电流互感器基础知识介绍

©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电流互感器基础知识介绍CTBasicKnowledgeIntroductionR&DPCSOYangZhenzhong©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.目录•电流互感器的基本概念•电流互感器的接线形式•电流互感器的负载要求•电流互感器的类型及配置©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电流互感器的基本概念•什么是电流互感器？电流互感器是一种专门用于将大电流变换成标准小电流（5A）的变换设备，它被广泛应用于供电系统中向测量仪表和继电器的电流线圈供电。•在正常条件使用时，二次电流与一次电流大小成正比。•在连接方向正确时，二次电流对一次电流的相位差接近于零。•一次与二次之间按相应的绝缘水平进行绝缘，以保证所有低压设备与高电压相隔离。电流互感器一次绕组连接在电力系统中，二次绕组连接测量仪器或继电保护、自动控制装置。通常二次绕组的一端接地。©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.（1）将一次回路的大电流变为二次回路标准的小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，并便于屏内安装。（2）隔离高压电路。电流互感器一次侧和二次侧没有电的联系，只有磁的联系。使二次设备与高电压部分隔离，且电流互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。电流互感器的基本概念•电流互感器的作用©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器，它的工作原理和变压器相似，都是运用电磁感应的原理进行工作的。根据磁动势平衡的原理，铁心的一次与二次的激磁按匝相同，通过匝数比实现电流的变换。电流互感器一、二次电流之比称为电流互感器的额定互感比。式中——一次线圈的额定电流，A——二次线圈的额定电流，5A21NNiIIK2NI1NI•电流互感器的工作原理电流互感器的基本概念©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.•电流互感器的特点（1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少；故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关；（2）电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。电流互感器的基本概念©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电流互感器的基本概念•电流误差：二次电流的测量值乘以额定互感比后与实际一次电流之差，以百分数表示即•相位误差：旋转180°的二次电流相量与一次电流相量之间的夹角，并规定超前于时，相位差为正值；反之为负值。•电流互感器的误差%100112IIIKfii1。I。'2I。'2Iifi1。Ii©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电流互感器的接线形式•电流互感器的接线形式指的是电流互感器与测量仪表或保护继电器之间的连接形式。（1）三相完全星形接线：可以准确反映三相中每一相的真实电流。该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路和单相接地短路。三相完全星形接线©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.（2）两相两继电器不完全星形接线：可以准确反映两相的真实电流。该接线方式应用在6～10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。电流互感器的接线形式两相不完全星形接线©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电流互感器的接线形式（3）两相接差动式接线：反映两相差电流。该接线特点是U、W相电流互感器接成电流差式，通过继电器的电流是U、W相电流互感器二次侧电流差。该接线方式应用在6～10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路、小容量电动机保护、小容量变压器保护。两相接差动式接线©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电流互感器的接线形式（4）单相接线在三相负荷平衡时，可以用单相电流反映三相电流值，主要用于测量电路。单相接线©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电流互感器的接线形式（5）两相三完全星形接线：流入第三个继电器的电流是该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。vwujIIII....两相三完全星形接线©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电流互感器的接线形式•电流互感器在接线中应注意以下内容：（1）电流互感器的二次侧在使用时绝对不可开路。使用过程中拆卸仪表或继电器时，应事先将二次侧短路。安装时，接线应可靠，不允许二次侧安装熔丝；（2）二次侧必须有一端接地。防止一、二次侧绝缘损坏，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全；（3）接线时要注意极性。电流互感器一、二次侧的极性端子，都用字母表明极性。（4）一次侧串接在线路中，二次侧的继电器或测量仪表串接。©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电流互感器的接线形式•高压电流互感器多制成两个铁芯和两个副绕组的型式，分别接测量仪表和继电器，满足测量仪表和继电保护的不同要求。•电流互感器供测量用的铁芯在一次侧短路时应该容易饱和，以限制二次侧电流增长的倍数；•供继电保护用的铁芯，在一次侧短路时不应饱和，使二次侧的电流与一次侧的电流成正比例增加。©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电流互感器的负载要求（1）电流互感器的准确级•电流互感器根据测量时误差的大小而划分为不同的准确级。准确级是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。•互感器在规定的使用条件下的误差应在规定的限值内。例如对于测量或计量用电流互感器，准确级用在额定电流下所规定的最大允许电流百分数标称，如0.2、0.5等，对保护用电流互感器的准确级，以该准确级在额定准确限值一次电流下所规定的最大允许复合误差百分数标称，其后标以字母“P”(表示保护)。保护用电流互感器的标准准确级有：5P和10P。（2）电流互感器10％误差曲线•电流互感器的10％误差曲线就是在保证电流互感器误差不超过±10％的条件下，一次电流的倍数n与电流互感器允许最大二次负载阻抗的关系曲线。©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电流互感器的负载要求（3）电流互感器的额定容量电流互感器的额定容量系指电流互感器在额定二次电流和额定二次阻抗下运行时，二次线圈输出的容量。由于电流互感器的二次电流为标准值（5A或1A），故其容量也常用额定二次阻抗来表示。因电流互感器的误差和二次负荷有关，故同一台电流互感器使用在不同准确级时，会有不同的额定容量。电流互感器对负载的要求就是负载阻抗之和不能超过互感器的额定二次阻抗值。2222NNNZIS©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电流互感器的类型•电流互感器的分类（1）按安装地点可分为户内式和户外式。20kV以下制成户内式；35kV及以上多制成户外式。（2）按安装方式可分为穿墙式、支持式和装入式。穿墙式装在墙壁或金属结构的孔中，可节约穿墙套管；支持式则安装在平面或支柱上；装入式是套在35kV及以上变压器或多油断路器油箱内的套管上，故也称为套管式。（3）按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式等。干式用绝缘胶浸渍，适用于低压户内的电流互感器；浇注式利用环氧树脂作绝缘，多用于35kV及以下的电流互感器；油浸式多为户外型。（4）按一次绕组匝数可分为单匝和多匝式。©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电流互感器的类型（5）新型电流互感器按高、低压部分的耦合方式，可分为无线电电磁波耦合、电容耦合和光电耦合式，其中光电式电流互感器性能更佳。新型电流互感器的特点是高低压间没有直接的电磁联系，使绝缘结构大为简化；测量过程中不需要消耗很大能量；没有饱和现象，测量范围宽，暂态响应快，准确度高；重量轻、成本低。一次绕组二次绕组一次绕组二次绕组铁心•浇注绝缘互感器结构简图：©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电流互感器的类型•电流互感器的结构（1）单匝式结构有贯穿式（一次绕组为单根铜管或铜杆）和母线式（以母线穿过互感器作为一次绕组）。（2）额定电流在400A以下采用多匝式。多匝式接结构可分为线圈式、“8”字型和“U”字型。“8”字型绕组结构的电流互感器，只用于35～110kV电压级。220kV“U”字型绕组电流互感器，在110kV及以上的高压电流互感器中得到广泛的应用。在同一回路中，往往需要数量很多的电流互感器，高压电流互感器常由多个没有磁联系的独立铁芯和二次绕组与共用的一次绕组组成同一电流比、多二次绕组的电流互感器。对于110kV及以上的电流互感器，常将一次绕组分成几组，通过切换来改变绕组的串、并联，以获得2～3种互感比。©2008EatonCorporation.Allrightsreserved.电流互感器的配置•互感器在主接线中的配置与测量仪表、同期点的选择、保护和自动装置的要求以及主接线的形式有关。（1）为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对于大接地短路电流系统，一般按三相配置；对于小接地短路电流系统，依具体要求按二相或三相配置。（2）对于保护用电流互感器应尽量消除主保护装置的不保护区。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。（3）为了减轻内部故障对发电机的损伤，用于自动调整励磁装置的电流互感器应配置在发电机定子绕组的出线侧。为便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量的电流互感器宜装设在发电机中性点侧。•DL/T866-2004