。一般電力系統(tǒng)用電流互感器的二次負(fù)荷功率因數(shù)為0.8（滯后）。負(fù)荷小于5A時(shí)，允許功率因數(shù)為1。.精密電流互感器的功率因數(shù)為0.8（滯后）或1。或0.81。0.05級(jí)以上的高準(zhǔn)確度電流互感器的功率因數(shù)一般均為1。保護(hù)用電流互感器的功率因數(shù)為0.8（滯后）

20、至1。由制造廠自定。 *根據(jù)電流互感器國家標(biāo)準(zhǔn)和測量用電流互感器鑒定規(guī)程的規(guī)定，各級(jí)電流互感器的比值差和相位差如下表：測量用電流互感器誤差限值準(zhǔn)確級(jí)額定電流百分?jǐn)?shù)（） 允許誤差比值差相位差（）0.015201001200.020.010.60.30.025201001200.040.021.20.60.055201001200.100.0542040.20.115850.25201001200.750.350.23015100.55201001201.50.750.5904530152010012031.5118090603501203不規(guī)定5501205不規(guī)定準(zhǔn)確級(jí)

21、額定電流1/1000000分?jǐn)?shù) 允許誤差1/1000000 1/1000000（ard）比值差相位差0.001520100120201020100.002520100120402040200.0055201001201005010050注1：額定二次電流5 A，額定負(fù)荷7.5VA及以下的互感器，下限負(fù)荷由制造廠規(guī)定，制造廠未規(guī)定下限負(fù)荷的，下限負(fù)荷為2.5VA。注2：額定負(fù)荷小于0.2的電流互感器，下限負(fù)荷為0.1。注3：制造廠規(guī)定為固定負(fù)荷的電流互感器，在固定負(fù)荷的10范圍內(nèi)誤差應(yīng)滿足本表要求。 *滿足特殊使用要求的0.2S級(jí)和0.5S級(jí)（S表示特殊使用）電流互感器的允許誤差列于下表： （著

22、重用于與特殊電度表相連，這些電度表在0.056A之間，即額定電流5A的1120范圍內(nèi)都能正確測量。） 下表的準(zhǔn)確級(jí)主要用于額定一次電流為25A，50A，100A及其10的倍數(shù)，額定二次電流為5A的電流互感器。特殊使用要求的電流互感器誤差限值準(zhǔn)確級(jí)額定電流百分?jǐn)?shù)（） 允許誤差比值差（）相位差（）0.115201001200.40.20.1 15850.215201001200.750.350.23015100.515201001201.50.750.5904530 *保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)有：5P、10P（P表示保護(hù)），其誤差限值列于下表：保護(hù)用電流互感器的誤差限值準(zhǔn)確級(jí) 在額定一次電流時(shí)在額

23、定準(zhǔn)確限值一次電流時(shí)比值差（）相位差（） 復(fù)合誤差 5P 10P 1 3 60不規(guī)定 5 10 電流互感器的誤差實(shí)驗(yàn) 電流互感器在誤差實(shí)驗(yàn)之前，一般還需要檢查極性和退磁。1、 極性檢查按照規(guī)定，電流互感器的一次繞組標(biāo)志為L1、L2-，二次繞組標(biāo)志為K1、K2-。當(dāng)一次電流由L1進(jìn)入一次時(shí)繞組，二次電流由K1流出。這樣的極性標(biāo)志叫做堿極性。L1與K1叫做極性端或同名端。（常用繞組旁加一圓點(diǎn)表示極性端。）1、 在互感器校驗(yàn)上檢查極性：（略）2、 直流法檢查極性： 在電流互感器一次繞組通一直流電流，并在二次繞組接上電壓表，觀察電壓表指針的偏轉(zhuǎn)情況。 K 合上開關(guān)K，如果電壓表指針由零往正方向偏轉(zhuǎn)時(shí)，

24、則繞組極性標(biāo)志正確。 R L1 L2 K1 K2 + - 3、交流串聯(lián)法檢查極性： L1 1 5V L2 K1 K2將電流互感器的一次繞組和二次繞組串聯(lián)起來，在匝數(shù)多的一次繞組或二次繞組上加一15V的交流電壓，用10V以下的電壓表或萬用表測量輸入繞組電壓和串聯(lián)后兩繞組的電壓。如果UL1K2UL1L2 說明繞組極性標(biāo)志正確。當(dāng)兩繞組匝數(shù)接近或相差不超過5倍時(shí)，采用此方法判別極性方便準(zhǔn)確。當(dāng)兩繞組相差10倍以上時(shí)，一般指針電壓表看不清，應(yīng)用數(shù)字萬用表。2、 退磁電流互感器如果在大電流下切斷電源，或者在運(yùn)行時(shí)二次繞組偶然開路，以及通過直流電流進(jìn)行試驗(yàn)后，互感器的鐵芯就可能產(chǎn)生剩磁，使鐵芯的磁導(dǎo)率下降

25、，影響互感器的性能。所以電流互感器在進(jìn)行誤差試驗(yàn)前，一般先對(duì)互感器進(jìn)行退磁，以消除剩磁對(duì)互感器的影響。通常退磁方法有以下兩種：1、 開路（強(qiáng)磁場）退磁 一次和二次繞組全部開路，并在一次或二次繞組中通以工頻電流，由零增加到20或50額定電流，然后均勻且緩慢的下降到零。重復(fù)這一過程23次，同時(shí)每次所接入的電流按50、20、10額定電流遞減。退磁完畢切斷電流之前，先將二次或一次繞組短接。2、閉路（大負(fù)荷）退磁在二次繞組上接相當(dāng)于額定負(fù)荷1020倍的電阻，一次繞組通以工頻電流，由零增加到20、或50額定電流，然后均勻且緩慢的下降到零。重復(fù)這一過程23次，同時(shí)每次所接入的電流按50、20、10額定電流遞

26、減。如果是多次級(jí)的電流互感器，在退磁的過程中，不退磁的二次繞組都應(yīng)短接。上述兩種退磁方法和所規(guī)定的退磁參數(shù)并不是對(duì)所有的電流互感器都適合。開路退磁，磁場很強(qiáng)，鐵心很飽和；閉路退磁，磁場較弱，鐵心難飽和。對(duì)于精密電流互感器，過去多采用閉路退磁法，盡管磁密較低，可能達(dá)不到退磁最佳效果，但比較安全。如果采用開路退磁，鐵心磁密很高，電壓幅值很大，繞組開路電壓很高，容易損壞繞組的絕緣和補(bǔ)償元件。實(shí)際上，對(duì)電流互感器進(jìn)行退磁的實(shí)質(zhì)，就是將鐵心通以交流勵(lì)磁，使鐵心的磁密和磁導(dǎo)率從低升到高，越過最大磁導(dǎo)率，達(dá)到飽和狀態(tài)；然后再逐漸降低磁場至零，使鐵心磁密下降，從而了恢復(fù)鐵芯的磁導(dǎo)率。如果即用開路退磁，又能比較準(zhǔn)確的估算出鐵心退