在供电用电的线路中电流电压大大小小相差悬殊从几安到几万安都有。为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流,另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到变流和电气隔离作用。
较早前,显示仪表大部分是指针式的电流电压表,所以电流互感器的二次电流大多数是安培级的(如5A等)。现在的电量测量大多数字化,而计算机的采样的信号一般为毫安级(0-5V、4-20mA等)。微型电流互感器二次电流为毫安级,主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。
微型电流互感器也有人称之为“仪用电流互感器”。(“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器,一般用于扩大仪表量程。)
微型电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作,变压器变换的是电压而微型电流互感器变换的是电流罢了。如图绕组N1接被测电流,称为一次绕组(或原边绕组、初级绕组);绕组N2接测量仪表,称为二次绕组(或副边绕组、次级绕组)。
微型电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比,叫实际电流比K。微型电流互感器在额定工作电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比,用Kn表示。
Kn=I1n/I2n
微型电流互感器大致可分为两类,测量用电流互感器和保护用电流互感器。
电流互感器的接线方式按其所接负载的运行要求确定。最常用的接线方式为单相,三相星形和不完全星形(图4a、b、c)。
电流互感器接线方式
额定变比和误差 互感器的额定变比KN指电压互感器的额定电压比和电流互感器的额定电流比。前者定义为原边绕组额定电压U1N与副边绕组额定电压 U2N之比;后者则为额定电流I1N与I2N之比。即
KN=U1N/U2N
(对电压互感器)
KN=I1N/I2N
(对电流互感器)
电压(或电流)互感器原边电压(或电流)在一定范围内变动时,一般规定为0.85~1.15U1N(或10~120%I1N),副边电压(或电流)应按比例变化,而且原、副边电压(或电流)应该同相位。但由于互感器存在内阻抗、励磁电流和损耗等因素而使比值及相位出现误差,分别称为比差和角差。
比差为经折算后的二次电压(或二次电流)与一次电压(或一次电流)量值大小之差对后者之比,即fU 为电压互感器的比差,fI 为电流互感器的比差。当KNU2>U1(或KNI2>I1)时,比差为正,反之为负。
对没有采取补偿措施的电压互感器,比差为负,角差一般为正值,比差的绝对值和角差均随电压的增大而减小;铁心饱和时,比差与角差均随电压的增大而增大。
对于没有采取补偿措施的电流互感器,比差为负值,角差为正值,比差的绝对值和角差均随电流增大而减小。
采用补偿的办法可以减小互感器的误差。一般通过在互感器上加绕附加绕组或增添附加铁心,以及接入相应的电阻、电感、电容元件来补偿。常用的补偿法有匝数补偿、分数匝补偿、小铁心补偿、并联电容补偿等。
一、电流互感器型号:
第一字母:L—电流互感器
第二字母:A—穿墙式;Z—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
第三字母:Z—环氧树脂浇注式;C—瓷绝缘;Q—气体绝缘介质;W—与微机保护专用
第四数字:B—带保护级;C—差动保护;D—D级;Q—加强型;J—加强型ZG
第五数字:电压等级 产品序号
二、 主要技术要求
⒉1 额定容量:额定二次电流通过二次额定负荷时所消耗的视在功率。额定容量可以用视在功率V.A表示,也可以用二次额定负荷阻抗Ω表示。
⒉2 一次额定电流:允许通过电流互感器一次绕组的用电负荷电流。用于电力系统的电流互感器一次额定电流为5~25000A,用于试验设备的精密电流互感器为 0.1~50000A。电流互感器可在一次额定电流下长期运行,负荷电流超过额定电流值时叫做过负荷,电流互感器长期过负荷运行,会烧坏绕组或减少使用寿命。
⒉3 二次额定电流:允许通过电流互感器二次绕组的一次感应电流。
⒉4 额定电流比(变比):一次额定电流与二次额定电流之比。
⒉5 额定电压:一次绕组长期对地能够承受的最大电压(有效值以kV为单位),应不低于所接线路的额定相电压。电流互感器的额定电压分为0.5,3,6,10,35,110,220,330,500kV等几种电压等级。
⒉6 10%倍数:在指定的二次负荷和任意功率因数下,电流互感器的电流误差为-10%时,一次电流对其额定值的倍数。10%倍数是与继电保护有关的技术指标。2.7 准确度等级:表示互感器本身误差(比差和角差)的等级。目前电流互感器的准确度等级分为0.001~1多种级别,与原来相比准确度提高很大。用于发电厂、变电站、用电单位配电控制盘上的电气仪表一般采用0.5级或0.2级;用于设备、线路的继电保护一般不低于1级;用于电能计量时,视被测负荷容量或用电量多少依据规程要求来选择(见第一讲)。
⒉8 比差:互感器的误差包括比差和角差两部分。比值误差简称比差,一般用符号f表示,它等于实际的二次电流与折算到二次侧的一次电流的差值,与折算到二次侧的一次电流的比值,以百分数表示。
⒉9 角差:相角误差简称角差,一般用符号δ表示,它是旋转180°后的二次电流向量与一次电流向量之间的相位差。规定二次电流向量超前于一次电流向量δ为正值,反之为负值,用分(’)为计算单位。
⒉10 热稳定及动稳定倍数:电力系统故障时,电流互感器受到由于短路电流引起的巨大电流的热效应和电动力作用,电流互感器应该有能够承受而不致受到破坏的能力,这种承受的能力用热稳定和动稳定倍数表示。热稳定倍数是指热稳定电流1s内不致使电流互感器的发热超过允许限度的电流与电流互感器的额定电流之比。动稳定倍数是电流互感器所能承受的最大电流瞬时值与其额定电流之比
电流互感器起到变流和电气隔离作用。便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流,避免直接测量线路的危险。电流互感器是升压(降流)变压器,它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器,电流互感器将高电流按比例转换成低电流,电流互感器一次侧接在一次系统,二次侧接测量仪表、继电保护等。
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。
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,额定一次电流与额定二次电流之比。
⑴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。
⑵额定电压。应为0.5kV或0.66kV。
⑶注意精度等级。若用于测量,应选用精度等级0.5或0.2级;若负载电流变化较大,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%,应选用0.5级。
⑷根据需要确定变比与匝数。
⑸型号规格选择。根据供电线路一次负荷电流确定变比后,再根据实际安装情况确定型号。
⑹额定容量的选择。电流互感器二次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,负载阻抗又影响测量或控制精度。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。
⒈二次绕组必须可靠接地,以防止由于绝缘损坏后,一次侧高电压传入危及人身安全。
⒉二次测绝对不容许开路。开路时互感器成了空载状态,磁通高出额定时许多(1.4-1.8T),除了产生大量铁耗损坏互感器外,还在副边绕组感应出危险的高压,危及人身安全。
电流互感器铭牌标志
电流互感器型号由以下几部分组成,各部分字母、符号表示内容:
第一个字母:L——电流互感器。
第二个字母:F——风压式; M——母线式(穿芯式)。
第三个字母:C——瓷绝缘式; Z——浇注式。
第四个字母:B——保护; D——差动。
第五个字母:数字——电压等级(kV)。
例如 LMZ—0.66表示用环氧树脂浇注的穿芯式电流互感器 0.66kV。
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。
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,额定一次电流与额定二次电流之比。
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都是电流互感器的负荷。通常以视在功率伏安或以阻抗欧姆表示。
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,互感器的误差在该等级规定的限值之内电力工程中计量常用的等级有0.2.0.5.0.2S、0.5S等。
注意事项:
副边绕组必须可靠接地,以防止由于绝缘损坏后,原边高电压传入危及人身安全。
副边绝对不容许开路。开路时互感器成了空载状态,磁通高出额定时许多(1.4-1.8T),除了产生大量铁耗损坏互感器外,还在副边绕组感应出危险的高压,危及人身安全。
电流互感器 - 使用注意事项电流互感器运行时,副边不允许开路。因为一旦开路,原边电流均成为励磁电流,使磁通和副边电压大大超过正常值而危及人身和设备安全。因此,电流互感器副边回路中不许接熔断器,也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。
电流互感器运行时,副边不允许开路。原因如下:
⒈电流互感器一次被测电流磁势I1N1在铁芯产生磁通Φ1
⒉电流互感器二次测量仪表电流磁势I2N2在铁芯产生磁通Φ2
⒊电流互感器铁芯合磁通:Φ = Φ1 + Φ2
⒋因为Φ1.Φ2方向相反,大小相等,互相抵消,所以 Φ = 0
⒌若二次开路,即 I2 = 0 ,则:Φ = Φ1,电流互感器铁芯磁通很强,饱和,铁心发热,烧坏绝缘,产生漏电
⒍若二次开路,即 I2 = 0 ,则:Φ = Φ1,Φ在电流互感器二次线圈N2中产生很高的感生电势e,在电流互感器二次线圈两端形成高压,危及操作人员生命安全
⒎电流互感器二次线圈一端接地,就是为了防止高压危险而采取的保护措施
因此,电流互感器副边回路中不许接熔断器,也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。