众所周知,电流互感器是电力系统中重要的二次设备,在计量、测量、继电保护等二次回路中广泛运用,在大电流或者高电压的场合我们无法直接用电流表来测量回路的电流大小,只能通过电流互感器的二次侧去测量,这样才会安全。

 

那么对于电流互感器的参数,0.5 级、1.0 级以及 10P20、5P20 是什么意思呢?我们如何去选择使用呢?下面会为大家仔细讲解:

 

一、电流互感器的原理

电流互感器 和变压器一样是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少,串在需要测量的电流的线路中。二次侧绕组匝数比较多,串接在测量仪表和保护回路中,电流互感器在工作时,它的二次侧回路始终是闭合的,因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小,电流互感器的工作状态接近短路。

 

电流互感器的种类

根据用途可分为:

计量用电流互感器:结算电费用

测量用电流互感器:测量电流、计算电度等,精度一般低于机两用互感器,不作为结算用。

 

保护用电流互感器:电流速度保护、过电流保、过载保护等;

 

电流互感器的精度

 


互感器精度

1. 校验用电流互感器精度:0.1S 级。误差 0.1%,常用于校验计量级电流互感器的准确度。

 

2. 计量用电流互感器精度:0.2S 0.5 级。误差 0.2%和 0.5%,用于电费结算的依据,部分场合也会使用 0.5 级

 

3. 测量级电流互感器:0.5 级、1.0 级,2.0 级等,一般用于电流表。

 

4. 保护用电流互感器精度:10P10、10P20、5P10、5P20 等,精度的含义:以 10P10 为例,即流过电流互感器的电流,是其额定电流的 10 倍以内的时候,电感器的误差在±10%以内。

 

5. 在一些特殊场合,还有精度更精的电流互感器,有 0.005 级,0.05 级等,使用场合较少。

 

电流互感器型号及选型

 

电流互感器的选用原则及方法

1、额定电压

电流互感器额定电压应大于装设点线路额定电压。

 

2、变比

应根据一次负荷计算电流 IC 选择电流互感器变比。电流互感器一次侧额定电流标准比(如 20、30、40、50、75、100、150、2×a/C)等多种规格,二次侧额定电流通常为 1A 或 5A。其中 2×a/C 表示同一台产品有两种电流比,通过改变产品的连接片接线方式实现,当串联时,电流比为 a/c,并联时电流比为 2×a/C。一般情况下,计量用电流互感器变流比的选择应使其一次额定电流 I1n 不小于线路中的负荷电流(即计算 IC)。如线路中负荷计算电流为 350A,则电流互感器的变流比应选择 400/5。保护用的电流互感器为保证其准确度要求,可以将变比选得大一些。

 

3、准确级

应根据测量准确度要求选择电流互感器的准确级并进行校验。下表为不同准确级电流互感器的误差限值:

 

准确级选择的原则:计费计量用的电流互感器其准确级不低于 0.5 级;用于监视各进出线回路中负荷电流大小的电流表应选用 1.0—3.0 级电流互感器。为了保证准确度误差不超过规定值,一般还校验电流互感器二次负荷(伏安),互感器二次负荷 S2 不大于额定负荷 S2n,所选准确度才能得到保证。准确度校验公式:S2≤S2n。

 

二次回路的负荷 l:取决于二次回路的阻抗 Z2 的值,则:

S2=I2n2︱Z2︱≈I2n2(∑︱Zi︱+RWl+RXC)

或 S2V1≈∑Si+I2n2(RWl+RXC)

 

式中,Si、Zi 为二次回路中的仪表、继电器线圈的额定负荷和阻抗,RXC 为二次回路中所有接头、触点的接触电阻,一般取 0.1Ω,RWL 为二次回路导线电阻,

计算公式化为:RWL=LC/(r×S)。

 

式中,r 为导线的导电率,铜线 r=53m/(Ωmm2),铝线 r=32m(Ωmm2),S 为导线截面积(mm2),LC 为导线的计算长度(m)。设互感器到仪表单向长度为 L1,

则:

L1 互感器为星形接

LC=L1 两相 V 形接线

2L1 一相式接线

 

继电保护用的电流互感器的准确度常用的有 5P 和 l0P。保护级的准确度是以额定准确限值一次电流下的。

 

最大复合误差ε%来标称的(如 5P 对应的ε%=5%)。所谓额定准确限值一次电流即一次电流为额定一次电流的倍数(n=I1/I1n),也称为额定准确限值系数。即要求保护用的电流互感器在可能出现的范围内,其最大复合误差不超过ε%值。

 

电流互感器ε%误差曲线校验步骤:

⑴按照保护装置类型计算流过电流互感器的一次电流倍数

⑵根据电流互感器的型号、变比和一次电流倍数,在 10%误差曲线上确定电流互感器的允许二次负荷

⑶按照对电流互感器二次负荷最严重的短路类型,计算电流互感器的实际二次负荷

⑷比较实际二次负荷与允许二次负荷。如实际二次负荷小于允许二次负荷,表示电流互感器的误差不超过 10%误差:

 

1)增大连接导线截面或缩短连接导线长度,以减小实际二次负荷

2)选择比较大的电流互感器,减小一次电流倍数,增大允许二次负荷

3)将电流互感器的二次绕组串联起来,使允许二次负荷增大一倍。

 

4、动、热稳定度

需校验电流互感器的动稳定度和热稳定度[9],厂家的产品技术参数中都给出了动稳定倍数 Kes 和热稳定倍数 Kt,因此按下列公式分别校验动稳定和热定度即可。

 

1)动稳定度校验 Kes×I1N≥iSh

2)热稳定度校验(KtI1n)2t≥I⑶∞tima

式中,t 为热稳定电流时间。

 

5、额定容量

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。

 

电流互感器使用方法

1)电流互感器的接线应遵守串联原则:即一次绕阻应与被测电路串联,而二次绕阻则与所有仪表负载串联

 

2)按被测电流大小,选择合适的变比,否则误差将增大。同时,二次侧一端必须接地,以防绝缘一旦损坏时,一次侧高压窜入二次低压侧,造成人身和设备事故。

 

3)二次侧绝对不允许开路,因一旦开路,一次侧电流 I1 全部成为磁化电流,引起φm 和 E2 骤增,造成铁心过度饱和磁化,发热严重乃至烧毁线圈;同时,磁路过度饱和磁化后,使误差增大。电流互感器在正常工作时,二次侧与测量仪表和继电器等电流线圈串联使用,测量仪表和继电器等电流线圈阻抗很小,二次侧近似于短路。CT 二次电流的大小由一次电流决定,二次电流产生的磁势,是平衡一次电流的磁势的。若突然使其开路,则励磁电动势由数值很小的值骤变为很大的值,铁芯中的磁通呈现严重饱和的平顶波,因此二次侧绕组将在磁通过零时感应出很高的尖顶波,其值可达到数千甚至上万伏,危及工作人员的安全及仪表的绝缘性能。

 

另外,二次侧开路使二次侧电压达几百伏,一旦触及将造成触电事故。因此,电流互感器二次侧都备有短路开关,防止二次侧开路。在使用过程中,二次侧一旦开路应马上撤掉电路负载,然后,再停电处理。一切处理好后方可再用。

 

4)为了满足测量仪表、继电保护、断路器失灵判断和故障滤波等装置的需要,在发电机、变压器、出线、母线分段断路器、母线断路器、旁路断路器等回路中均设 2~8 个二次绕阻的电流互感器。

 

5)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的不保护区来设置。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。

 

6)为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障,电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。

 

7)为了减轻发电机内部故障时的损伤,用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障,用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。

 

 

电流互感器最常见的两种用法

第一种,被测电流较大时,用电流互感器接电流表显示电流。

 

我们都知道电流互感器有变比。如 75:5、150:5、200:5 等我们要根据电流表的量程选择合适的电流互感器。变比前边的数就是互感器初级的最大电流。配电流表时,电流表最大量程要略大于这个数,不要大的太多。硬质电缆我们穿心一匝,软线我们可以根据实际情况选择穿心几匝。

 

尽量选择表盘最大读数与互感器初级数一致的,这样电流表读数就是实际电流值不必换算。如 200:5 的互感器配最大量程 200A 的电流表。

 

第二种用途就是接电能表用于计量电能。

 

在用电量较大的场合,电流也会较大。而我们直跑的电表(不用接互感器的电表)最大承受电流也就是 100A。工厂用电电流较大动不动就几百安,甚至上千安,这样再用直跑的电表就会烧坏无法正常工作。

 

和电流互感器配套使用的电能表一般最大承受电流为 6 安,完全能承受互感器次级输出的 5 安的电流。这样使用时,我们只需要选择最大电流为 6 安的三相四线制电能表,然后再根据实际用电功率计算出电流,选择合适的互感器就可以了。

 

记住在计算电能时一定要用电表示数再乘以变比倍数才是实际用电量。