电流互感器手册

电流互感器手册电流互感器手册目录电流互感器的用途和基本结构……………………………………………（2）一、电流互感器的用途……………………………………………………（2）二、电流互感器的容量……………………………………………………（6）三、电流互感器的基本结构………………………………………………（8）电流互感器的误差和计算…………………………………………………（10）一、没有误差时的电流互感器……………………………………………（10）二、电流互感器的误差和准确级…………………………………………（13）三、电流互感器的等值电路和相量图……………………………………（16）四、影响电流互感器误差的各种因素……………………………………（19）五、电流互感器误差计算举例……………………………………………（22）电流互感器误差的补偿……………………………………………………（24）一、匝数补偿…………………………………………………………………（24）二、半匝或分数砸补偿………………………………………………………（26）三、双铁心反励磁补偿………………………………………………………（28）四、磁分路补偿………………………………………………………………（29）五、短路匝补偿………………………………………………………………（32）六、磁分路短路匝补偿………………………………………………………（33）七、圆环磁分路电势补偿……………………………………………………（34）八、电容补偿…………………………………………………………………（35）九、圆环磁分路补偿电流互感器的计算举例………………………………（38）十、分数匝电容补偿电流互感器的计算举例………………………………（40）电流互感器的误差试验……………………………………………………（43）一、极性检查…………………………………………………………………（43）二、退磁………………………………………………………………………（44）三、误差试验…………………………………………………………………（46）四、复合误差试验……………………………………………………………（49）五、二次负荷测定……………………………………………………………（51）六、升流器的选用……………………………………………………………（53）-1-电流互感器手册电流互感器的用途和基本结构一、电流互感器的用途电流互感器和变压器很相象，变压器在线路上，主要用来改变线路的电压，而电流互感器接在线路上，主要用来改变线路的电流，所以电流互感器从前也叫做变流器。后来，一般把直流电变成交流电的仪器设备，叫做变流器，把改变线路上电流的大小的电器，根据它通过互感器的工作原理，叫做电流互感器。线路上为什么需要变电流呢？这是因为根据发电和用电的不同情况，线路上的电流大小不一，而且相差悬殊，有的只有几安，有的却大至几万安。要直接测量这些大大小小的电流，就需要根据线路电流的大小，制作相应为几安直到几万安不同的许多电流表和其他电气仪表。这样就会给仪表制造带来极大的困难。此外，有的线路是高压的，例如22万伏或1万伏等高压输电供电线路，要直接用电气仪表测量高压线路上的电流，那是极其危险的，也是绝对不允许的。如果在线路上接入电流互感器变电流，那么就可以把线路上大大小小的电流，按不同的比例，统一变成大小相近的电流。只要用一种电流规格的电气仪表，例如通用的电流为5A的电气仪表，就可以通过电流互感器，测量线路上小至几安和大至几万安的电流。同时电流互感器的基本结构和变压器很相象，它也有两个绕组，一个叫原边绕组或一次绕组；一个叫副边绕组或二次绕组。两个绕组之间有绝缘，使两个绕组之间有电的隔离。电流互感器在运行时一次绕组W1接在线路上二次绕组W2接电气仪表，因此在测量高压线路上的电流时，尽管原边电压很高，但是副边电压却很低，操作人员和仪表都很安全。由此可见，电流互感器除了可以将线路上大小不一的电流变成一定大小的电流，以便于测量之外，还可以起到与线路绝缘的作用，以保证操作人员和仪表的安全。电流互感器既然用来变电流，那么它昀主要的参数就是电流比。一次电流I1与二次电流I2之比，叫做实际电流比，一般用K表示，即：K=I1/I2为了生产和使用的方便，电流互感器的一次电流和二次电流都是规定有标准，叫做额定一次电流和额定二次电流。额定电流的意思就是说，在这个电流下，绕组可以长期通电而不被烧坏。当绕组的电流超过额定电流时，叫做过负荷。长期过负荷运行，会把绕组烧坏或降低互感器的寿命。这样，额定一次电流I1n与额定二次电流I2n之比，就叫做额定电流比，用-2-电流互感器手册Kn表示，简称为电流比。因此，一般所谓电流互感器的电流比，都是指它的额定电流比，即Kn=I1n/I2n电流互感器有电力系统用和仪用两大类。电力系统用电流互感器是发电厂、变电所等输出、供电系统中不可缺少的一种电器，长期接在线路上运行，一般只有一个电流比，又可分为测量用和保护用电流互感器。测量用电流互感器主要与测量仪表配合，在线路正常工作状态下，用来测量线路上的电流、功率和电能等；而保护用电流互感器则与继电装置配合，当线路发生短路、过电流等故障时，向继电装置供电切断故障线路，以保护线路中的贵重设备，如发电机和变压器等。仪用电流互感器是在实验室内使用的一种电工仪器，也叫做精密电流互感器，一般都有多个电流比，主要用来扩大电流仪表的量限，所以又叫做扩大量限装置。它还可以作为标准电流互感器，与标准电流表、标准功率表或标准电度表等配合，来检定相位低准确度的电表，功率表或电度表，或者以它为标准，来检定低准确度的电流互感器。电力系统用电流互感器的额定一次电流标准值列于表1。表中电流的单位为（A）。表中括号内值仅限于老产品或与老产品配套的产品；第5行25000A以上的电流值了取第4行电流值的10倍数。表1额定一次电流标准值（单位A）1——————5——10—1520—3040506075100—160（150）200—315（300）400500630（600）800（750）1000125（1200）1600（1500）200025003150（3000）400050006300（6000）8000（7500）1000012500（12000）16000（15000）2000025000额定二次电流标准值为1A和5A。仪用电流互感器额定一次电流标准值[2]除了表1所列数之外，还有：0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.5、0.75、1.5、2、2.5、3、4、7.5、8、25、80、120、250。额定二次电流标准值除1A和5A外，还有0.5A。此外，还有生产额定一次电流小于0.1A的，如0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.04、0.05、0.075A和微机用额定二次电流为0.1A和0.05A的仪用电流互感器。据此，式（2）就可以写出：Kn=I1n/I2n=5/5或10/5或……0.1/5或5/1或5/0.05（3）当略去电流互感器误差不计时，实际电流比就等于额定电流比，即K=Kn=I1/I2（4）由此可见，如果电流互感器的铭牌上标明电流比为100/5，那么不仅说明互感器二次电流乘上20倍就等于一次电流，而且还说明互感器一次绕组允许长期通过的电流为5A。所以电流比100/5不能写成20/1，这是因为20/1说明互感器的额定一次电流为20A，额定二次电流为1A，与100/5比值虽同而实际意义不同。当我们利用互感器进行测量时，就按图1的原理接线，一次绕组串联接在被-3-电流互感器手册测量的线路中，二次绕组则和5A的电流表串联。这样，我们实际上测量到的是电流互感器二次绕组的电流，然后再根据铭牌上所标明的电流比，折算出一次绕组（即被测线路上）的实际电流。在电力系统中，为了测量方便起见，电流表都预先经过折算，直接按一次绕组的电流来刻度，同时在电流表上注明要用相应电流比的电流互感器。例如我们要测量线路上昀大达到200A的电流，就可以选用200/5的电流互感器。这样，可以由电流表的指示，直接读出一次绕组电流值。这时电流表的刻度虽然标的是200A，但实际上通过电流表的电流，也就是二次绕组的电流只有5A。因此，我们也可以用普通5A的电流表来测量，只要把测得的电流表读数，按电流比折算到原边，同样可以得到一次电流的值。[例1]设线路上的电流约为900A，应该怎样测量？电流互感器额定一次电流大于900A的为1000A，因此可选用1000/5的电流互感器和1000的电流表，这个电流表上标有应用1000/5的电流互感器，按图1接线就可由电流表的指示直接读出线路上的电流。[例2]在例1中，如线路电流为900A，问实际通过电流表的电流有多大？通过线路的电流为I1通过电流表的电流为I2，，因此由式（3）可以得到：I2=I1/Kn=900/（1000/5）=4.5A实际通过电流表的电流是4.5A。[例3]在例1中，如改用普通5A电流表进行测量，当电流表读数为4.8A时，线路上的电流有多大？由公式（3）可以得到：I1=KnI2=1000/5*4.8=960A[例4]在10KV高压线路上通过约3A的电流，应如何测量？线路上的电流大约只有3A，可以采用普通的5A电流表进行测量，但是在高压线路上，不能直接用5A电流表进行测量，必须通过高压电流互感器，因此选用10KV5/5高压电流互感器和5A电流表，按图1进行测量。因为互感器的电流比为5/5，即一次电流等于二次电流，所以与直接测量时一样，电流表可以直接读出线路上的电流数值，这时电流互感器实际上是用来是绝缘隔离的作用。由此可见，凡是不需要改变电流的大小，而需要二次和一次有绝缘隔离的，可以采用5/5的电流互感器。1、测量用电流互感器测量用电流互感器的用途，如上所述，主要有下列两方面：（1）用来测量高压线路上的电流和功率，起绝缘隔离的作用，以保证操作人员和仪表的安全。（2）用来测量高压或低压线路上的大电流和大功率，使用统一的5A的二次线路和测量仪表。因此，对于测量用电流互感器主要有三个要求：第一，绝缘必须可靠，以保证安全；第二，必须有一定的测量准确度；第三，仪表保安系数Fs较小。电流互感器在测量时，实测的二次电流都是按额定电流比折算为一次电流。这样的折算实际上是有误差的。也就是说，电流互感器实际电流比并不等于额定电流比，二者之间具有一定的误差。因此，测量用电流互感器根据变电流时所产生的误差，规定电流互感器的准确级。国产电流互感器的准确级有：0.01级、0.02-4-电流互感器手册级、0.05级、0.1级、0.2级、0.5级、1级、3级和5级等。各级电流互感器的允许误差都有详细的规定，这将在下一节介绍。但是在额定电流附近，各级电流互感器的误差，也可以大致简单的认为，相应于0.01级……5级，其允许误差为0.01%……5%。仪用电流互感器的准确级一般都高于0.5级，电力系统用的电流互感器：用于测量电能的，应不低于0.5级，电能很大的，要求0.2级或0.1级；测量电流和功率的，一般用1级；3级和5级只用来监视电流，即大致观察电流大小。5级（老产品还有10级）只用于高压断路器套管上，也就是以下所说的装入式电流互感器或套管电流互感器。测量用电流互感器在额定二次负荷下，其复合误差（见下节）不大于10%时的昀小一次电流值叫做额定仪表保安电流。额定仪表保安电流与额定一次电流的比值就是仪表保安系数。2、保护用电流互感器在电力系统中，为了保证正常供电以及保护贵重设备的安全，都有一套由各种继电器控制设备组成的继电保护线路。当电力系统中发生故障时，这些保护装置就会动作，切断故障的线路，如果是偶然的故障，还能够自动合闸，保证正常供电。保护用电流互感器，就是将线路上的电流变为一定大小的电流。给继电器等保护装置供电。当线路上发生短路或其它故障，使线路上电流剧增时，通过电流互感器供给继电器等保护装置的电流也剧增，使继电保护装置动作，切断故障线路。保护用电流互感器的准确级用5P和10P表示，也相当于其允许误差为5%和10