互感器的选型及应用中的注意事项

互感器应用中的注意事项及选型互感器是将一次系统的电压、电流信息准确地传递到二次侧相关设备；将一次系统的高电压、大电流变换为二次侧的低电压（标准值）、小电流（标准值），使测量、计量仪表和继电器等装置标准化、小型化，并降低了对二次设备的绝缘要求；将二次侧设备以及二次系统与一次系统高压设备在电气方面很好地隔离，从而保证了二次设备和人身的安全。1.互感器定义：是电流互感器和电压互感器的统称，用于将高电压、大电流转换为低电压、小电流的器件，用于测量或保护系统。1.1分类互感器根据测试对象的不同可以分为：电流互感器和电压互感器。2.电流互感器电流互感器（又称CT）是按一定比例和准确度转换电流的大小的仪器，电流互感器在电工测量和继电保护中的主要作用是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，并将仪表和继电保护与高压电路隔开。电流互感器的二次侧额定电流均为5A，这使得测量仪表和继电保护装置的使用安全、方便，也使其在制造上可以标准化，简化制造工艺并降低成本。根据结构不同，电流互感器又可以分为：a、普通电流互感器。其结构较为简单，有相互绝缘的一次绕组、二次绕组、铁心以及构架、壳体、接线端子等组成。其工作原理已变压器基本相同，一次绕组的匝数（N1）较少，直接串联于电源线路中，一次负荷电流（I1）通过一次绕组时）产生的交变磁通，感应产生按比例减小的二次电流（I2）；二次绕组的匝数（N2）较多，。与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷（Z）串联形成闭合回路，由于一次绕组与二次绕组有相等的安培匝数，I1N1=I2N2，电流互感器额定电流比电流互感器实际运行中的负荷阻抗小。二次绕组接近于短路状态，相对于一台短路运行的变压器。图1普通电流互感器b、穿心式电流互感器其本身结构不设一次绕组，载流（负荷电流）导线由L1至L2穿过由硅钢片擀卷制成的圆形或其它形状的铁心起一次绕组作用。二次绕组直接均匀缠绕在圆形铁心上，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷串联形成闭合回路。由于穿心式电流互感器不设一次绕组，其变比根据一次绕组穿过互感器铁心的匝数来确定，穿心匝数越多，变比越小；反之穿心匝数越少，变比越大。图2穿心式电流互感器变比K=I1/I2≈N2/N1例如：由于使用中的电流互感器故障需更换，其变比为100/5额定穿心匝数为2匝，但没有备件可以更换，手头只有150/5的电流互感器，额定穿心匝数为3匝。问：使用变比为150/5的电流传感器时一次穿心匝数应为多少匝？由变比公式可得：当选用100/5额定穿心匝数为2匝的互感器时先计算出最高一次额定电流：最高一次额定电流=原使用中的一次电流×原穿心匝数=100×2=200A∴当选用150/5的电流互感器后，穿心匝数为：200/150≈1.33匝由于穿心匝数只能为整数，即：穿心匝数为1匝或2匝。当我们穿心为1匝时，其一次电流变为200/1=200A，形成200/5的电流互感器，就产生了误差。误差为（原变比-现变比）/现变比=（30-40）/40=-0.25，也就是当我们以150/5的变比穿心1匝，计量电度的时候会少计量25%的电量。而当我们穿2匝时，又必将多计了用户的电量。因为其一次电流变为200/2=100A，形成100/5的电流互感器。误差为（30-20）/20=0.5，即按150/5的变比穿心2匝，计量电度会多计量50%的电量。所以当我们不知道电流互感器的最高一次额定电流时，是不能随意的进行变比更换的，否则是很有可能造成计量上的误差的。所以选择穿心匝数为1匝。临时代替变比为100/5的电流互感器使用。c、多抽头电流互感器。这种电流互感器一次绕组不变，在绕制二次绕组时，增加了多个抽头，以获得多种不同的变比。它具有一个铁心和一个匝数固定的一次绕组，其二次绕组用绝缘铜线绕在套装于铁心的绝缘套筒上，将不同变比的二次绕组抽头引出，接在接线端子座上，这样就行成了多个变比，此种电流互感器的优点是可以根据负荷电流变比，调换二次接线端子的接线来来改变变比，而不需要更换电流互感器，给使用带来了方便。d、不同变比的电流互感器。该种电流互感器具有同一个铁心和一次绕组。而二次绕组则分为两个匝数不同、各自独立的绕组，已满足同一个负荷电流情况下的不同变比、不同准确精度等级的需要，例如在同一个负荷情况下，为了保证电能计量准确，要求变比较小一些（以满足负荷电流在一次额定值的2/3左右），准确度等级高一些（如1K1、1K2为200/5、0.2级）；而用电设备的继电保护，考虑到故障电流的保护系数较大，则要求变比较大一些，准确度等级可以稍低一点（如2K1、2K2为300/5、1级）。e、一次绕组可调，二次多绕组的电流互感器。这种电流互感器的特点是变比量程较多，而且可以变更，多见于高压电流互感器。其一次绕组分为两段，分别穿过互感器铁心，二次绕组分为两个带抽头的、不同准确度等级的独立绕组。一次绕组与装置在互感器外侧的连接片连接，通过变更连接片的位置，是一次绕组形成串联或并联，从而改变一次绕组的匝数，以获得不同的变比。带抽头的二次绕组自身分为两个不同变比和不同准确精度等级的绕组，随着一次绕组连接片位置的变更，一次绕组匝数相应改变。其变比也随之改变，这样就行成了多量程的变比。带抽头的二次独立绕组的不同变比和不同准确度等级，可以分别应用于电能计量、指示仪表、变送器、继电保护等、以满足各自不同的使用要求。f、组合式电流互感器。由电流互感器和电压互感器组合而成，多安装于高压计量箱、柜，用作计量电能或用于用电设备继电保护装置的电源。组合式电流电压互感器是将两台或三台电流互感器的一次侧和二次侧的绕组及铁心和电压互感器的一、二次绕组和铁心固定在钢体架构上，浸入装有变压器油的箱体内，其一二次绕组出线均引出，接在箱体外的高、低压瓷瓶上，形成绝缘、封闭的整体。一次侧与供电线路连接，二次侧与计量装置或继电保护装置连接。根据不同的需要，组合式电流、电压互感器分为V/V接线和Y/Y接线两种，以计量三相负荷平衡或不平衡时的电能。根据用途不同，电流互感器用途不同可分为：1、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，用来测量电流、电压、功率等。例如：1、BH-0.66-30I型电流互感器2、钳形电流互感器。该传感器为高精密电流互感器，专门为电力现场测量计量使用特点设计的。该种传感器采用高导磁材料制成，精密度高。线性优、抗干扰能力强等特点。使用时可直接夹在母排或母线上无须截线停电等使用十分方便。图3测量用钳形电流互感器测量用微型电流互感器主要要求：1)、绝缘可靠。2)、足够高的测量精度。3)、当被测线路发生故障出现的大电流时互感器应在适当的量程内饱和（如500%的额定电流）以保护测量仪表。2、保护用电流互感器。主要与继电装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，以保护供电系统的安全。例如：1、零序电流保护电流互感器。为单匝穿心式电流互感器，一般用于电力保护设备。如：小电流接地选线装置，微机消谐装置等配套使用。零序保护原理：零序电流保护具体应用可在三相线路上各装一个电流互感器（C.T），或让三相导线一起穿过一个零序C.T，也可在中性线N上安装一个零序C.T，利用这些C.T来检测三相的电流矢量和，即零序电流Io，IA+IB＋IC=IO，当线路上所接的三相负荷完全平衡时（无接地故障，且不考虑线路、电器设备的泄漏电流），IO=0；当线路上所接的三相负荷不平衡，则IO=IN，此时的零序电流为不平衡电流IN；当某一相发生接地故障时，必然产生一个单相接地故障电流Id，此时检测到的零序电流IO=IN+Id，是三相不平衡电流与单相接地电流的矢量和。图4零序电流互感器2、低压保护型电流互感器。主要适用于多根母排穿越的继电保护（对运行中电力系统的设备和线路，在一定范围内经常监测有无发生异常或事故情况，并能发出跳闸命令或信号的自动装置）回路，该产品为保护系统检测短路故障而开发，具有不同准确级和准确限值系数，可扩展为不同穿孔尺寸，广泛应用于低压配电保护系统。保护用互感器主要要求：1)、绝缘可靠。2)、足够大的准确限值系数。3)、足够的热稳定性和动稳定性。保护用微型电流互感器的工作条件与测量用互感器完全不同，保护用互感器只是在比正常电流大几倍几十倍的电流时才开始有效的工作。2.1电流互感器铭牌电流互感器型号由以下几部分组成，各部分字母、符号表示的内容：第一位：L——电流互感器CT第二位：A——穿墙式；B——支柱式；M——母线式；D——单匝贯穿式；V——结构倒置式；J——零序接地检测用；W——抗污秽；R——绕组裸露式第三位：C——瓷绝缘；S——塑料注射绝缘；Z——环氧树脂浇注绝缘；Q——气体绝缘介质；W——微机保护专用第四位：B——带保护级；C——差动保护；Q——加强型；J——加强型第五位：-##——电压等级（kV）额定工作电压：互感器允许长期运行的最高相同电压有效值。额定一次电流：作为互感器性能基准的一次电流值（5~25000A）。额定二次电流：作为互感器性能基准的二次电流值（通常为5A或1A）。额定电流比(变比)：一次额定电流I1n和二次额定电流I2n之比，称为电流互感器的额定变流比，K＝I1n／I2n≈N2／N1。式中，N1和N2为电流互感器一次绕组和二次绕组的匝数。穿心匝数：穿心式电流互感器载流导线穿过铁心的导线匝数。额定负荷：确定互感器准确级所依据的负荷值。电流互感器二次K1、K2端子以外的回路阻抗均为电流互感器的负荷。通常以视在功率（伏安）或阻抗（欧姆）表示。额定功率因数：二次额定负荷阻抗的有功部分与额定阻抗之比。准确度等级：在规定使用条件下，根据互感器的误差，其准确度等级可分为：0.2级、0.5级、1.0级、3.0级、10.0级。作为计量应选用0.5级，作为继电保护用，可选用3.0级或10.0级。例如：BH-0.66-30I户内用封闭式电流互感器，电压等级0.66kv，30I：为1×截面尺寸3×10mm2的汇流排（汇流排：在电气系统中起均压作用）。LMZ-0.66环氧树脂浇注的母线穿心式电流互感器，电压等级0.66kv。LZZBJ9-10A3G浇注绝缘支柱式带保护级加强型，设计序号9额定电压10kV，A3G结构代码。LDZB6-10Q浇注绝缘单匝式带保护级，设计序号6额定电压10kV，Q结构代码。2.2常用电流互感器BH-0.66-30I型钳形电流互感器图1穿心式电流互感器2.2电流互感器选型电流互感器的正确选型对于确保测量精度、设备运行安全、人身安全是至关重要的。选型要点：（1）额定电流（一次侧）：应为线路正常运行时负载电流的1.0~1.3倍。（2）额定电压：不小于装设点线路额定电压。（3）精度等级：若用于测量，应选用精度等级0.5或0.2级；当负载电流变化较大，或正常运行时负载电流低于电流互感器一次侧额定电流30%时，应选用0.5级。（4）根据需要确定变比与匝数。（5）型号规格选择：根据供电线路一次侧负荷电流确定变比后，再根据实际安装环境情况确定型号。（6）额定容量选择：电流互感器二次侧额定容量要大于实际二次负载，实际二次负载应为25%~100%二次额定容量。容量决定二次侧负载阻抗，负载阻抗会影响测量或精度控制。负载阻抗主要受测量仪表和继电器线圈电阻、电抗及接线接触电阻、二次连接导线电阻的影响。2.2使用中的注意事项（1）二次侧绕组必须可靠接地，以防由于绝缘损坏后，一次侧高压窜入危及人身安全。（2）二次侧绝对不允许开路。开路时互感器成为空载状态，磁通高出额定时许多（额定磁通为：0.08~0.1T，开路时可达到1.4~1.8T），除产生大量铁耗损坏互感器之外，还在二次绕组感应出危险地高压，造成绝缘击穿危及人身安全。（3）按被测电流的大小，选择合适的变比，否则将使误差增大。（4）对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置保护死区来设置。例如：若有两组电流互感器，且位置允许时，应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中。