電流互感器變比、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、誤差

　　電流互感器主要由三部分組成：鐵心、一次線圈和二次線圈。由于鐵心磁阻的存在，電流互感器在傳變電流的過(guò)程中，必須消耗一小部分電流用于激磁，使鐵心磁化，從而在二次線圈產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和二次電流，電流互感器的誤差就是由于鐵心所消耗的勵(lì)磁電流引起的。由于激磁電流和鐵損的存在，電流互感器一次電流和二次電流的差值是一個(gè)向量，誤差包括比值差和相角差。

電流互感器——作用

　　（1）將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流，使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價(jià)格便宜，并便于屏內(nèi)安裝。

　　（2）隔離高壓電路?；ジ衅饕淮蝹?cè)和二次側(cè)沒(méi)有電的聯(lián)系，只有磁的聯(lián)系。使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。

　　要注意的是，互感器在線路中二次側(cè)（接電流表的那一邊）是絕對(duì)不允許開(kāi)路的（斷開(kāi)接線），否則有可能會(huì)因?yàn)槎蝹?cè)的高電壓而發(fā)生危險(xiǎn)或事故。

電流互感器——變比

電流互感器——種類(lèi)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　電流互感器的類(lèi)型有很多，以下以單匝式和多匝式電流互感器以及它們的二次繞組為例，分別闡述它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

　　1．單匝式電流互感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　?。?）芯柱型電流互感器。芯柱型電流互感器的結(jié)構(gòu)是一次繞組為裝在穿墻瓷套管內(nèi)的銅桿或銅管，穿墻瓷套管作為一次繞組和二次繞組之間、一次繞組對(duì)地的主絕緣，鐵芯是用硅鋼片彎成螺旋式制成環(huán)形，這樣可以加快制造過(guò)程和減少鐵芯損耗。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是體積小、造價(jià)低廉。在10kV及以下的配電裝置中被廣泛采用。

　　（2）母線型電流互感器。在額定電壓10--20kV、額定電流2000A及以上時(shí)，母線型電流互感器的中間是空的，一次繞組用穿過(guò)電流互感器瓷套管的載流母線來(lái)代替。

　?。?）套管型電流互感器。套管型電流互感器的鐵芯用硅鋼片制成環(huán)形，廣泛使用在35kV及以上的變壓器和多油斷路器的絕緣套管上，利用其中的載流導(dǎo)體作為一次繞組，二次繞組繞在環(huán)型鐵芯上。

　　2．多匝式電流互感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　?。?）線圈型電流互感器。線圈型電流互感器的結(jié)構(gòu)是制成支柱式、干式絕緣，從500V到10kV的電流互感器采用環(huán)氧樹(shù)脂澆注式絕緣，以代替過(guò)去的瓷絕緣，廣泛應(yīng)用于戶內(nèi)。

　?。?）線環(huán)型電流互感器。線環(huán)型電流互感器的結(jié)構(gòu)是將一次繞組裝在兩個(gè)瓷套管內(nèi)，瓷套管上裝有帶二次繞組的鐵芯，鐵芯是用“L”形的硅鋼片疊成。

　　（3）“8”字形電流互感器?！?”字形電流互感器的結(jié)構(gòu)是一次繞組與帶有二次繞組的鐵芯，好像兩個(gè)互相套著的環(huán)，形成一個(gè)“8”字形，鐵芯是由卷成螺旋形的矽鋼片制成。鐵芯及繞組裝在盛有變壓器油的支柱式瓷絕緣外殼內(nèi)，在瓷絕緣外殼的頂部裝有可伸縮長(zhǎng)度的膨脹器。額定電壓為35～110kV的有2～3個(gè)鐵芯，電壓為220kV的有4個(gè)鐵芯。根據(jù)需要電壓越高，鐵芯的個(gè)數(shù)越多。

　?。?）“U”字形電流互感器。“U”字形電流互感器的結(jié)構(gòu)是一次繞組做成“U”字形（現(xiàn)已改進(jìn)為“U”、“O”形等），采用電容結(jié)構(gòu)，主絕緣全部包在一次繞組上，可使用環(huán)形鐵芯和C形鐵芯。為了提高主絕緣強(qiáng)度，在絕緣中放置一定數(shù)量的同心圓筒形電容屏，最外層電容屏接地，各電容屏間形成一個(gè)串聯(lián)的電容器組，所以叫做電容型絕緣。由于其電場(chǎng)分布比較接近于均勻，絕緣包制實(shí)行機(jī)械化，在110kV及以上高壓電流互感器中得到廣泛的應(yīng)用。

　?。?）串級(jí)型電流互感器。額定電壓在220kV及以上時(shí)，電流互感器采用串級(jí)式結(jié)構(gòu)，可以節(jié)省大量的絕緣材料。串級(jí)式電流互感器由多個(gè)電流互感器相互疊置而成。但由于經(jīng)數(shù)次變流，誤差較大。為了保持一定的準(zhǔn)確度，必須增加導(dǎo)線和鐵芯截面，在一般情況下，串級(jí)式電流互感器不宜超過(guò)兩個(gè)繞組。

　　3．電流互感器二次繞組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　（1）由于同一電路中，往往需要數(shù)量很多的電流互感器供給測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)裝置、安全自動(dòng)裝置等使用，為了節(jié)省材料和空間，高壓電流互感器常用多個(gè)沒(méi)有磁聯(lián)系的獨(dú)立鐵芯和二次繞組，與共同的一次繞組構(gòu)成單電流比、多二次繞組的由流互感器，這樣，一臺(tái)電流互感器可當(dāng)多臺(tái)使用。

　　（2）對(duì)于110kV及以上的電流互感器，為了適應(yīng)線路電流的變化和減少產(chǎn)品規(guī)格，常把一次繞組分成幾組，通過(guò)切換來(lái)改變一次繞組的串、并聯(lián)，二次繞組中間引出抽頭，以獲得2種或3種電流變比。

　?。?）為了適應(yīng)線路負(fù)荷電流的變化，有些電流互感器在二次繞組中引出多個(gè)抽頭，用改變二次繞組匝數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的電流變比，以滿足各種負(fù)荷對(duì)電流變比的不同要求。

電流互感器——誤差

　　互感器誤差包括比值差和相角差兩種。影響誤差的因素：

　　1、電流互感器的內(nèi)部參數(shù)是影響電流互感器誤差的主要因素。

　?、?二次線圈內(nèi)阻R2和漏抗X2對(duì)誤差的影響： 當(dāng)R2增大時(shí)比差和角差都增大; X2增大時(shí)比差增大，但角差減校因此要改善誤差應(yīng)盡量減小R2和適當(dāng)?shù)腦2值。由于二次線圈內(nèi)阻R2和漏抗X2與二次負(fù)載Rfh和Xfh比較而言值很小，所以改變R2和X2對(duì)誤差的影響不大，只有對(duì)小容量的電流互感器影響才較顯著。

　?、?鐵芯截面對(duì)誤差的影響：鐵芯截面增大使鐵芯的磁通密度減少，勵(lì)磁電流減小，從而改善比差和角差。沒(méi)有補(bǔ)償?shù)碾娏骰ジ衅髟陬~定條件下鐵芯的磁通密度已經(jīng)很小，所以減少磁通密度也相對(duì)減小了導(dǎo)磁系數(shù)，使勵(lì)磁電流減小不多，而且磁通密度越小效果越差。

　?、?線圈匝數(shù)對(duì)誤差的影響： 增加線圈匝數(shù)就是增加安匝，增加匝數(shù)可以使磁通密度減小，其改善誤差的效果比增加鐵芯截面顯著得多。但是線圈匝數(shù)的增加會(huì)引起銅用量的增加，同時(shí)引起動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)的減少和飽和倍數(shù)的增加。此外，對(duì)于單匝式的電流互感器（如穿心型或套管型電流互感器一次線圈只允許一匝）不能用增加匝數(shù)的辦法改善誤差。

　?、?減少鐵芯損耗和提高導(dǎo)磁率。在鐵芯磁通密度不變的條件下，減少鐵芯勵(lì)磁安匝和損耗安匝也將改善比差和角差，因此采用優(yōu)質(zhì)的磁性材料和采取適宜的退火工藝都能達(dá)到提高導(dǎo)磁率和減少損耗的目的。鐵芯磁性的優(yōu)劣還影響飽和倍數(shù)，鐵芯磁性差時(shí)飽和倍數(shù)較校。

　　2、運(yùn)行中的電流互感器的誤差 當(dāng)電流互感器已經(jīng)定型，其內(nèi)部參數(shù)就確定了，那么它的誤差大小將受二次電流（或一次電流）、二次負(fù)載、功率因數(shù)以及頻率的影響。這些因素稱為外部因素，在運(yùn)行中的電流互感器的誤差主要受這四個(gè)因素影響。

　?、?電流頻率的變動(dòng)對(duì)誤差的影響比較復(fù)雜，一般系統(tǒng)頻率變化甚小，其影響可忽略不計(jì)。假使頻率變化過(guò)大，例如額定頻率為50Hz的電流互感器用于60Hz的系統(tǒng)中，就應(yīng)當(dāng)考慮頻率的影響，因?yàn)轭l率變動(dòng)不但影響鐵芯損耗、磁通密度和線圈漏抗的大小，也同時(shí)影響了二次側(cè)負(fù)載電抗值的大校

　　⑵ 當(dāng)一次電流減小時(shí)，磁通密度按比例相應(yīng)減少，但在低磁通密度時(shí)，勵(lì)磁安匝的減少比磁通密度減少要慢，因此比差和角差的絕對(duì)值就相對(duì)增大。

　?、?電流互感器誤差具有以下特征：當(dāng)一次電流在規(guī)定的范圍內(nèi)變化時(shí)，二次電流按比例變化，當(dāng)二次負(fù)載阻抗在規(guī)定范圍內(nèi)變化時(shí)，不影響二次電流的大校所以當(dāng)二次負(fù)載在額定范圍內(nèi)減少時(shí)，磁通密度也減少，由于二次電流不變，勵(lì)磁電流減小，誤差也將減校電流互感器的出廠說(shuō)明書(shū)一般會(huì)標(biāo)明額定二次負(fù)載阻抗值，在運(yùn)行中其誤差應(yīng)按給定接線方式下的最大二次負(fù)載阻抗值來(lái)校核。

　　⑷ 二次負(fù)載的功率因數(shù)增大，也就是Rfh增大，Xfh減小，角差將增大而比差將減少。對(duì)于飽和倍數(shù)而言，互感器廠家說(shuō)明書(shū)注明的飽和倍數(shù)是指功率因數(shù)為0.8時(shí)的飽和倍數(shù)，此值相當(dāng)于的飽和倍數(shù)的“極小值”，因此功率因數(shù)無(wú)論增大或減小，飽和倍數(shù)都增大。

　　減小誤差的措施：

　　勵(lì)磁電流是造成電流互感器誤差的主要原因，因此減小勵(lì)磁電流就可以減小誤差：

　?、?采用高導(dǎo)磁率的材料做鐵芯，因?yàn)殍F心磁性能不但影響比差和角差，也影響飽和倍數(shù)。

　?、?增大鐵心截面，縮短磁路長(zhǎng)度；增加線圈匝數(shù)。增減鐵心截面或線圈安匝會(huì)相應(yīng)增大和減小飽和倍數(shù)，在采取增加鐵心截面或線圈安匝以改善比差和角差時(shí)，必須考慮到對(duì)飽和倍數(shù)的影響。

　?、?限制二次負(fù)載的影響。在現(xiàn)場(chǎng)一般用增加連接導(dǎo)線的有效截面的方法，如采用較大截面的電纜，或多芯并聯(lián)使用，以減少二次負(fù)載的阻抗值。還可以把兩個(gè)同型號(hào)、變比相同的電流互感器串聯(lián)使用，使每個(gè)電流互感器的負(fù)載成為整個(gè)負(fù)載的一半。

　　⑷ 適當(dāng)增大電流互感器變比。在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中選用較大變比的互感器。