什么是電流互感器？怎樣快速計(jì)算參數(shù)和選型？

眾所周知，電流互感器是電力系統(tǒng)中重要的二次設(shè)備，在計(jì)量、測(cè)量、繼電保護(hù)等二次回路中廣泛運(yùn)用，在大電流或者高電壓的場(chǎng)合我們無(wú)法直接用電流表來(lái)測(cè)量回路的電流大小，只能通過(guò)電流互感器的二次側(cè)去測(cè)量，這樣才會(huì)安全。

那么對(duì)于電流互感器的參數(shù)，0.5 級(jí)、1.0 級(jí)以及 10P20、5P20 是什么意思呢?我們?nèi)绾稳ミx擇使用呢?下面會(huì)為大家仔細(xì)講解：

一、電流互感器的原理

電流互感器 和變壓器一樣是依據(jù)電磁感應(yīng)原理將一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流來(lái)測(cè)量的儀器。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次側(cè)繞組匝數(shù)很少，串在需要測(cè)量的電流的線路中。二次側(cè)繞組匝數(shù)比較多，串接在測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時(shí)，它的二次側(cè)回路始終是閉合的，因此測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。

電流互感器的種類(lèi)

根據(jù)用途可分為：

計(jì)量用電流互感器：結(jié)算電費(fèi)用

測(cè)量用電流互感器：測(cè)量電流、計(jì)算電度等，精度一般低于機(jī)兩用互感器，不作為結(jié)算用。

保護(hù)用電流互感器：電流速度保護(hù)、過(guò)電流保、過(guò)載保護(hù)等;

電流互感器的精度

互感器精度

1. 校驗(yàn)用電流互感器精度：0.1S 級(jí)。誤差 0.1%，常用于校驗(yàn)計(jì)量級(jí)電流互感器的準(zhǔn)確度。

2. 計(jì)量用電流互感器精度：0.2S 0.5 級(jí)。誤差 0.2%和 0.5%，用于電費(fèi)結(jié)算的依據(jù)，部分場(chǎng)合也會(huì)使用 0.5 級(jí)

3. 測(cè)量級(jí)電流互感器：0.5 級(jí)、1.0 級(jí)，2.0 級(jí)等，一般用于電流表。

4. 保護(hù)用電流互感器精度：10P10、10P20、5P10、5P20 等，精度的含義：以 10P10 為例，即流過(guò)電流互感器的電流，是其額定電流的 10 倍以?xún)?nèi)的時(shí)候，電感器的誤差在±10%以?xún)?nèi)。

5. 在一些特殊場(chǎng)合，還有精度更精的電流互感器，有 0.005 級(jí),0.05 級(jí)等，使用場(chǎng)合較少。

電流互感器型號(hào)及選型

電流互感器的選用原則及方法

1、額定電壓

電流互感器額定電壓應(yīng)大于裝設(shè)點(diǎn)線路額定電壓。

2、變比

應(yīng)根據(jù)一次負(fù)荷計(jì)算電流 IC 選擇電流互感器變比。電流互感器一次側(cè)額定電流標(biāo)準(zhǔn)比(如 20、30、40、50、75、100、150、2×a/C)等多種規(guī)格，二次側(cè)額定電流通常為 1A 或 5A。其中 2×a/C 表示同一臺(tái)產(chǎn)品有兩種電流比，通過(guò)改變產(chǎn)品的連接片接線方式實(shí)現(xiàn)，當(dāng)串聯(lián)時(shí)，電流比為 a/c，并聯(lián)時(shí)電流比為 2×a/C。一般情況下，計(jì)量用電流互感器變流比的選擇應(yīng)使其一次額定電流 I1n 不小于線路中的負(fù)荷電流(即計(jì)算 IC)。如線路中負(fù)荷計(jì)算電流為 350A，則電流互感器的變流比應(yīng)選擇 400/5。保護(hù)用的電流互感器為保證其準(zhǔn)確度要求，可以將變比選得大一些。

3、準(zhǔn)確級(jí)

應(yīng)根據(jù)測(cè)量準(zhǔn)確度要求選擇電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)并進(jìn)行校驗(yàn)。下表為不同準(zhǔn)確級(jí)電流互感器的誤差限值：

準(zhǔn)確級(jí)選擇的原則：計(jì)費(fèi)計(jì)量用的電流互感器其準(zhǔn)確級(jí)不低于 0.5 級(jí);用于監(jiān)視各進(jìn)出線回路中負(fù)荷電流大小的電流表應(yīng)選用 1.0—3.0 級(jí)電流互感器。為了保證準(zhǔn)確度誤差不超過(guò)規(guī)定值，一般還校驗(yàn)電流互感器二次負(fù)荷(伏安)，互感器二次負(fù)荷 S2 不大于額定負(fù)荷 S2n，所選準(zhǔn)確度才能得到保證。準(zhǔn)確度校驗(yàn)公式：S2≤S2n。

二次回路的負(fù)荷 l：取決于二次回路的阻抗 Z2 的值，則：

S2=I2n2︱Z2︱≈I2n2(∑︱Zi︱+RWl+RXC)

或 S2V1≈∑Si+I2n2(RWl+RXC)

式中，Si、Zi 為二次回路中的儀表、繼電器線圈的額定負(fù)荷和阻抗，RXC 為二次回路中所有接頭、觸點(diǎn)的接觸電阻，一般取 0.1Ω，RWL 為二次回路導(dǎo)線電阻，

計(jì)算公式化為：RWL=LC/(r×S)。

式中，r 為導(dǎo)線的導(dǎo)電率，銅線 r=53m/(Ωmm2)，鋁線 r=32m(Ωmm2)，S 為導(dǎo)線截面積(mm2)，LC 為導(dǎo)線的計(jì)算長(zhǎng)度(m)。設(shè)互感器到儀表單向長(zhǎng)度為 L1，

則：

L1 互感器為星形接

LC=L1 兩相 V 形接線

2L1 一相式接線

繼電保護(hù)用的電流互感器的準(zhǔn)確度常用的有 5P 和 l0P。保護(hù)級(jí)的準(zhǔn)確度是以額定準(zhǔn)確限值一次電流下的。

最大復(fù)合誤差ε%來(lái)標(biāo)稱(chēng)的(如 5P 對(duì)應(yīng)的ε%=5%)。所謂額定準(zhǔn)確限值一次電流即一次電流為額定一次電流的倍數(shù)(n=I1/I1n)，也稱(chēng)為額定準(zhǔn)確限值系數(shù)。即要求保護(hù)用的電流互感器在可能出現(xiàn)的范圍內(nèi)，其最大復(fù)合誤差不超過(guò)ε%值。

電流互感器ε%誤差曲線校驗(yàn)步驟：

⑴按照保護(hù)裝置類(lèi)型計(jì)算流過(guò)電流互感器的一次電流倍數(shù)

⑵根據(jù)電流互感器的型號(hào)、變比和一次電流倍數(shù)，在 10%誤差曲線上確定電流互感器的允許二次負(fù)荷

⑶按照對(duì)電流互感器二次負(fù)荷最嚴(yán)重的短路類(lèi)型，計(jì)算電流互感器的實(shí)際二次負(fù)荷

⑷比較實(shí)際二次負(fù)荷與允許二次負(fù)荷。如實(shí)際二次負(fù)荷小于允許二次負(fù)荷，表示電流互感器的誤差不超過(guò) 10%誤差：

1)增大連接導(dǎo)線截面或縮短連接導(dǎo)線長(zhǎng)度，以減小實(shí)際二次負(fù)荷

2)選擇比較大的電流互感器，減小一次電流倍數(shù)，增大允許二次負(fù)荷

3)將電流互感器的二次繞組串聯(lián)起來(lái)，使允許二次負(fù)荷增大一倍。

4、動(dòng)、熱穩(wěn)定度

需校驗(yàn)電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度[9]，廠家的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)中都給出了動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù) Kes 和熱穩(wěn)定倍數(shù) Kt，因此按下列公式分別校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱定度即可。

1)動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn) Kes×I1N≥iSh

2)熱穩(wěn)定度校驗(yàn)(KtI1n)2t≥I⑶∞tima

式中，t 為熱穩(wěn)定電流時(shí)間。

5、額定容量

電流互感器二次額定容量要大于實(shí)際二次負(fù)載，實(shí)際二次負(fù)載應(yīng)為 25～100%二次額定容量。容量決定二次側(cè)負(fù)載阻抗，負(fù)載阻抗又影響測(cè)量或控制精度。負(fù)載阻抗主要受測(cè)量?jī)x表和繼電器線圈電阻、電抗及接線接觸電阻、二次連接導(dǎo)線電阻的影響。

電流互感器使用方法

1)電流互感器的接線應(yīng)遵守串聯(lián)原則：即一次繞阻應(yīng)與被測(cè)電路串聯(lián)，而二次繞阻則與所有儀表負(fù)載串聯(lián)

2)按被測(cè)電流大小，選擇合適的變比，否則誤差將增大。同時(shí)，二次側(cè)一端必須接地，以防絕緣一旦損壞時(shí)，一次側(cè)高壓竄入二次低壓側(cè)，造成人身和設(shè)備事故。

3)二次側(cè)絕對(duì)不允許開(kāi)路，因一旦開(kāi)路，一次側(cè)電流 I1 全部成為磁化電流，引起φm 和 E2 驟增，造成鐵心過(guò)度飽和磁化，發(fā)熱嚴(yán)重乃至燒毀線圈;同時(shí)，磁路過(guò)度飽和磁化后，使誤差增大。電流互感器在正常工作時(shí)，二次側(cè)與測(cè)量?jī)x表和繼電器等電流線圈串聯(lián)使用，測(cè)量?jī)x表和繼電器等電流線圈阻抗很小，二次側(cè)近似于短路。CT 二次電流的大小由一次電流決定，二次電流產(chǎn)生的磁勢(shì)，是平衡一次電流的磁勢(shì)的。若突然使其開(kāi)路，則勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)由數(shù)值很小的值驟變?yōu)楹艽蟮闹担F芯中的磁通呈現(xiàn)嚴(yán)重飽和的平頂波，因此二次側(cè)繞組將在磁通過(guò)零時(shí)感應(yīng)出很高的尖頂波，其值可達(dá)到數(shù)千甚至上萬(wàn)伏，危及工作人員的安全及儀表的絕緣性能。

另外，二次側(cè)開(kāi)路使二次側(cè)電壓達(dá)幾百伏，一旦觸及將造成觸電事故。因此，電流互感器二次側(cè)都備有短路開(kāi)關(guān)，防止二次側(cè)開(kāi)路。在使用過(guò)程中，二次側(cè)一旦開(kāi)路應(yīng)馬上撤掉電路負(fù)載，然后，再停電處理。一切處理好后方可再用。

4)為了滿(mǎn)足測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)、斷路器失靈判斷和故障濾波等裝置的需要，在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線、母線分段斷路器、母線斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè) 2～8 個(gè)二次繞阻的電流互感器。

5)對(duì)于保護(hù)用電流互感器的裝設(shè)地點(diǎn)應(yīng)按盡量消除主保護(hù)裝置的不保護(hù)區(qū)來(lái)設(shè)置。例如：若有兩組電流互感器，且位置允許時(shí)，應(yīng)設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中。

6)為了防止支柱式電流互感器套管閃絡(luò)造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側(cè)。

7)為了減輕發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)的損傷，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機(jī)定子繞組的出線側(cè)。為了便于分析和在發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障，用于測(cè)量?jī)x表的電流互感器宜裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)。

電流互感器最常見(jiàn)的兩種用法

第一種，被測(cè)電流較大時(shí)，用電流互感器接電流表顯示電流。

我們都知道電流互感器有變比。如 75:5、150：5、200：5 等我們要根據(jù)電流表的量程選擇合適的電流互感器。變比前邊的數(shù)就是互感器初級(jí)的最大電流。配電流表時(shí)，電流表最大量程要略大于這個(gè)數(shù)，不要大的太多。硬質(zhì)電纜我們穿心一匝，軟線我們可以根據(jù)實(shí)際情況選擇穿心幾匝。

盡量選擇表盤(pán)最大讀數(shù)與互感器初級(jí)數(shù)一致的，這樣電流表讀數(shù)就是實(shí)際電流值不必?fù)Q算。如 200:5 的互感器配最大量程 200A 的電流表。

第二種用途就是接電能表用于計(jì)量電能。

在用電量較大的場(chǎng)合，電流也會(huì)較大。而我們直跑的電表(不用接互感器的電表)最大承受電流也就是 100A。工廠用電電流較大動(dòng)不動(dòng)就幾百安，甚至上千安，這樣再用直跑的電表就會(huì)燒壞無(wú)法正常工作。

和電流互感器配套使用的電能表一般最大承受電流為 6 安，完全能承受互感器次級(jí)輸出的 5 安的電流。這樣使用時(shí)，我們只需要選擇最大電流為 6 安的三相四線制電能表，然后再根據(jù)實(shí)際用電功率計(jì)算出電流，選擇合適的互感器就可以了。

記住在計(jì)算電能時(shí)一定要用電表示數(shù)再乘以變比倍數(shù)才是實(shí)際用電量。

審核編輯 黃昊宇