什么是電流互感器？如何快速計算參數(shù)和選型？
眾所周知，電流互感器是電力系統(tǒng)中重要的二次設(shè)備，在計量、測量、繼電保護(hù)等二次回路中廣泛運(yùn)用，在大電流或者高電壓的場合我們無法直接用電流表來測量回路的電流大小，只能通過電流互感器的二次側(cè)去測量，這樣才會安全。
那么對于電流互感器的參數(shù)，0.5級、1.0級以及10P20、5P20是什么意思呢?我們?nèi)绾稳ミx擇使用呢?下面會為大家仔細(xì)講解：
一、電流互感器的原理
電流互感器 和變壓器一樣是依據(jù)電磁感應(yīng)原理將一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流來測量的儀器。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次側(cè)繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中。二次側(cè)繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時，它的二次側(cè)回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。
電流互感器的種類
根據(jù)用途可分為：
計量用電流互感器：結(jié)算電費(fèi)用
測量用電流互感器：測量電流、計算電度等，精度一般低于機(jī)兩用互感器，不作為結(jié)算用。
保護(hù)用電流互感器：電流速度保護(hù)、過電流保、過載保護(hù)等;
電流互感器的精度
互感器精度
1. 校驗(yàn)用電流互感器精度：0.1S級。誤差0.1%，常用于校驗(yàn)計量級電流互感器的準(zhǔn)確度。
2. 計量用電流互感器精度：0.2S 0.5級。誤差0.2%和0.5%，用于電費(fèi)結(jié)算的依據(jù)，部分場合也會使用0.5級
3. 測量級電流互感器：0.5級、1.0級，2.0級等，一般用于電流表。
4. 保護(hù)用電流互感器精度：10P10、10P20、5P10、5P20等，精度的含義：以10P10為例，即流過電流互感器的電流，是其額定電流的10倍以內(nèi)的時候，電感器的誤差在±10%以內(nèi)。
5. 在一些特殊場合，還有精度更精的電流互感器，有0.005級,0.05級等，使用場合較少。
電流互感器型號及選型
電流互感器的選用原則及方法
1、額定電壓
電流互感器額定電壓應(yīng)大于裝設(shè)點(diǎn)線路額定電壓。
2、變比
應(yīng)根據(jù)一次負(fù)荷計算電流IC選擇電流互感器變比。電流互感器一次側(cè)額定電流標(biāo)準(zhǔn)比(如20、30、40、50、75、100、150、2×a/C)等多種規(guī)格，二次側(cè)額定電流通常為1A或5A。其中2×a/C表示同一臺產(chǎn)品有兩種電流比，通過改變產(chǎn)品的連接片接線方式實(shí)現(xiàn)，當(dāng)串聯(lián)時，電流比為a/c，并聯(lián)時電流比為2×a/C。一般情況下，計量用電流互感器變流比的選擇應(yīng)使其一次額定電流I1n不小于線路中的負(fù)荷電流(即計算IC)。如線路中負(fù)荷計算電流為350A，則電流互感器的變流比應(yīng)選擇400/5。保護(hù)用的電流互感器為保證其準(zhǔn)確度要求，可以將變比選得大一些。
3、準(zhǔn)確級
應(yīng)根據(jù)測量準(zhǔn)確度要求選擇電流互感器的準(zhǔn)確級并進(jìn)行校驗(yàn)。下表為不同準(zhǔn)確級電流互感器的誤差限值：
準(zhǔn)確級選擇的原則
計費(fèi)計量用的電流互感器其準(zhǔn)確級不低于0.5級;用于監(jiān)視各進(jìn)出線回路中負(fù)荷電流大小的電流表應(yīng)選用1.0—3.0級電流互感器。為了保證準(zhǔn)確度誤差不超過規(guī)定值，一般還校驗(yàn)電流互感器二次負(fù)荷(伏安)，互感器二次負(fù)荷S2不大于額定負(fù)荷S2n，所選準(zhǔn)確度才能得到保證。準(zhǔn)確度校驗(yàn)公式：S2≤S2n。
二次回路的負(fù)荷l：取決于二次回路的阻抗Z2的值，則：
S2=I2n2︱Z2︱≈I2n2(∑︱Zi︱+RWl+RXC)
或S2V1≈∑Si+I2n2(RWl+RXC)
式中，Si、Zi為二次回路中的儀表、繼電器線圈的額定負(fù)荷和阻抗，RXC為二次回路中所有接頭、觸點(diǎn)的接觸電阻，一般取0.1Ω，RWL為二次回路導(dǎo)線電阻，
計算公式化為：RWL=LC/(r×S)。
式中，r為導(dǎo)線的導(dǎo)電率，銅線r=53m/(Ωmm2)，鋁線r=32m(Ωmm2)，S為導(dǎo)線截面積(mm2)，LC為導(dǎo)線的計算長度(m)。設(shè)互感器到儀表單向長度為L1，
則：
L1互感器為星形接
LC=L1兩相V形接線
2L1一相式接線
繼電保護(hù)用的電流互感器的準(zhǔn)確度常用的有5P和l0P。保護(hù)級的準(zhǔn)確度是以額定準(zhǔn)確限值一次電流下的。
最大復(fù)合誤差ε%來標(biāo)稱的(如5P對應(yīng)的ε%=5%)。所謂額定準(zhǔn)確限值一次電流即一次電流為額定一次電流的倍數(shù)(n=I1/I1n)，也稱為額定準(zhǔn)確限值系數(shù)。即要求保護(hù)用的電流互感器在可能出現(xiàn)的范圍內(nèi)，其最大復(fù)合誤差不超過ε%值。
電流互感器ε%誤差曲線校驗(yàn)步驟：
⑴按照保護(hù)裝置類型計算流過電流互感器的一次電流倍數(shù)
⑵根據(jù)電流互感器的型號、變比和一次電流倍數(shù)，在10%誤差曲線上確定電流互感器的允許二次負(fù)荷
⑶按照對電流互感器二次負(fù)荷最嚴(yán)重的短路類型，計算電流互感器的實(shí)際二次負(fù)荷
⑷比較實(shí)際二次負(fù)荷與允許二次負(fù)荷。如實(shí)際二次負(fù)荷小于允許二次負(fù)荷，表示電流互感器的誤差不超過10%誤差：
1)增大連接導(dǎo)線截面或縮短連接導(dǎo)線長度，以減小實(shí)際二次負(fù)荷
2)選擇比較大的電流互感器，減小一次電流倍數(shù)，增大允許二次負(fù)荷
3)將電流互感器的二次繞組串聯(lián)起來，使允許二次負(fù)荷增大一倍。
4、動、熱穩(wěn)定度
需校驗(yàn)電流互感器的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度[9]，廠家的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)中都給出了動穩(wěn)定倍數(shù)Kes和熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt，因此按下列公式分別校驗(yàn)動穩(wěn)定和熱定度即可。
1)動穩(wěn)定度校驗(yàn)Kes×I1N≥iSh
2)熱穩(wěn)定度校驗(yàn)(KtI1n)2t≥I⑶∞tima
式中，t為熱穩(wěn)定電流時間。
5、額定容量
電流互感器二次額定容量要大于實(shí)際二次負(fù)載，實(shí)際二次負(fù)載應(yīng)為25～100%二次額定容量。容量決定二次側(cè)負(fù)載阻抗，負(fù)載阻抗又影響測量或控制精度。負(fù)載阻抗主要受測量儀表和繼電器線圈電阻、電抗及接線接觸電阻、二次連接導(dǎo)線電阻的影響。
電流互感器使用方法
1)電流互感器的接線應(yīng)遵守串聯(lián)原則：即一次繞阻應(yīng)與被測電路串聯(lián)，而二次繞阻則與所有儀表負(fù)載串聯(lián)
2)按被測電流大小，選擇合適的變比，否則誤差將增大。同時，二次側(cè)一端必須接地，以防絕緣一旦損壞時，一次側(cè)高壓竄入二次低壓側(cè)，造成人身和設(shè)備事故。
3)二次側(cè)絕對不允許開路，因一旦開路，一次側(cè)電流I1全部成為磁化電流，引起φm和E2驟增，造成鐵心過度飽和磁化，發(fā)熱嚴(yán)重乃至燒毀線圈;同時，磁路過度飽和磁化后，使誤差增大。電流互感器在正常工作時，二次側(cè)與測量儀表和繼電器等電流線圈串聯(lián)使用，測量儀表和繼電器等電流線圈阻抗很小，二次側(cè)近似于短路。CT二次電流的大小由一次電流決定，二次電流產(chǎn)生的磁勢，是平衡一次電流的磁勢的。若突然使其開路，則勵磁電動勢由數(shù)值很小的值驟變?yōu)楹艽蟮闹?，鐵芯中的磁通呈現(xiàn)嚴(yán)重飽和的平頂波，因此二次側(cè)繞組將在磁通過零時感應(yīng)出很高的尖頂波，其值可達(dá)到數(shù)千甚至上萬伏，危及工作人員的安全及儀表的絕緣性能。
另外，二次側(cè)開路使二次側(cè)電壓達(dá)幾百伏，一旦觸及將造成觸電事故。因此，電流互感器二次側(cè)都備有短路開關(guān)，防止二次側(cè)開路。在使用過程中，二次側(cè)一旦開路應(yīng)馬上撤掉電路負(fù)載，然后，再停電處理。一切處理好后方可再用。
4)為了滿足測量儀表、繼電保護(hù)、斷路器失靈判斷和故障濾波等裝置的需要，在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線、母線分段斷路器、母線斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)2～8個二次繞阻的電流互感器。
5)對于保護(hù)用電流互感器的裝設(shè)地點(diǎn)應(yīng)按盡量消除主保護(hù)裝置的不保護(hù)區(qū)來設(shè)置。例如：若有兩組電流互感器，且位置允許時，應(yīng)設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中。
6)為了防止支柱式電流互感器套管閃絡(luò)造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側(cè)。
7)為了減輕發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時的損傷，用于自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機(jī)定子繞組的出線側(cè)。為了便于分析和在發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障，用于測量儀表的電流互感器宜裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)。
電流互感器最常見的兩種用法
第一種，被測電流較大時，用電流互感器接電流表顯示電流。
我們都知道電流互感器有變比。如75:5、150：5、200：5等我們要根據(jù)電流表的量程選擇合適的電流互感器。變比前邊的數(shù)就是互感器初級的最大電流。配電流表時，電流表最大量程要略大于這個數(shù)，不要大的太多。硬質(zhì)電纜我們穿心一匝，軟線我們可以根據(jù)實(shí)際情況選擇穿心幾匝。
盡量選擇表盤最大讀數(shù)與互感器初級數(shù)一致的，這樣電流表讀數(shù)就是實(shí)際電流值不必?fù)Q算。如200:5的互感器配最大量程200A的電流表。
第二種用途就是接電能表用于計量電能。
在用電量較大的場合，電流也會較大。而我們直跑的電表(不用接互感器的電表)最大承受電流也就是100A。工廠用電電流較大動不動就幾百安，甚至上千安，這樣再用直跑的電表就會燒壞無法正常工作。
和電流互感器配套使用的電能表一般最大承受電流為6安，完全能承受互感器次級輸出的5安的電流。這樣使用時，我們只需要選擇最大電流為6安的三相四線制電能表，然后再根據(jù)實(shí)際用電功率計算出電流，選擇合適的互感器就可以了。
記住在計算電能時一定要用電表示數(shù)再乘以變比倍數(shù)才是實(shí)際用電量。
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