知识点：电流互感器 互感器可分为电压互感器和电流互感器。用来把高电压变成低电压的互感器，叫电压互感器;用来把大电流变成小电流的互感器叫做电流互感器。互感器的作用主要有以下几个方面: 1.使测量仪表和继电器与高压装置在电气方而很好地隔离,以保证工作人员和设备的安全。 2.使测量仪表标准化、小型化,可采用小截面电缆进行远距离测量。 3.当电力系统发生短路故障时，使仪表和继电器的电流线圈不因受冲击电流的影响而损坏。
知识点：电流互感器
互感器可分为电压互感器和电流互感器。用来把高电压变成低电压的互感器，叫电压互感器;用来把大电流变成小电流的互感器叫做电流互感器。互感器的作用主要有以下几个方面:
1.使测量仪表和继电器与高压装置在电气方而很好地隔离,以保证工作人员和设备的安全。
2.使测量仪表标准化、小型化,可采用小截面电缆进行远距离测量。
3.当电力系统发生短路故障时，使仪表和继电器的电流线圈不因受冲击电流的影响而损坏。
4.二次回路不受一次回路的限制，可采用星形、三角形或V形接法,因而接线灵活方便。
5.对二次设备进行维护、调换以及调整试验时,不需中断一次系统的运行,仅适当地改变二次接线即可实现。
本节主要介绍电流互感器,而电压互感器将在下节介绍。
电流互感器是一种电流变换装(CT)。它将高压电流和低压大电流变成电压较低的小电流,供给仪表和继电保护装置,并将仪表和保护装置与高压电路隔开。电流互感器的二次侧电流均为5A,这使得测量仪表和继电保护装置使用安全、方便,也使其在制造上可以标准化,简化了制造工艺并降低了成本。因此,电流互感器在电力系统中得到了广泛的应用。
一、电流互感器的工作原理
电流互感器的工作原理如图4-1所示。它由铁芯(一般由硅钢片叠制而成)、一次线圈、二次线圈、接线端子及绝缘支持物等组成。
它的一次线圈匝数N1很少,串联于被测线路中,流过较大的被测电流I1。二次线圈匝数N2较多,它与仪表、继电器等的电流线圈串联在一起,形成一个闭合电路。由于这些电流线圈的阻抗很小,所以电流互感器在工作时,二次侧接近短路状态。
电流互感器的工作原理大致与变压器相似,所不同的是电流互感器一次侧绕组内通过的电流I1，取决于线路的负荷电流，与二次负荷无关。二次侧绕组内流过的电流I2大小,取决于一次侧电流大小,这是电流互感器与变压器的重要区别
电流互感器的额定变比K是指一、二次额定电流比,还可以近似地表示为互感器一、二次绕组的匝数比即:
K=I1/I2=N1/N2
二、电流互感器的分类结构
1.电流互感器的分类
(①)电流互感器根据原绕组匝数可分为单匝式和多匝式
(2)根据铁芯的数目可分为单铁芯式和多铁芯式。
(3)根据安装方式可分为穿墙式、支柱式和套管式
(4)根据绝缘可分为干式、浇注式、油浸式等。
(5)根据使用地点可分为户内式、户外式及装入式。
(6)根据准确度等级可分为0.2、0.5、1、3、10等级。
2.电流互感器的结构
单匝式电流互感器的优点是结构简单,尺寸较小,短路时的稳定度较高。其主要缺点是一次电流较小时,准确度较低,所以单匝式只用在电流较大的一次电路中。一般额定电流在400A以下多采用多匝式。
户内LMZ-0.5型电流互感器,其铁芯是环形铁芯(5~800 A)或矩形铁芯(1000~3000A)，二次线圈基本上沿铁芯周围均匀分布,并浇注环氧树脂作为绝缘,防潮性能好。它适用于500V及以下交流线路供电流测量、电能计量和继电保护用。户内10kV、LQJ-10型电流互感器是采用环氧树脂或不饱和树脂浇注作绝缘,铁芯为条形铁迭装而成,有两个铁芯和两个二次线圈,分别为0.5级和3.0级,它适用于10kV及以下交流线路中供电流测量、电能计量和继电保护用
三、电流互感器的基本参数
1.额定电压
电流互感器铭牌所标的额定电压是指线电压,要求电流互感器一次线圈能够长期承受的对地最大电压的有效值,不应低于线路的额定相电压。
2.额定电流比
额定电流比是指一次绕组的额定电流Ie1与二次绕组的额定电流Ie2之比。用K 来表示。
K=Ie1/Ie2
一次额定电流指互感器一次绕组允许通过的最大长期工作电流。二次额定电流，目前我国生产的电流互感器已经标准化,统一为5A。
3.准确度等级
电流互感器准确度等级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限值。国产电流互感器的准确度等级有:0.2,0.5、1、3、10、D级。0.2级为精密仪表用;0.5级为电度计量用;1级为电流表计用;3级为继电保护用;D级为差动保护用。
4.额定容量
电流互感器的额定容量是指电流互感器在额定二次电流和额定二次阻抗下运行时,二次绕组输出的容量。通常,电流互感器的二次额定电流为5A,故其容量也常用额定二次阻抗来表示。
5.常用的电流互感器型号
(1)在低压系统中常用的电流互感器有以下几种
①LQG-0.5-一户内装置线圈式;
②LMZ1-0.5、LMZJ1-0.5-一户内母线式树脂浇注绝缘;
③LYM-0.5一户内母线式。
(2)在高压系统中常用的电流互感器有以下几种
①LQZ-10一户内线圈式;
②LGJC-10户内线圈式(差动用);
③LDC10户内单匝套管式;
④LFC-10户内多匝贯穿式瓷绝缘式;
⑤LA-10、LAJ-10户内新型全铝线树脂浇注绝缘式;
⑥LR-35、LRD-35套管式电流互感器,附装在35kV多油断路器套管内使用;
⑦LCW-35-一户外瓷箱式
四、电流互感器的极性标志
在直流电路中,电源的两个端子有正、负之分,而在交流电路中,电流的方向随时都在改变,因此很难确定哪个是正极,哪个是负极。但是,我们可以假定在某一瞬间,线圈感应出来的电流也同样有流入和流出的方向,所谓电流互感器的极性就是指它的一次线圈和二次线圈间电流方向的关系。按照规定,一次线圈出线端标志;首端为L1,末端为L2。二次线圈出线端标志:首端为K1;，末端为K2。在接线中,L1和K1称为同极性端,L2和K2称为同极性端。
当为二次线圈带有中间抽头的复比电流互感器时,首端标志为K1，自第一个抽头起依次为K1、K2……
对于具有多个二次绕组的电流互感器,应分别在各个二次线圈的出线端标志“K”前加注数字,如1K1、1K2……;2K1、2K2……
五、电流互感器的极性测试
1、直流法
用直流法测定电流互感器极性的试验接线如图4-2所示。
极性的判断方法:当刀闸开关k接通时,如果表计指针向正方向摆动,则电池正极和毫伏表正极所接的电流互感器绕组的端子是同极性端子(即减极性);如表计指针向负方向摆动,则为异极性端子(即加极性)。
2.交流比较法
比较法就是将被试电流互感器与已知极性且与被试互感器变比相同的电流互感器进行比较，根据电流表所接的电流互感器绕组的端子的指示来判定极性,试验接线如图4-3所示。
在电流互感器一次侧通入交流电流后,观察二次侧电流表的指示值,若指示值A1
,则被试电流互感器的极性与图中标号相反。
3.仪器法
一般的互感器校验仪都带有极性指示器,因此在测定电流互感器误差之前,仪器可预先检查极性,若极性指示器没有指示,则说明被试电流互感器极性正确。
图4-2 直流法测定电流互感器极性试验接线图，k一刀闸开关;TA一被测电流互感器;DC一直流电源
图4-3交流比较法测定电流互感器极性试验接线图
Qk一电源开关;T一单相调压器;U一升流器,
TA1一已知极性变比;TA2一被测电流互感器
六、电流互感器的选择与接线方式
1.电流互感器的选择
(1)电流互感器的额定电压应与电网的额定电压相符合。
(2)电流互感器一次额定电流的选择,应使运行电流经常在其20%~100%的范围内。10kV继电保护用电流互感器一次侧电流的选用,一般不大于设备额定电流的1.5倍。
(3)根据电器测量和继电保护的要求,选择电流互感器的适当准确等级。
(4)电流互感器的二次负载(包括电工仪表和继电器)所消耗的功率(伏安数)或阻抗不应超过所选择的准确度等级相对应的额定容量,否则准确度等级会下降。
(5)根据系统的运行方式和电流互感器的接线方式,选择电流互感器的台数。
(6)电流互感器选择之后,应根据装设地点的系统短路电流校验其动稳定和热稳定,
图44电流互感器接线图
(a)单相接线;(b)星形接线;(c)不完全星形接线图
2.电流互感器的接线方式
根据继电保护装置的不同要求,电流互感器可以连接成许多接线方式,图4-4所示为最常用的电流互感器的二次绕组与测量仪表连接的三种接线方法。
图4-4(a)是用在三相三线系统中,当各相负荷平衡时,可在一相中装电流互感器,测量一相的电流。
图4-4(b)为星形接线,可用来测量三相负荷电流,监视每相负荷不对称情况
图4-4(c)是不完全星形接线,可用来测量平衡负荷和不平衡负荷的三相系统各相电流。由于三相电流的相量和Ia+Ib十Ic=0,则Ib=-(Ia+Ic),通过公共导线上的电流表中的电流,等于B相电流。
七、电流互感器的使用注意事项
1.严禁运行中的电流互感器二次线圈开路。因为，二次线圈开路后二次侧阻抗无限增大,二次电流等于零,二次磁动势等于零，一次电流完全变成了激磁电流,在二次线圈中产生很高的电势,线圈感应出高电压,直接威胁人身和设备安全,严重时还可能烧损铁芯和线圈。如需要检验或拆换电流互感器二次回路中的测量仪表时,应先用铜片将电流互感器二次接线端柱短路。
2.选择电流互感器的变比要适当,电力设备在额定值运行时,一次侧电流宜在其额定电流的2/3以上
3.额定容量要大于二次负载总容量,以确保测量准确度等级。
4.一次绕组串接于线路中,二次绕组串接在测量回路中,接线时要注意极性正确,尤其是电能表、功率表极性不能接错。
5.电流互感器二次应有一处可靠接地,以防一次、二次绕组之间绝缘击穿时，危及人身和设备安全。
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