電流互感器-趙修民講解

1、電流互感器手冊電流互感器手冊目錄電流互感器的用途和基本結(jié)構(gòu)（2） 一、 電流互感器的用途（2）二、 電流互感器的容量（6）三、 電流互感器的基本結(jié)構(gòu)（8）電流互感器的誤差和計算（10） 一、 沒有誤差時的電流互感器（10）二、 電流互感器的誤差和準(zhǔn)確級（13）三、 電流互感器的等值電路和相量圖（16） 四、 影響電流互感器誤差的各種因素（19） 五、 電流互感器誤差計算舉例（22）電流互感器誤差的補(bǔ)償（24） 一、匝數(shù)補(bǔ)償（24）二、半匝或分?jǐn)?shù)砸補(bǔ)償（26）三、雙鐵心反勵磁補(bǔ)償（28） 四、磁分路補(bǔ)償（29） 五、短路匝補(bǔ)償（32） 六、磁分路短路匝補(bǔ)償（33） 七、圓環(huán)磁分路電勢補(bǔ)償（34）

2、 八、電容補(bǔ)償（35） 九、圓環(huán)磁分路補(bǔ)償電流互感器的計算舉例（38） 十、分?jǐn)?shù)匝電容補(bǔ)償電流互感器的計算舉例（40）電流互感器的誤差試驗（43） 一、極性檢查（43）二、退磁（44）三、誤差試驗（46） 四、復(fù)合誤差試驗（49） 五、二次負(fù)荷測定（51） 六、升流器的選用（53）- 1 -電流互感器手冊電流互感器的用途和基本結(jié)構(gòu)一、電流互感器的用途 電流互感器和變壓器很相象，變壓器在線路上，主要用來改變線路的電壓，而電流互感器接在線路上，主要用來改變線路的電流，所以電流互感器從前也叫 做變流器。后來，一般把直流電變成交流電的儀器設(shè)備，叫做變流器，把改變線 路上電流的大小的電器，根據(jù)它通過互感

3、器的工作原理，叫做電流互感器。線路上為什么需要變電流呢？這是因為根據(jù)發(fā)電和用電的不同情況，線路上 的電流大小不一，而且相差懸殊，有的只有幾安，有的卻大至幾萬安。要直接測 量這些大大小小的電流，就需要根據(jù)線路電流的大小，制作相應(yīng)為幾安直到幾萬 安不同的許多電流表和其他電氣儀表。這樣就會給儀表制造帶來極大的困難。此 外，有的線路是高壓的，例如 22 萬伏或 1 萬伏等高壓輸電供電線路，要直接用 電氣儀表測量高壓線路上的電流，那是極其危險的，也是絕對不允許的。如果在線路上接入電流互感器變電流，那么就可以把線路上大大小小的電 流，按不同的比例，統(tǒng)一變成大小相近的電流。只要用一種電流規(guī)格的電氣儀表， 例

4、如通用的電流為 5A 的電氣儀表，就可以通過電流互感器，測量線路上小至幾 安和大至幾萬安的電流。同時電流互感器的基本結(jié)構(gòu)和變壓器很相象，它也有兩 個繞組，一個叫原邊繞組或一次繞組；一個叫副邊繞組或二次繞組。兩個繞組之 間有絕緣，使兩個繞組之間有電的隔離。電流互感器在運(yùn)行時一次繞組 W1 接在 線路上二次繞組 W2 接電氣儀表，因此在測量高壓線路上的電流時，盡管原邊電 壓很高，但是副邊電壓卻很低，操作人員和儀表都很安全。由此可見，電流互感器除了可以將線路上大小不一的電流變成一定大小的電 流，以便于測量之外，還可以起到與線路絕緣的作用，以保證操作人員和儀表的 安全。電流互感器既然用來變電流，那么它

5、最主要的參數(shù)就是電流比。一次電流 I1與二次電流 I2 之比，叫做實際電流比，一般用 K 表示，即：K=I1/I2為了生產(chǎn)和使用的方便，電流互感器的一次電流和二次電流都是規(guī)定有標(biāo) 準(zhǔn)，叫做額定一次電流和額定二次電流。額定電流的意思就是說，在這個電流下， 繞組可以長期通電而不被燒壞。當(dāng)繞組的電流超過額定電流時，叫做過負(fù)荷。長 期過負(fù)荷運(yùn)行，會把繞組燒壞或降低互感器的壽命。這樣，額定一次電流 I1n 與額定二次電流 I2n 之比，就叫做額定電流比，用- 2 -電流互感器手冊Kn 表示，簡稱為電流比。因此，一般所謂電流互感器的電流比，都是指它的額 定電流比，即Kn=I1n/I2n電流互感器有電力系統(tǒng)

6、用和儀用兩大類。電力系統(tǒng)用電流互感器是發(fā)電廠、 變電所等輸出、供電系統(tǒng)中不可缺少的一種電器，長期接在線路上運(yùn)行，一般只 有一個電流比，又可分為測量用和保護(hù)用電流互感器。測量用電流互感器主要與 測量儀表配合，在線路正常工作狀態(tài)下，用來測量線路上的電流、功率和電能等； 而保護(hù)用電流互感器則與繼電裝置配合，當(dāng)線路發(fā)生短路、過電流等故障時，向 繼電裝置供電切斷故障線路，以保護(hù)線路中的貴重設(shè)備，如發(fā)電機(jī)和變壓器等。儀用電流互感器是在實驗室內(nèi)使用的一種電工儀器，也叫做精密電流互感 器，一般都有多個電流比，主要用來擴(kuò)大電流儀表的量限，所以又叫做擴(kuò)大量限 裝置。它還可以作為標(biāo)準(zhǔn)電流互感器，與標(biāo)準(zhǔn)電流表、標(biāo)準(zhǔn)功

7、率表或標(biāo)準(zhǔn)電度表 等配合，來檢定相位低準(zhǔn)確度的電表，功率表或電度表，或者以它為標(biāo)準(zhǔn)，來檢 定低準(zhǔn)確度的電流互感器。電力系統(tǒng)用電流互感器的額定一次電流標(biāo)準(zhǔn)值列于表 1。表中電流的單位為（A）。表中括號內(nèi)值僅限于老產(chǎn)品或與老產(chǎn)品配套的產(chǎn)品；第 5 行 25000A 以上的 電流值了取第 4 行電流值的 10 倍數(shù)。表 1額定一次電流標(biāo)準(zhǔn)值（單位 A）151015203040506075100160（150）200315（300）400500630（600）800（750）1000125（1200）1600（1500）200025003150（3000）400050006300（6000）8000（

8、7500）1000012500（12000）16000（15000）2000025000額定二次電流標(biāo)準(zhǔn)值為 1A 和 5A。 儀用電流互感器額定一次電流標(biāo)準(zhǔn)值2除了表 1 所列數(shù)之外，還有：0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.5、0.75、1.5、2、2.5、3、4、7.5、8、25、80、120、250。額定二次電流標(biāo)準(zhǔn)值除 1A 和 5A 外，還有 0.5A。 此外，還有生產(chǎn)額定一次電流小于 0.1A 的，如 0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.04、0.05、0.075A 和微機(jī)用額定二次電流為 0.1A 和 0.05A 的儀用電流互

9、 感器。據(jù)此，式（2）就可以寫出：Kn=I1n/I2n=5/5 或 10/5 或0.1/5 或 5/1 或 5/0.05（3） 當(dāng)略去電流互感器誤差不計時，實際電流比就等于額定電流比，即K=Kn=I1/I2（4） 由此可見，如果電流互感器的銘牌上標(biāo)明電流比為 100/5，那么不僅說明互感器二次電流乘上 20 倍就等于一次電流，而且還說明互感器一次繞組允許長期 通過的電流為 5A。所以電流比 100/5 不能寫成 20/1，這是因為 20/1 說明互感器 的額定一次電流為 20A，額定二次電流為 1A，與 100/5 比值雖同而實際意義不 同。當(dāng)我們利用互感器進(jìn)行測量時，就按圖 1 的原理接線，

10、一次繞組串聯(lián)接在被- 3 -電流互感器手冊測量的線路中，二次繞組則和 5A 的電流表串聯(lián)。 這樣，我們實際上測量到的是電流互感器二次繞組的電流，然后再根據(jù)銘牌上所標(biāo)明的電流比，折算出一次繞組（即被測線路上）的實際電流。在電力系統(tǒng) 中，為了測量方便起見，電流表都預(yù)先經(jīng)過折算，直接按一次繞組的電流來刻度， 同時在電流表上注明要用相應(yīng)電流比的電流互感器。例如我們要測量線路上最大 達(dá)到 200A 的電流，就可以選用 200/5 的電流互感器。這樣，可以由電流表的指 示，直接讀出一次繞組電流值。這時電流表的刻度雖然標(biāo)的是 200A，但實際上 通過電流表的電流，也就是二次繞組的電流只有 5A。因此，我們也

11、可以用普通5A 的電流表來測量，只要把測得的電流表讀數(shù)，按電流比折算到原邊，同樣可 以得到一次電流的值。例 1 設(shè)線路上的電流約為 900A，應(yīng)該怎樣測量？ 電流互感器額定一次電流大于 900A 的為 1000A，因此可選用 1000/5 的電流互感器和 1000 的電流表，這個電流表上標(biāo)有應(yīng)用 1000/5 的電流互感器，按圖 1接線就可由電流表的指示直接讀出線路上的電流。例 2 在例 1 中，如線路電流為 900A，問實際通過電流表的電流有多大？ 通過線路的電流為 I1 通過電流表的電流為 I2，因此由式（3）可以得到：I2 = I1/Kn=900/（1000/5）=4.5A實際通過電流表

12、的電流是 4.5A。例 3 在例 1 中，如改用普通 5A 電流表進(jìn)行測量，當(dāng)電流表讀數(shù)為 4.8A 時， 線路上的電流有多大？由公式（3）可以得到：I1=KnI2=1000/5*4.8=960A例 4在 10KV 高壓線路上通過約 3A 的電流，應(yīng)如何測量？ 線路上的電流大約只有 3A，可以采用普通的 5A 電流表進(jìn)行測量，但是在高壓線路上，不能直接用 5A 電流表進(jìn)行測量，必須通過高壓電流互感器，因此 選用 10KV 5/5 高壓電流互感器和 5A 電流表，按圖 1 進(jìn)行測量。因為互感器的 電流比為 5/5，即一次電流等于二次電流，所以與直接測量時一樣，電流表可以 直接讀出線路上的電流數(shù)值

13、，這時電流互感器實際上是用來是絕緣隔離的作用。 由此可見，凡是不需要改變電流的大小，而需要二次和一次有絕緣隔離的，可以采用 5/5 的電流互感器。1、測量用電流互感器 測量用電流互感器的用途，如上所述，主要有下列兩方面：（1）用來測量高壓線路上的電流和功率，起絕緣隔離的作用，以保證操 作人員和儀表的安全。（2）用來測量高壓或低壓線路上的大電流和大功率，使用統(tǒng)一的 5A 的 二次線路和測量儀表。因此，對于測量用電流互感器主要有三個要求： 第一，絕緣必須可靠，以保證安全； 第二，必須有一定的測量準(zhǔn)確度； 第三，儀表保安系數(shù) Fs 較小。電流互感器在測量時，實測的二次電流都是按額定電流比折算為一次電

14、流。 這樣的折算實際上是有誤差的。也就是說，電流互感器實際電流比并不等于額定 電流比，二者之間具有一定的誤差。因此，測量用電流互感器根據(jù)變電流時所產(chǎn) 生的誤差，規(guī)定電流互感器的準(zhǔn)確級。國產(chǎn)電流互感器的準(zhǔn)確級有：0.01 級、0.02- 4 -電流互感器手冊級、0.05 級、0.1 級、0.2 級、0.5 級、1 級、3 級和 5 級等。各級電流互感器的允 許誤差都有詳細(xì)的規(guī)定，這將在下一節(jié)介紹。但是在額定電流附近，各級電流互 感器的誤差，也可以大致簡單的認(rèn)為，相應(yīng)于 0.01 級5 級，其允許誤差為0.01%5%。儀用電流互感器的準(zhǔn)確級一般都高于 0.5 級，電力系統(tǒng)用的電流互感器：用 于測量

15、電能的，應(yīng)不低于 0.5 級，電能很大的，要求 0.2 級或 0.1 級；測量電流 和功率的，一般用 1 級；3 級和 5 級只用來監(jiān)視電流，即大致觀察電流大小。5 級（老產(chǎn)品還有 10 級）只用于高壓斷路器套管上，也就是以下所說的裝入式電 流互感器或套管電流互感器。測量用電流互感器在額定二次負(fù)荷下，其復(fù)合誤差（見下節(jié)）不大于 10%時 的最小一次電流值叫做額定儀表保安電流。額定儀表保安電流與額定一次電流的 比值就是儀表保安系數(shù)。2、保護(hù)用電流互感器 在電力系統(tǒng)中，為了保證正常供電以及保護(hù)貴重設(shè)備的安全，都有一套由各種繼電器控制設(shè)備組成的繼電保護(hù)線路。當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時，這些保護(hù)裝 置就會

16、動作，切斷故障的線路，如果是偶然的故障，還能夠自動合閘，保證正常 供電。保護(hù)用電流互感器，就是將線路上的電流變?yōu)橐欢ù笮〉碾娏?。給繼電器等 保護(hù)裝置供電。當(dāng)線路上發(fā)生短路或其它故障，使線路上電流劇增時，通過電流 互感器供給繼電器等保護(hù)裝置的電流也劇增，使繼電保護(hù)裝置動作，切斷故障線 路。保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級用 5P 和 10P 表示，也相當(dāng)于其允許誤差為 5%和10%。 由此可見，保護(hù)用電流互感器的工作條件與測量用電流互感器完全不同。測量用電流互感器是在線路正常供電時，用來測量線路上的電流和功率，而保護(hù)用 電流互感器只是在線路發(fā)生故障時，比正常供電電流大幾倍甚至幾十倍的電流 下，才開始有效

17、的工作。因此，對于保護(hù)用的電流互感器，主要有下列三個要求：（1） 絕緣必須可靠，以保證安全;（2） 必須有足夠大的準(zhǔn)確限值系數(shù)；（3） 必須有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。 電流互感器在正常運(yùn)行時，一次電流和二次電流基本上都是按式（1）的比例關(guān)系上升或下降的。但是當(dāng)發(fā)生故障，一次電流劇增時，由于鐵心飽和了，二 次電流隨著一次電流增大至一定程度時，就不再按一定比例增大，甚至不再增大 了。準(zhǔn)確限值系數(shù)就是用來說明電流互感器的這種性能的。保護(hù)用電流互感器在額定負(fù)載下能夠滿足準(zhǔn)確級 5P 或 10P 要求的最大一次 額定準(zhǔn)確限值一次電流。所謂準(zhǔn)確限值系數(shù)就是額定準(zhǔn)確限值一次電流與額定一 次電流的比值。準(zhǔn)確

18、限值系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值為 5、10、15、20、30。 由此可見，所謂準(zhǔn)確限值系數(shù)是說明電流劇增至多少倍額定電流后，互感器誤差已經(jīng)達(dá)到 5%或 10%，再增加一次電流，誤差更大，二次電流就不再按比例 增大，甚至不再增大了。因此，對于保護(hù)用電流互感器，必須要求有足夠大的準(zhǔn)確限值系數(shù)，使線路 發(fā)生故障一次電流劇增時，能夠由二次電流反映給繼電保護(hù)裝置，保證繼電保護(hù) 及時可靠的動作，切斷故障線路。在額定一次電流和額定二次電流負(fù)荷下保護(hù)用- 5 -電流互感器手冊電流互感器的比值差不超過1%或3%。 保護(hù)用電流互感器是在線路發(fā)生過負(fù)荷或短路故障時起作用的，這時線路上瞬時通過電流互感器的電流往往比額定電流大很多倍

19、，這樣大的電流一方面產(chǎn)生 熱量，一方面產(chǎn)生電動力，因此電流互感器必須能承受這樣的熱量和電動力，而 不被它們所破壞。在二次繞組短路情況下，電流互感器在一秒鐘內(nèi)所能承受而無損傷的一次電 流有效值叫做額定短時熱電流。在二次繞組短路情況下，電流互感器能承受其電磁力的作用而無電的或機(jī)械 的損傷的一次電流峰值，叫做額定動穩(wěn)定電流。保護(hù)用電流互感器最常用的有下列三種：（1） 過負(fù)荷保護(hù)電流互感器，用來保護(hù)線路的過負(fù)荷。（2） 差動保護(hù)電流互感器，一般用來保護(hù)變壓器內(nèi)部故障。這種電流 互感器過去稱為 D 級。（3） 接地保護(hù)電流互感器，一般用來保護(hù)單相或兩相接地。這種電流 互感器過去稱為 J 級，也叫做零序電

20、流互感器。二、電流互感器的容量 在電流互感器的銘牌上，除了標(biāo)明電流比以外，還標(biāo)有額定容量或額定負(fù)荷和額定電壓。 電流互感器的負(fù)荷，就是指電流互感器二次所接電氣儀表和聯(lián)結(jié)導(dǎo)線的總阻抗，它包括這些儀表或繼電器的阻抗，以及聯(lián)結(jié)導(dǎo)線的電阻和聯(lián)結(jié)點的接觸電阻 等所有二次外接負(fù)載的全部阻抗。電流互感器的負(fù)荷與電流互感器所接的線路上的負(fù)荷沒有任何直接的關(guān)系。 只要電流互感器的二次接線不變，不管線路上的負(fù)荷如何變化，電流互感器的負(fù) 荷都不變。由于電流互感器二次的接線是隨著線路的要求而改變的，所以每個電流互感 器的實際負(fù)荷都不同。為了制造和使用的方便，對于各種電流互感器，也都規(guī)定 有標(biāo)準(zhǔn)的負(fù)荷，叫做額定負(fù)荷。至

21、于電流互感器的額定容量，是指電流互感器在額定電流和額定負(fù)載下運(yùn)行 時二次所輸出的容量，容量的單位為伏安（VA）。所以額定容量 Sn 和額定負(fù)荷 Zn 之間的關(guān)系，可以用下面的公式來表示：Sn=I2n *Zn（5） 前已說過，對于一般電力系統(tǒng)用的電流互感器，額定二次電流 I2n=5A，因此：Sn=5*Zn=25Zn（VA）（6） 這就是說，額定容量額定負(fù)載之間只差一個系數(shù)（例如上式中的系數(shù) 25），額定容量和額定負(fù)載一樣，都是說明電流互感器二次允許連接的各種電氣儀表（包括連接導(dǎo)線和接觸電阻）的全部阻抗。因此額定負(fù)荷也可以用額定容量的伏 安數(shù)表示。按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電流互感器的額定二次負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)為：

22、5、10、15、20、30、40、50、60、80 或 100VA。對于額定二次電流為 5A 的電流互感器，額定負(fù) 荷的阻抗為：0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.6、2.0、2.4、3.2 或 4.0。對于額定電流不足 5A 的，額定二次負(fù)荷還有 0.25、0.5、1、2、2.5VA。相 應(yīng)于額定二次電流為 1A 時，其額定二次負(fù)荷阻抗為 0.25、0.5、1、2、2.5；相- 6 -電流互感器手冊應(yīng)于 0.5A 時，為 1、2、4、8、10。對于額定二次電流為 0.1 和 0.05A 的，其 額定二次負(fù)荷一般為 50 或 100。電流互感器的額定電壓，是指一次繞組所接線路上

23、的線電壓。電流互感器一 次繞組是串聯(lián)接在線路上的，所以電流互感器額定電壓并不是電流互感器一次繞 組兩端的電壓，而是電流互感器一次繞組對二次繞組和地的絕緣電壓，因而電流 互感器的額定電壓只是說明電流互感器的絕緣強(qiáng)度，而和電流互感器的容量沒有 任何直接的關(guān)系。由上面計算公式也可以看出，電流互感器的額定容量只與額定負(fù)荷有關(guān)，而 與電流互感器的額定電壓沒有關(guān)系。如果按照變壓器容量的概念來理解電流互感 器的容量，認(rèn)為額定容量為額定電壓與額定電流的乘積，那顯然是錯誤的，這是 因為變壓器的額定電壓就是變壓器一次或二次繞組的額定電壓，而電流互感器的 額定電壓，即不是它一次繞組的電壓，也不是它二次繞組的電壓。電

24、流互感器二次繞組電壓（指二次繞組兩端的電壓），等于二次電流和二次 負(fù)荷的乘積。在線路上改變電流互感器的二次負(fù)荷時，二次電流基本不變，二次 繞組的電壓就隨著二次負(fù)荷成正比的變化。電流互感器一次繞組的電壓（指一次 繞組兩端的電壓），也相應(yīng)的隨著二次繞組電壓而增大或減小。但是，由于電流 互感器運(yùn)行在短路狀態(tài)，繞組內(nèi)阻抗壓降很大，以致一次繞組電壓與二次繞組電 壓的比例關(guān)系也不完全是固定不變的 。因為電流互感器一次繞組和二次繞組電 壓是隨著二次負(fù)荷的改變而改變，所以在所有電流互感器中都不標(biāo)明一次繞組和 二次繞組的電壓。在電力系統(tǒng)中所用電流互感器，電流比都大于 1，一次繞組電 壓一般都小于二次繞組電壓。電

25、流互感器的額定容量，即在額定電流和額定負(fù)荷時二次輸出的容量，也等 于二次額定電流和這時二次繞組電壓的乘積，也就等于二次額定電流的平方和額 定負(fù)荷的乘積，這就是上面所列的公式（5）。電流互感器的額定電壓，也按照線路上的額定電壓規(guī)定為：0.5、10、15、20、35、60、110、220、330KV 等幾種電壓等級。 國產(chǎn)各種電壓等級電流互感器的電流規(guī)格如表 2 所示。 表 2各種電壓等級電流互感器的電流規(guī)格額定電壓（KV）0.510152035額定一次電流（A）5250005600080015000151500額定電壓（KV）60110220330額定一次電流（A）206007520003001

26、2003001200電流互感器的額定電壓一般都以 KV 為單位，標(biāo)在電流互感器的型號后面， 例如 LA-10 即為 10KV 電流互感器。例 5 LMZJ-0.5 型電流互感器的額定容量為 10VA，問它的額定負(fù)荷多大？ 由式（6）可以求得額定負(fù)荷Zn=Sn/25=10/25=0.4例 6 例 5LMZJ-0.5 型電流互感器的額定電壓多高？型號上所標(biāo)的 0.5，說明其額定電壓為 0.5 KV，即為 500V 低壓電流互感器。 例 7 額定負(fù)荷為 0.2 的電流互感器，其額定容量多大？ 由式（6）可以求得額定容量- 7 -電流互感器手冊Sn=25Zn=25*0.2=5VA例 8 額定容量為 5

27、VA 的電流互感器，如果其額定二次電流為 1A，求它的 額定負(fù)荷。由式（5）可以求得額定負(fù)荷Zn=Sn/In=5/ In=5例 9 額定容量為 5VA 的 100/5 電流互感器，在 20%額定電流時的容量多 大？由例 7 計算結(jié)果知道 5VA 互感器的額定負(fù)荷是 0.2 歐，所以在 20%In 時的 容量為：S=I*Zn=（20%*5）*0.2=0.2VA由此可見，電流互感器的額定容量或者簡稱電流互感器的容量，都是指在額 定電流和額定負(fù)荷時的容量。當(dāng)電流不是額定值時，例如 10%In 時互感器的容 量只有額定容量的 1%。100/5、5VA 電流互感器，在 20%In 即二次電流比為 1A

28、時，由以上計算可 知其容量只有 0.2VA。而 20/1、5VA 電流互感器，在二次電流為 1A 時，其容量 即為 5VA。由例 7 和例 8 計算結(jié)果可見，額定容量為 5VA 的電流互感器，如額定二次 電流為 5A 時，其額定負(fù)荷為 0.2，如額定二次電流為 1A 時，其額定負(fù)荷則為5。從以上幾個例子更可以清楚地看出，100/5 和 20/1 電流互感器，不僅兩者的 一次和二次額定電流不同，而且在相同的電流下，兩者的容量相差 25 倍，在相 同的容量時，兩者所帶的二次負(fù)荷阻抗值，也相差 25 倍，所以 100/5 與 20/1 互 感器除了比例數(shù)字相同外，實際上是很不同的。在一般情況下，10

29、0/5 互感器都 不能作為 20/1 互感器使用。例 10 5/0.05 電流互感器的額定二次負(fù)荷為 100，其額定容量是多少？ 由式（5）可以求得額定容量Sn=（I2n）*Zn=0.05*100=0.25VA例 11 例 10 這臺電流互感器黨二次電流為額定值時，二次輸出電壓有多 大？二次輸出電壓為二次電流和二次負(fù)荷阻抗的乘積，因此當(dāng) I2n=0.05A，Zn=100歐時，二次輸出電壓 Un 為Un=I2nZn=0.05*100=5V例 12 額定容量為 5VA 的電流互感器，其額定二次電流為 5A，求額定二 次輸出電壓。U2n=I2n*Zn=Sn/I2n=5/5=1V由例 11 和 12

30、可見，額定二次電流小的互感器（例如 I2n=0.05A），盡管其額定容 量?。ɡ?0.25VA），但其額定二次輸出電壓卻比較高（例如 5V）。微機(jī)一般要求輸入電壓為 5V，因此給微機(jī)供電用的電流互感器應(yīng)選用額定 二次電流為 0.1 或 0.05A 的，這樣，只要較小的容量就可以得到較大的輸出電壓。三、電流互感器的基本結(jié)構(gòu) 電流互感器的基本結(jié)夠主要由一次繞組、二次繞組和鐵心構(gòu)成，一次、二次和鐵心之間都有絕緣。最簡單的電流互感器，有一個一次繞組一個二次繞組和一 個鐵心。這樣的電流互感器也只有一個電流比。- 8 -電流互感器手冊為了提高電流互感器的準(zhǔn)確度，一般都對電流互感器的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。這樣 除

31、了上述一次、二次繞組和鐵心之外，有的還另外繞制輔助線圈或加入輔助鐵心。10KV 以上高壓電流互感器，為了使用上的方便，經(jīng)常把幾個獨(dú)立的互感器 鐵心繞組，通過公用的一個一次繞組，絕緣和外殼，裝在一個互感器上，制成多 次電流互感器。這樣，一臺電流互感器就相當(dāng)于兩臺或三臺互感器，兩個或三個 次級可以分別用于測量或保護(hù)線路。0.2 級以上精密電流互感器，一般都是做成多電流比的，即一臺互感器有許 多電流比，供使用時選擇，多電流比互感器的一次繞組或二次繞組都做成中間抽 頭式的，如果一次（或二次）繞組不變，相應(yīng)于二次（或一次）的每一個抽頭繞 組，就得到一種電流比。這樣一次和二次繞組組合，就有許多電流比。電流

32、互感器的鐵心有方形、圓環(huán)形兩種形式：方形，也就是疊片式，如圖 2 所示。用一片一片的硅鋼片疊成方形鐵心。這 種鐵心的優(yōu)點是線圈繞制方便，繞組可以預(yù)先在機(jī)器上繞制好后，再套在硅鋼片 鐵心上成為繞組；缺點是鐵心之間有氣隙，磁性能低，繞組漏磁大，且疊片和安 裝都比較麻煩。圓環(huán)形，如圖 3 所示，圓環(huán)形鐵心開頭都采用硅鋼片沖成圓環(huán)片一片一片的 疊起來，現(xiàn)在絕大部分都改為用硅鋼片帶直接卷制鐵心。這種鐵心的優(yōu)點是沒有 氣隙，磁性能高，卷制也很方便。如繞組均勻繞線，則漏磁很小。因此，0.2 級 以上精密電流互感器都采用這種帶繞鐵心。它的缺點是繞制繞組特別是繞粗導(dǎo)線 繞組比較困難，不易實現(xiàn)機(jī)械化繞線。電流互感

33、器的一次繞組結(jié)構(gòu)有單匝式、多匝式兩種形式： 單匝式：一次繞組只有一匝，結(jié)構(gòu)比較簡單。一次電流在 300 至 600A 以上的多采用。它又分桿式、母線型兩種。 桿式：一次繞組就是一根銅桿、銅管或銅排，從鐵心內(nèi)孔中穿過，如現(xiàn)在生產(chǎn)的 LA-10 型電流互感器，原邊電流從 300 至 1000A。 母線型：在電流互感器上沒有一次繞組，制作最方便。安裝時，母線從互感器鐵心窗口中間穿過，主要用于 600A 以上大電流的電流互感器?，F(xiàn)在生產(chǎn)的 LMZJ-0.5 型電流互感器就是采用母線型的，其一次電流最小達(dá)到 100A（1 匝穿 心時）而且在安裝時，母線還可以在電流互感器鐵心窗口上繞 2、3、或 4等 匝

34、，而得到較小電流比的互感器。多匝式：一次繞組多于一匝，因而結(jié)構(gòu)比單匝式復(fù)雜。一般用于一次電流在300 至 600A 以下的電流互感器，它分繞組式、回鏈?zhǔn)健? 字型三種。 繞組式：一次繞組由普通繞組構(gòu)成，繞組繞制好后，再套在鐵心上，如現(xiàn)在生產(chǎn)的 LQG-0.5 型電流互感器。- 9 -電流互感器手冊回鏈型：一次繞組從兩個絕緣套管的孔中穿過，繞成回鏈型，結(jié)構(gòu)最復(fù)雜， 繞制也最困難?，F(xiàn)在只有 LFC-10 型一種電流互感器上采用，而且正在被繞組式 所代替。8 字型：一次繞組從圓環(huán)形鐵心內(nèi)孔穿過，并在一次繞組上包扎主絕緣。這 樣，一次繞組和鐵心構(gòu)成一個 8 字型。主要用在 35KV 以上高壓戶外式電力

35、互感 器。如現(xiàn)在生產(chǎn)的 LCW-35、110 或 220 型等電流互感器。此外，根據(jù)電力互感器安裝的不同，又可分為戶內(nèi)式、戶外式、裝入式三種。 戶內(nèi)式：10KV 以下的電流互感器和儀用電流互感器大多是戶內(nèi)式的，采用干式絕緣。戶外式：35KV 以上的電流互感器都是戶外式的，利用瓷瓶和變壓器油絕緣。 裝入式：這種電路互感器只有鐵心和二次繞組，裝在油斷路器或變壓器的套管上，也叫套管互感器。油斷路器或變壓器的導(dǎo)電桿，就是互感器的一次繞組（1 匝），有斷路器的套管絕緣，也就是互感器一次和二次之間的主絕緣。所以這種 互感器的結(jié)構(gòu)最簡單，實際上相當(dāng)于油斷路器或變壓器的一個附件。電流互感器的誤差和計算一、沒有

36、誤差時的電流互感器 如果電流互感器的鐵心不消耗能量，那么根據(jù)能量不滅定律，這時原邊的能量就會全部傳到副邊，即：E1I1=E2I2（7） 式中E1 和 E2 分別表示一次和二次繞組的感應(yīng)電勢。由電磁感應(yīng)原理知道，繞組的感應(yīng)電勢和匝數(shù)成正比，即：E1/E2=W1/W2（8） 式中W1 和 W2 分別表示一次和二次繞組匝數(shù)。將式（8）代入式（7），就可以求得沒有誤差時電流比和匝數(shù)的關(guān)系：K=I1/I2=W2/W1（9） 即電流互感器一次、二次電流大小與一次二次繞組匝數(shù)成反比。這是電流互感器計算的最基本公式。因為電流互感器誤差比較小，所以在粗略計算時，可以 略去互感器的誤差不計，由式（9）即可求出電流

37、比，或者算出一次或二次繞組 的匝數(shù)。由式（9）還以得到：I1 W1 =I2 W2（10） 電流與匝數(shù)的乘積，單位為安匝（A），所以也叫做安匝數(shù)。由式（10）可見，一臺電流互感器的一次安匝數(shù)等于二次安匝數(shù)。采用一次和二次安匝數(shù)相等， 來計算一次或二次繞組匝數(shù)，有時是很方便的。例 13一臺額定二次電流為 5A 的電流互感器，一次繞組 25 匝，二次繞 組 150 匝，求它的電流比。由式（9）即可求得電流比K=I1/I2=W2/W1=150/25=30/5其電流比為 30/5。例 14上述這臺電流互感器，要改為 50/5，它的一次繞組要改成多少匝？- 10 -電流互感器手冊這臺互感器的安匝數(shù)為：I1

38、 W1 =I2 W2=5*150=750A W1=750/ I1=750/50=15 匝改為 50/5 時，一次繞組匝數(shù)應(yīng)改為 15 匝。例 15一臺 600/5 母線型電流互感器，二次繞組有多少匝？ 母線型電流互感器一次繞組就是母線通過，也就是 1 匝，那么由式（9）即可求得二次繞組匝數(shù)：W2=I1/I2*W1=600/5*1=120 匝 二次繞組為 120 匝。例 16上述這臺 600/5 母線型互感器，如果要當(dāng) 150/5 用，一次繞組要穿 多少匝？由例 14 計算結(jié)果，知道這臺互感器的安匝數(shù)為：I1 W1 =600*1=600A根據(jù)安匝數(shù)相等，很容易求得，當(dāng)一次電流為 150A 時的匝

39、數(shù) W1，即：W1 =600/150=4 匝 同樣原理，還可以列出這臺互感器在不同一次繞組穿心匝數(shù)下的電流比，如表 3 所示。表 3穿心匝數(shù)與電流比穿心匝數(shù)12346812電 流 比600/5300/5200/5150/5100/575/550/5由表 3 中可以看出，電流互感器的電流大小與繞組匝數(shù)成反比。穿心式電流 互感器由于一次繞組穿心匝數(shù)的不同，就可以得到不同的電流比，例如現(xiàn)在生產(chǎn) 的 LMZ-0.5 型電流互感器就是最簡單的多變化低能流互感器。0.2 級以上精密電流互感器，一般都是多變化的電流互感器，如果二次繞組 匝數(shù)不變時，也就是只有一個安匝數(shù)時，那么在不同電流比時，一次繞組的匝數(shù)

40、就是按例 16 這樣計算的。有的多變化電流互感器二次繞組有兩種以上安匝數(shù)， 例如 HL37 型 0.2 級電流互感器，有 750 安匝和 1000 安匝兩種安匝數(shù)，這時一次 繞組一種匝數(shù)，就有兩種電流比。可以按上述同樣方法分別算出。例如 HL37 型電流互感器，當(dāng)一次繞組為 10 匝時，對于 750 安匝，其電流 比為 75/5，而對于 1000 安匝，其電流比為 100/5。同時可以列出不同一次繞組匝 數(shù)時的電流比，如表 4 所示。表 4雙安匝數(shù)的匝數(shù)與電流比一次繞組匝數(shù)10255010025050010001500電流比安匝數(shù)750 安匝1000 安匝75/5100/530/540/515

41、/520/57.5/510/53/54/51.5/52/50.75/51/50.5/5表中當(dāng)一次繞組為 1500 匝時，對于 1000 安匝，其電流比為 0.666/5，一次 電流不是額定電流，故不用。由表中可見，當(dāng)兩種安匝數(shù)的比例為 3：4（即 750：- 11 -電流互感器手冊1000）時，對應(yīng)于每一種一次繞組匝數(shù)，都有兩種額定電流比，所以這種結(jié)構(gòu)的 電流互感器，出線頭少，電流比多；制作和使用都比較方便。例 17山西省互感器研究所研制的 HL46-11 型 55000/5 電流互感器，其 電流比銘牌如表 5 所示。求各繞組的匝數(shù)。由表 5 可以畫出 HL46-11 型電流互感器一次和二次繞

42、組的線路原理圖如圖 4所示。表 5HL46-11 型電流比一次電流（A）一次接線二次接線一次電流（A）一次接線二次接線500040003000250020001500125012001000LaLb=1K1K11K K K1K8K1K7K1K6K1K5K1K4K1K3K1K2250200L1L2K1K4K K150100756050L1L3K1K8K1K6K1K5K1K3K1K24030252015L1L4K1K10K1K8K1K7K1K6K1K5K1K2800750600400300L1L2K1K10K1K9K1K8K1K7K1K6K1K57.55L1L5K1K4K1K21 101 2圖 4

43、HL46-11 型繞組原理線路圖一般多電流比的電流互感器都是采用一次和二次繞組抽頭式的，一次繞組標(biāo) 志為 L1、L2、，二次繞組標(biāo)志為 K1、K2、。這樣，每一個一次繞組 L1Lx 或 LyLx 與每一個二次繞組 K1Kx 或 KyKx 都可以組成一個電流比，如表 5 所示， 就是由 L1Lx 和 K1Kx 組成的各電流比。因為 LaLb=1 即穿心 1 匝，所以根據(jù) 1 匝的一次繞組就可求出相應(yīng)的二次繞 組匝數(shù)：K1K2 為 1000 安匝，故其匝數(shù) W12=1000/5=200 匝K1K3 為 1200 安匝，故其匝數(shù) W13=1200/5=240 匝- 12 -電流互感器手冊K1K4 為

44、 1250 安匝，故其匝數(shù) W14=1250/5=250 匝 K1K5 為 1500 安匝，故其匝數(shù) W15=1500/5=300 匝 K1K6 為 2000 安匝，故其匝數(shù) W16=2000/5=400 匝 K1K7 為 2500 安匝，故其匝數(shù) W17= 2500/5=500 匝 K1K8 為 3000 安匝，故其匝數(shù) W18=3000/5=600 匝 K1K10 為 4000 安匝，故其匝數(shù) W110=4000/5=800 匝 K1K11 為 5000 安匝，故其匝數(shù) W111=5000/5=1000 匝再求一次繞組匝數(shù)：L1L2 /K1K10=800/5，故 L1L2 繞組 W21=4

45、000/800=5 匝 L1L3 /K1K8=150/5，故 L1L3 繞組 W31=3000/150=20 匝 L1L4/K1K10=40/5，故 L1L4 繞組 W41=4000/40=100 匝 L1L5/K1K2=5/5，故 L1L5 繞組 W51=1000/5=200 匝最后求出 K1K9 二次繞組匝數(shù)：L1L2 /K1K9=750/5，故 W19=（750*5）/5=750 匝二、電流互感器的誤差和準(zhǔn)確級 任何能量在傳遞過程中，都要有損耗，電流互感器也不例外。當(dāng)一次電流通過互感器的一次繞組時，必須消耗一小部分電流來勵磁，勵磁就是使鐵心有磁性， 這樣二次繞組才能產(chǎn)生感應(yīng)電勢，也才能有

46、二次電流。用來勵磁的電流。就叫做 勵磁電流，一般用 I0 表示。勵磁電流與一次繞組匝數(shù)的乘積 I0 W1，叫做勵磁安 匝，也叫做勵磁磁動勢。如果電流互感器沒有誤差，一次安匝就等于二次安匝。但是實際上由于互感 器鐵心要消耗勵磁安匝，這個勵磁安匝由一次安匝中提供，這就是說，在一次安 匝中要扣去勵磁安匝后，才傳遞成為二次安匝。因此，這時二次安匝就不等于一 次安匝，電流互感器也就有了誤差。很明顯，電流互感器的誤差就是由鐵心所消 耗的勵磁安匝引起的。在交流電中，電流除了大小以外，還有方向，就象鐘表中的時針和分針一樣。 如果我們將一次電流 I1 和經(jīng)過折算后的二次電流 KnI2 當(dāng)做時針和分針，也放在 鐘

47、表盤中，那么當(dāng)電流互感器沒有誤差時，KnI2 這支針和 I1 這支針的長短應(yīng)該 相同，而且這兩支針應(yīng)該成一直線，這也就是說，如果將 KnI2 這支針轉(zhuǎn) 180即 轉(zhuǎn)半圈后，KnI2 同 I1 這兩支針完全重合，即長短和位置都完全一致，則電流互感 器就沒有誤差。如果 KnI2 轉(zhuǎn) 180后，與 I1 不完全重合，即電流互感器有誤差。 KnI2 與 I1 的 長短之差，就叫做電流誤差，一般簡稱比值差，并用百分?jǐn)?shù)表示。KnI2 與 I1 的位 置之差，也就是 KnI2 與 I1 之間所夾的角度，就叫做相位誤差，一般簡稱相位差。 因此，電流互感器的誤差分比值差和相位差兩部分。比值差就是二次電流按額定電

48、流比折算到一次值后，與實際一次電流大小之 差，并用后者的百分?jǐn)?shù)表示。故根據(jù)定義，比值差 f 為：f= (KnI2-I1)/ I1*100%(11)由式中可見，如果折算后的二次電流大于一次電流，即 KnI2 I1，則比值差 為正值；反之，如果 KnI2 I1，則比值差為負(fù)值。相位差就是二次電流反轉(zhuǎn) 180后，與一次電流相角之差，并以分（）為單 位。根據(jù)定義，當(dāng)二次電流逆時針方向反轉(zhuǎn) 180后，超前于一次電流時，相位 差為正值，反之滯后于一次電流時，相位差為負(fù)值。超前或滯后，也可以從鐘表- 13 -電流互感器手冊來看，鐘表中 1 超前于 2、2 超前于 3、，而 12 滯后于 11、11 滯后于

49、10、。 根據(jù)測量時電流互感器誤差的大小，電流互感器的準(zhǔn)確級分為 0.01 級、0.02級、0.05 級、0.1 級、0.2 級、0.5 級、1 級、3 級和 5 級。根據(jù)電流互感器國家標(biāo) 準(zhǔn)1和測量用電流互感器檢定規(guī)程2的規(guī)定，各級電流互感器允許的比值差和相 位差如表 6 所示。表 6測量用電流互感器誤差限值準(zhǔn)確級額定電流百分?jǐn)?shù)（%）允許誤差比值差（%）相位差（）0.015101200.020.010.60.30.025101200.040.021.20.60.055101200.100.05420.1510201001200.40.250.20.11510850.2510201001200

50、.750.50.350.2302015100.5510201001201.51.00.750.590604530151020100120321.5118012090603501203不規(guī)定5501205不規(guī)定由表 6 中可見，電流互感器的運(yùn)行范圍為 5%120%額定電流，這時各級電 流互感器的誤差，不得超過表 6 中所規(guī)定的允許值各點連成的折線。所有各級電 流互感器，都允許短期過載 20%，同時互感器的誤差也不超出允許值。各級電流 互感器在額定電流附近運(yùn)行時，誤差最小。表中 0.1 級以下電流互感器的允許誤 差，就是根據(jù)這種性能規(guī)定的；在 5%額定電流時，互感器的誤差最大，允許誤 差也相應(yīng)規(guī)定

51、大一些。當(dāng)互感器運(yùn)行在小于 5%額定電流時，其誤差顯著增大， 按照規(guī)定，這時互感器的準(zhǔn)確度沒有保證，誤差可能超出表 6 所列的允許值。因 此，在選用電流互感器的電流比時，應(yīng)該使被測電流等于或略小于電流互感器的 額定一次電流，使互感器在額定電流附近運(yùn)行，這樣測量更準(zhǔn)確。對于滿足特殊使用要求（著重用于與特殊電度表相連接，這些電度表在0.056A 之間，即額定電流 5A 的 1%120%之間的某一電流下能做正確測量）的- 14 -電流互感器手冊0.2S 級和 0.5S 級（S 表示特殊使用）電流互感器的允許誤差，列于表 7。表 7 的準(zhǔn)確級主要用于額定一次電流為 25、50 和 100A 以及其 1

52、0 的倍數(shù)、 額定二次電流為 5A 的電流互感器。保護(hù)用電流互感器的準(zhǔn)確級有：5P 和 10P（P 表示保護(hù)）,其誤差限值列于 表 8。表 7特殊使用要求的電流互感器的誤差限值準(zhǔn)確級額定電流百分?jǐn)?shù)（%）允許誤差比值差（%）相位差（）0.2S15201000.750.350.23015100.5S15201001.50.750.5904530表 8保護(hù)用電流互感器的誤差限值準(zhǔn)確級在額定一次電流時在額定準(zhǔn)確限值一次電流時比值差（%）相位差（）復(fù)合誤差（%）5P10P1360不規(guī)定510一般電流互感器誤差都是在額定頻率（例如 50 赫茲）下基波所產(chǎn)生的誤差， 保護(hù)用電流互感器由于鐵心飽和，除了基波外還有很大的諧波分量。所謂復(fù)合誤 差就是包括基波和諧波在內(nèi)的勵磁電流安匝（有效值）與額定準(zhǔn)確限值一次電流 安匝（有效值）的比值，并以百分?jǐn)?shù)表示。即c=I1 N1*10