第二章--电流互感器

高供高量用户的电能计量装置不仅包括电压互感器，还包括电流互感器，除了高压用户，低压大电流用户也要用到电流互感器，因为电流互感器是将大电流或高压大电流变成低压小电流，供测量仪器、仪表或继电保护装置使用。电流互感器是根据什么原理工作的呢？在实际应用中如何选择使用电流互感器？电流互感器在使用过程中要注意哪些问题？在这节中我们会把上述问题全部解释清楚。本节知识点：掌握电流互感器的结构和工作原理掌握电流互感器主要技术指标的含义能合理地选择电流互感器能正确的使用电流互感器1I2I一、电流互感器(TA)的结构和工作原理TA铁芯一、二次绕组接线端子绝缘支撑物1、电流互感器（TA）的结构电流互感器符号图辅助绕组、铁芯电流互感器原理是依据电磁感应原理的。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，因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量。变压器电磁感应原理2、电流互感器（TA）的工作原理∴理想情况下工作原理1221NNIINN电流互感器额定变比1221NNIIKNNIN100A/5A150A/5A200A/5A不约分表示电磁式电压互感器电流互感器2121NNUUKNNUN二、电流互感器(TA)的铭牌参数1、电流互感器（TA）的全型号含义L绕组、安装型式绝缘型式结构型式额定电压L电流互感器Q加强式；D差动保护；J加大容量型绝缘型式结构型式A穿墙式；B支持式；C瓷箱式；D单匝式；F多匝式；J接地保护；M母线式；Z支柱式；Q线圈式；R装入式；Y低压的绕组、安装型式C瓷绝缘的；G改进过的；K塑料外壳式；L电缆电容式；M母线式；P中频的；M速饱和的；S速饱和的；Z浇注式；W户外式LFC-10型为10KV多匝式瓷绝缘电流互感器2、电流互感器（TA）主要技术参数额定电压额定变比额定二次负载准确度等级电流互感器的额定电压是指一次绕组长期能承受的最大工频有效值电压，通常用线电压表示，如LCW-35额定一次、二次电流之比，也等于一、二次绕组匝数反比额定二次电流通过二次额定负荷阻抗时所消耗的视在功率S2N=I22N*Z2N(VA)常用测量用互感器有0.1、0.2、0.2S、0.5S、0.5、1级S级电流互感器与普通电流互感器相比，最大的区别在于S级电流互感器在低负载时的误差特性比普通电流互感器好宽量限S级电流互感器与普通电流互感器的区别三、电流互感器(TA)的误差大电流I1小电流I2TA12IIKIN1、电流互感器（TA）比差比差If比差If折算到一次回路的二次电流与实际一次电流的差值的百分比值额定电流变比与实际电流变比之间的差异程度单位（％）；一般情况下较小（小于1％）0oI。导致%100112IIIKfINI%100IIINIKKKf内部损耗导致2、电流互感器（TA）角差我们把旋转180°后的二次电流相量与一次侧电流相量之相位差称为电流互感器的相位差，简称角差单位（分）；一般情况下较小（小于2°）大电流12IIKIN角差I角差I有正负I1I2I2II为正I2I1I2II为负ITA0oI。小电流3、影响电流互感器（TA）误差的主要因素影响因素一次电流：二次负载：负载功率因数：一次电流越接近一次电流额定值，比差和角差越趋近于零比差随按正弦曲线规律变化，角差按余弦曲线规律变化二次负荷阻抗增加，比差向负方向增大，角差向正向增大此外，工作频率也会对电流互感器的误差产生影响。可在40Hz～60Hz的频率范围使用四、电流互感器(TA)的正确使用1、电流互感器（TA）的接线方式1）电流互感器（TA）的V形混相接线方式bIaIcIbZbZCBARRR1K1K2K2K2L2L1L1L电流互感器（TA）的V形混相接线在二次侧的公共线上可获得电流bI。缺点：接线容易出错，且发生错误接线后，不易查找常用于三相三线系统1、电流互感器（TA）的接线方式2）电流互感器（TA）的V形分相接线方式各相电流相互独立，使得错误接线机率相对减少，提高了准确度与可靠性DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》中，将分相接法列为三相三线系统标准接线方式电流互感器（TA）的V形分相接线aIbZbZCBARRR1K2K2L1L2L1L1K2KcIbZR两台电流互感器宜采用四线连接1、电流互感器（TA）的接线方式3）电流互感器（TA）的Y形混相接线方式当三相电流平衡时中线电流为零，否则中线电流不为零常用于高压大电流接地系统，发电机二次回路，低压三相四线电路严禁公共线断开，否则,会造成较大的计量误差bIaInIbZbZCBARRR2L1L1K2K1K2K2L1L2L1L1K2KcIbZR电流互感器（TA）的Y形混相接线1、电流互感器（TA）的接线方式4）电流互感器（TA）的Y形分相接线方式bIaIbZbZCBARRR2L1L1K2K1K2K2L1L2L1L1K2KcIbZRRR电流互感器（TA）的Y形分相接线各相电流相互独立，使得错误接线机率相对减少，提高了准确度与可靠性DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》中，将分相接法列为三相四线系统标准接线方式三台电流互感器宜采用六线连接2、电流互感器（TA）的选择额定电压准确度等级额定容量额定变比为保证良好的电流特性，不应使其工作在一次额定电流的1/3以下，应该尽量使其在额定电流的2/3以上运行—TA安装处电压，kV；—TA额定电压，kVNXUUNUXU—TA额定容量，VA；—二次总负载视在功率，VANNSSS25.0NSSDL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》规定，Ⅰ、Ⅱ类电能计量装置，应选用0.2S级的电流互感器，对其它类电能计量装置应选用0.5S级的电流互感器。为什么选择电流互感器的变流比过大时，将严重影响电能表的准确计量？如果选择电流互感器的变比过大，则当一次侧负荷电流较小时，电流互感器二次电流很小，小于电能表的启动电流，圆盘转不起来，使电能表出现很大的负误差。因此在选用电流互感器时，变比不宜过大，应尽量保证负荷电流达到电流互感器额定电流的1/3以上，最好能经常达到额定电流的2/3左右。ＴＡ如何选择，简单说来就是怎样确定额定一次电流的问题。它应“保证其在正常运行中的实际负荷电流达到额定值的６０％左右，至少应不小于３０％”。如有一台１００ｋＶ·Ａ配变供制砖机生产用电，负荷率为７０％左右，那么在正常生产时的实际负荷电流约１００Ａ，按上面所述标准选择，应选怎样规格的TA？答：就应该配置１５０／５Ａ规格的ＴＡ，这样就保证了轻负荷时工作电流不低于３０％额定值，同时也满足了对ＴＡ的二次侧实际负荷的要求。ＴＡ变比选大，在实际工作中常发生。当用电处在轻负荷时，实际负荷电流将低于ＴＡ的一次额定电流的３０％，特别当负载电流低到标定电流值的１０％及以下时，比差增加，并且是负误差。所以，为了避免ＴＡ长期运行在低值区间，对于农村负荷或变化较大的负荷，宜选用高于６０％额定值，只要最大负荷电流不超过额定值的１２０％即可。ＴＡ变比选小，这种状况仅发生在电工对实际负荷调查不清，或用电户增加了用电负荷的时候。ＴＡ长时间过负荷运行也会增大误差，并且铁心和二次线圈会过热使绝缘老化。所以，工作人员应经常测试实际负荷，及时调整ＴＡ变比。3、电流互感器（TA）使用注意事项极性连接电流互感器的极性，一般按减极性标注即一次电流从同名端流入互感器时，二次电流从同名端流出互感器，这样的极性称为减极性)(11KS)(11LP)(22LP)(22KS1I2I)(11KS)(11LP)(22LP)(22KS)(33LP)(33KS)(44KS单电流比：一次绕组标为，；二次绕组标为，1P2P1S2S多量限：一次绕组标为,,……；二次绕组标为,,……1P2P1S2S目前多用P，S表示电流互感器一、二次侧3、电流互感器（TA）使用注意事项二次侧严禁开路二次侧保护接地计量回路专用二次侧开路，出现高电压,危及人身和仪表的安全；出现不应有的过热,可能烧坏线圈绕组；误差增大用于电能计量的电流互感器，其二次回路不应再接入继保护装置和自动控制装置等，以防互相影响防止电压互感器一、二次间绝缘击穿，高电压窜入低压侧造成人员伤亡或设备损坏；接地点只允许有一个电流互感器的极性，一般按减极性标注即一次电流从同名端流入互感器时，二次电流从同名端流出互感器，这样的极性称为减极性极性连接电流互感器的作用是什么？电流互感器的比差和角差是如何定义的？使用电流互感器时要注意哪些事项？练习1、两台单相电压互感器按v／v形连接，二次侧v相接地。若电压互感器额定变比为10000V／100V．一次侧接人线电压为10000V的三相对称电压。带电检查二次回路电压时，电压表一端V相，另一端接u相，此时电压表的指示值为多少？两只单相电压互感器V／V接法．测得UUV=UVW=50V，UuW=100V，则可能是()。(A)一次侧U相熔丝烧断；(B)一次侧V相熔丝烧断；(C)二次侧熔丝W相烧断；(D)一只互感器极性接反。某工厂有功负荷为1000kW，功率因数为cos=0．8，以10kV电压供电，高压计量，求需配置多大的电流互感器?配置75/5A或100/5A的电流互感器比较合适。某低压客户报装容量为单相220V、2kW电动机2台和200W的照明负荷，问该户应配用多少安的电能表和至少多大截面的接户线?电动机负载电流I=2×2×1000/220＝18.2(A)照明负载电流I=200/220=0.9(A)总负载电流I=18.2+0.9=19.1(A)根据最大负载电流可知，应选配5(20)或5(30)的单相220V电流互感器额定负载铜芯或10mm2铝芯接户线。有一电流互感器，铭牌标明穿2匝时电流比为150／5A，试求将该电流互感器改用为100／5A时，一次侧应穿多少匝?