电流互感器的原理分类结构接线检测和应用综述

1.电流互感器原理及选择 电流互感器原理

互感器，一般W1≤W2，可见电流互流感器为一“变流”器，基本原理与变压器相同，工作状况接近于变压器短路状态，原边符号为L1、L2，副边符号为K1、K2。互感器的原边串接入主线路，被测电流为I1，原边匝数为W1，副边接内阻很小的电流表或功率表的电流线圈，副边电流为I2，副边匝数为W2。原副边电磁量及规定正方向由电工学规定。

由原理可知，当副边开路时，原边电流I1中只有用来建立主磁通Φm的磁化电流I0，当副边电流不等于零时，则产生一个去磁磁化力I2W1，它力图改变Φm，但U1一定时，Φm是基本不变的，即保持I0W1不变，因为I2的出现，必使原边电流Il增加，以抵消I2W2的去磁作用，从而保证I0W1不变，故有： I1Wl=I0Wl+(-I2W2) (1) 即I0=I1+W2I2/Wl (2)

在理想情况下，即忽略线圈的电阻，铁心损耗及漏磁通可得： I1W1=-I2W2 有：Il/I2=-W2/W1

电流互感器作为一次系统和二次系统间联络元件，起着将一次系统的大电流变换成二次系统的小电流，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行参数和故障情况，使测量仪表和继电器等二次侧的设备与一次侧高压设备在电气方面隔离，以保证工作人员的安全。同时，使二次侧设备实现标准化、小型化，结构轻巧，价格便宜，便于屏内安装，便于采用低压小截面控制电缆，实现远距离测量和控制。当一次系统发生短路故障时，能够保护测量仪表和继电器等二次设备免受大电流的损害。

电流互感器的选择

1)电流互感器额定电压不小于装设点线路额定电压; 2)根据一次负荷计算电流IC选择电流互感器变化;

3)根据二次回路的要求选择电流互感器的准确度并校验准确度; 4)校验动稳定度和热稳定度。 2.综合分析电流互感器的作用

电流互感器的作用是什么？研究电流互感器的作用要先了解电力设备的运行情况。为了保证电力系统安全经济运行,必须对电力设备的运行情况进行监视和测量.但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备,而需要将一次系统的大电流按比例变换成小电流,供给测量仪表和保护装置使用。这样电流互感器的作用就应运而生了。 在测量交变电流的大电流时,为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流(我国规定电流互感器的二次额定为5A或1A)，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。 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。

所以电流互感器会分为测量用电流互感器和保护用电流互感器两种电流互感器。

测量用电流互感器的作用是用来计量(计费)和测量运行设备电流的;

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。

3.浅析电流互感器结构原理 1.普通电流互感器结构原理

电流互感器的结构较为简单，由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。其工作原理与变压器基本相同，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，见图1

图1 普通电流互感器结构原理图

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负荷阻抗很小，二次绕组接近于短路状态，相当于一个短路运行的变压器。 2 穿心式电流互感器结构原理

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(或其他形状)铁心起一次绕组作用。二次绕组直接均匀地缠绕在圆形铁心上，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，见图2。

图2 穿心式电流互感器结构原理图

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中的匝数确定，穿心匝数越多，变比越小;反之，穿心匝数越少，变比越大，额定电流比： 。 式中I1——穿心一匝时一次额定电流; n——穿心匝数。 3 特殊型号电流互感器

3.1多抽头电流互感器。这种型号的电流互感器，一次绕组不变，在绕制二次绕组时，增加几个抽头，以获得多个不同变比。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上的绝缘筒上，将不同变比的二次绕组抽头引出，

接在接线端子座上，每个抽头设置各自的接线端子，这样就形成了多个变比，见图3。

图3 多抽头电流互感器原理图

例如二次绕组增加两个抽头，K1、K2为100/5，K1、K3为75/5，K1、K4为50/5等。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改变变比，而不需要更换电流互感器，给使用提供了方便。

3.2不同变比电流互感器。这种型号的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，以满足同一负荷电流情况下不同变比、不同准确度等级的需要，见图4。

图4 不同变比电流互感器原理图

例如在同一负荷情况下，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)。

3.3一次绕组可调，二次多绕组电流互感器。这种电流互感器的特点是变比量程多，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，分别穿过互感器的铁心，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，使一次绕组形成串联或并联接线，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，这样就形成了多量程的变比，见图5-5(图中虚线为电流互感器一次绕组外侧的连接片)。

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。例如当电流互感器一次绕组串联时(图5-5a)，1K1、1K2，1K2、1K3，2K1、2K2，2K2、2K3为300/5，1K1、1K3，2K1、2K3为150/5;当电流互感器一次绕组并联时(图5-5b)，1K1、1K2，1K2、1K3，2K1、2K2，2K2、2K3为600/5，1K1、1K3，2K1、2K3为300/5。其接线图和准确度等级标准在铭牌上或使用说明书中。

(a)一次串联(两匝) (b)一次并联(一匝)

图5 一次绕组匝数可调、二次多绕组的电流互感器原理图 3.4组合式电流电压互感器。组合式互感器由电流互感器和电压互感器(详细内容本讲第四节介绍)组合而成，多安装于高压计量箱、柜，用作计量电能或用作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、二次绕组及铁心和电压互感器的一、二次绕组及铁心，固定在钢体构架上，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， (a)两台电流互感器和电压互感器V/V接线

4.电流互感器的接线方式有哪些？ 电流互感器的接线方式有哪些？

方式一使用两个电流互感器两相V形接线和两相电流差接线;

方式二使用三个电流互感器的三相Y形接线、三相Δ形接线和零序接线。

一只三相四线电度表和两只交流电流表共用三只电流互感器怎样接线?

电度表用于计量，电流表用于实时指示一次回路负荷电流。 1.分别将三只电流互感器的二次线圈的一个同铭端相连并接地，再接入四线电度表的接地端。

2.将A 、C 相的电流互感器的二次线圈的另一个同铭端串入交流电流表，然后接入四线电度表的A 、C 相接线端子。

3.将B相的电流互感器的二次线圈的另一个同铭端直接接入四线电度表的 B 相接线端子。 5.介绍电流互感器的检测方法

下面将详细介绍一下电流互感器的检测方法。

1、标准电流互感器：互感器检定中用作标准器，精度一般比被测高两个等级以上，设计有多个变比抽头，适应不同互感器的检定。 2、互感器综合测试仪：测量标准互感器和被试互感器间的误差，显示工作电流。

3、升流器：与调压器配合，匹配产生各种需要的测试电流。其容量、造价随电流增加而增加。

4、负载箱：模拟被测互感器的实际工作状态。

5、调压器：用于调节测试电流，一般与保护和开关等安装在一个操作台内，分粗调和细调两个调压器，以满足调节细度。在额定电流2500A以下测量时，可以用10KVA通用的调压器组合制作，更大电流须特殊制作，一般需要30~60KVA。 6.介绍电流互感器安装更换时注意事项有哪些 下面介绍电流互感器安装更换时注意事项有哪些:

(1) 新安装的电流互感器一个厂站内方向要统一，L1指向母线，保护、仪表、远动等接线以L1指向母线作为参考方向进行整定，可提高二次接线的准确性和工作效率，增加供电可靠性和经济效益。

(2) 对已安装的电流互感器，更换前先做方向记录或将全站电流互感器的安装方向统计建帐。以便新换的与原来的对比。改变停电时不易发现，送电后改线的被动局面。

(3) 保护检验仍要以事实为依据，认真、仔细地对电流互感器的安装方向，以及二次接线同名端给予从头至尾系统检查，确保接线正确。

7.测量用电流互感器选择时的注意事项及使用特性

测量用的电流互感器除考虑使用场所外还应根据以下几个参数进行选择：

(1)额定电压的选择。要使被测线路线电压Ux与互感器额定电压Ue相适应，要求U> Ux。

(2)额定变比的选择。应按照长期通过电流互感器的极大工作电流Iz选择其额定一次电流Ile，应使Ile≥1，最好使电流互感器在额定电流附近运行，这样测量更准确。

(3)准确等级的选择，一般电度表及所有测量仪表均选择准确等级不低于0.5级电流互感器。

(4)额定容量的选择。为了准确计出电流互感器的二次负载必须在额定容量(阻抗)以下，其误差才不会超过给定准确等级。 使用特性：

(1)一次电流不随二次负载的变化而变化; (2)一次电流取决于系统负荷的变化而变化; (3)二次线路所消耗的功率随二次阻机的变化而变化;

(4)二次测阻抗很小，近似短路状态; (5)二次额定电流为5安培。