学习电流互感器 笔记(19页).doc

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1、-学习电流互感器 笔记-第 18 页 电流互感器的基础知识一、电流互感器的参数、标准值、用途。实际电流比 K=I1/I2 (1)额定电流比 Kn=I1n/I2n (2)额定一次电流标准值 单位（A）15101520304050607510016015020031530040050063060080075010001251200160015002000250031503000400050006300600080007500100001250012000160001500020000250003150040000500006300080000额定一次电流标准值(仪用电流互感器)还有：0.1、0.1

2、5、0.2、0.25、0.3、0.350.5、0.5、0.75、1.5、2、2.5、3、4、7.5、8、25、80、120、250。单位（A）额定一次电流还有小于0.1A的标准值：0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.04、0.05、0.075。单位（A）额定二次电流标准值为5A，1A，还有0.5A。微机用的额定二次电流标准为0.1A，0.05A。额定电流比表示方式：根据式（2）Kn=I1n/I2n 电流变比一般表示为.100/5、10/5、5/5、0.1/5、.10/1、5/1、.5/0.05.当略去误差不计时，实际电流比就等于额定电流比。 K=Kn=I1n/I2n (4

3、) *由此可见，电流互感器铭牌标明电流比为100/5，不仅说明互感器二次电流乘上20倍就等于一次电流，而且还说明互感器一次绕组允许长期通过的电流为100A。所以电流比100/5不能写成20/1，这是因为20/1是说明互感器的额定一次电流为20A，额定二次电流为1A。100/5与20/1的比值虽然相同，但实际意义不同。测量用电流互感器的用途：1、 用来测量高压线路上的电流和功率，起绝缘隔离作用，保证操作人员和仪表的安全。2、 用来测量高压或低压线路上的大电流和大功率，在二次线路上使用统一的5A测量仪表。测量用电流互感器的三个要求：1、 绝缘必须可靠，以保证安全；2、 必须有一定的测量准确度；3、

4、 仪表保安系数Fs较小。电流互感器的准确级：0.01级、0.02级、0.05级、0.1级、0.2级、0.5级、1级、3级、5级。额定仪表保安电流：测量用电流互感器在额定二次负荷下，其复合误差不大于10时的最小一次电流值。仪表保安系数：额定仪表保安电流与额定一次电流的比值。保护用电流互感器的用途：保证系统正常供电及保护系统贵重设备。当电力系统中发生故障时，系统线路上的电流剧增，保护用电流互感器输出一定大小的剧增电流，给继电器等保护装置供电，使继电保护装置动作，切断故障线路。保护用电流互感器的三个要求1、绝缘必须可靠，以保证安全；2、必须有足够大的准确限值系数；3、必须有足够大的热稳定性 和动稳定

5、性。保护用电流互感器的准确级： 5P级、10P级等。额定准确限值一次电流：保护用电流互感器在额定负载下，能够满足准确级为5P或10P要求的最大一次电流。准确限值系数：额定准确限值一次电流与额定一次电流的比值。额定短时热电流：在二次绕组短路的情况下，电流互感器在一秒内能够承受而且无损伤的一次电流有效值。额定动稳定电流：在二次绕组短路的情况下，电流互感器能承受其电磁力的作用而且无电器或机械损伤的一次电流峰值。保护用电流互感器最长用的有以下三种：1、 过负荷保护电流互感器。用来保护线路过负荷。2、 差动保护电流互感器。过去称D级。用来保护变压器内部故障。3、 接地保护电流互感器。（也叫零序电流互感器

6、）。过去称J级。用来保护单向或两相接地。二、 电流互感器的容量电流互感器的容量：是指电流互感器在额定电流和额定负载下运行时二次所输出的容量。 (Sn=I2nU2） 单位为伏安（VA）。额定容量Sn和额定负载Zn之间的关系： Sn=I2nZn (5)一般电力系统所用的电流互感器额定二次电流I2n=5A，所以 Sn=5*Zn=25Zn (6) *说明电流互感器的额定容量与额定负载之间只差一个系数。额定二次负荷的标准值规定为： 5、10、15、20、30、40、50、60、80、100VA。对于额定二次电流为5A的电流互感器，其额定负荷的阻抗对应为： Zn=Sn/I2n=Sn/25 0.2、0.4、

7、0.6、0.8、1.0、1.2、1.6、2.0、2.4、3.2、4.0。额定负荷不足5A的额定二次负荷标准值规定为： 0.25、0.5、1、2、2.5VA 对于额定二次电流为1A的电流互感器，其额定负荷的阻抗对应为： 0.25、0.5、1、2、2.5。 对于额定二次电流为0.5A的电流互感器，其额定二次负荷的阻抗对应为 1、2、4、8、10。 对于额定二次电流为0.1A和0.05A时的电流互感器，其额定二次负荷阻抗为：50、100。 电流互感器额电压：是指一次绕组所接线路上的电压。因为一次绕组串联在线路上，所以电流互感器的额定电压不是一次绕组两端的电压，而是一次绕组对二次绕组或对地的绝缘电压。

8、 *电流互感器的额定电压只是说明本身的绝缘强度，与电流互感器的容量没有任何关系。*电流互感器二次绕组电压： U2=I2*Z2 。*在线路上改变电流互感器二次负荷时，二次电流基本不变；但二次绕组的电压随着二次负荷成正比变化。电流互感器一次绕组两端电压也相应随着二次绕组电压正大或减小。 *因为，电流互感器一次绕组电压和二次绕组电压时随着二次负荷的改变而改变。又因为，电流互感器运行在短路状态，绕组的内阻抗压降很大，导致一次绕组电压与二次绕组电压的比例关系不完全是固定不变的。所以，所有的电流互感器都不标明一次绕组和二次绕组电压。 *在电力系统中所用的电流互感器，电流比都大于1。一次绕组电压一般都小于二

9、次绕组电压。电流互感器的额定电压，按着线路上额定电压规定为：0.5、10、15、20、35、60、110、220、330KV等电压等级。各种电压等级电流互感器的电流规格额定电压KV0.51015-2035额定一次电流A5-250005-6000800-1500015-1500额定电压KV60110220330额定一次电流A20-60075-2000300-1200300-1200三、 电流互感器的基本结构 （略） 电流互感器的误差和计算一、 没有误差时的电流互感器（假设电流互感器的铁芯不消耗能量）电流互感器计算的基本公式根据能量守恒定律 ： E1I1=E2I2 (7)电磁感应原理 ： E1/

10、E2=W1/W2 （8）将式（8）代入式（7）得 ： K=I1/I2=W2/W1 （9） *式（9）是没有误差时电流比与匝数比的关系。即电流互感器一次二次电流与一次二次匝数成反比 。 由式（9）还可以得到 ： I1W1=I2W2 （10）安匝数：电流与匝数的乘积，单位为安匝（A）。也叫安匝数。 *可见一台电流互感器的一次安匝数等于二次安匝数。例、一台电流互感器，二次额定电流为5A，一次绕组25匝，二次绕组150匝，求它的电流比？解： K=I1/I2=W2/W1 K=W2/W1=150/25=30/5 故这台电流互感器的电流比为30/5。如把这台电流互感器的电流比改成50/5，它的一次绕组要改成

11、多少匝？解： I1W1=I2W2 W1=I2W2/I1=5*150/50=（15匝） 故一次绕组改为15匝。例、一台600/5母线型电流互感器，二次绕组有多少匝？解：母线型，即一次绕组1匝。 K=I1/I2=W2/W1 W2 =KW1 W2=KW1=600/5*1=120（匝） 故二次绕组为120匝。假如，这台600/5的母线型电流互感器，如果要当150/5用，一次绕组需穿多少匝？解：这台母线型电流互感器一次安匝数 I1W1 =600*1=600（安匝）当一次电流为I1=150A时，根据安匝数相等，W1=600/150=4（匝）同理，还可以列出不同一次绕组穿心匝数下的电流比穿心匝数123468

12、12-电流比600/5300/5200/5150/5100/575/550/5-例如、LH37型，0.2级电流互感器二次绕组有两种安匝数：750安匝，1000安匝。这时一次绕组一种匝数，就有两种电流比。双安匝数的匝数与电流比一次绕组匝数10255010025050010001500电流比安匝数750安匝1000安匝75/5100/530/540/515/520/57.5/510/53/54/51.5/52/50.75/51/50.5/5-在表中当一次绕组为1500匝时，对于1000安匝，其电流比为0.666/5，一次电流不是额定电流，故不用。750/1000=3/4 75/100=3/4，-山

13、西省互感器研究所HL-11型55000/5电流互感器电流比铭牌一次电流一次接线二次接线一次电流一次接线二次接线500040003000250020001500125012001000LaLb=1K1K11K1K10K1K8K1K7K1K6K1K5K1K4K1K3K1K2250200L1L2K1K4K1K2150100756050L1L3K1K8K1K6K1K5K1K3K1K2403025201510L1L4K1K10K1K8K1K7K1K6K1K5K1K2800750600500400300L1L2K1K10K1K9K1K8K1K7K1K6K1K57.55L1L5K1K4K1K2La Lb L

14、1 L2 L3 L4 L5K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11（1）因为LaLb=1，即穿心一匝，所以根据一匝的一次绕组就可以求出相应的二次绕组匝数。 I1W1=I2W2 W2=I1W1/I2 K1K2为1000安匝，故W1-2=1000/5=200匝 K1K3为1200安匝，故W1-3=1200/5=240匝 K1K4为1250安匝，故W1-4=1250/5=250匝 K1K5为1500安匝，故W1-5=1500/5=300匝 K1K6为2000安匝，故W1-6=2000/5=400匝 K1K7为2500安匝，故W1-7=2500/5=500匝 K1K8为30

15、00安匝，故W1-8=3000/5=600匝 K1K10为4000安匝，故W1-10=4000/5=800匝 K1K11为5000安匝，故W1-11=5000/5=1000匝（2）再求一次绕组匝数。 根据W1/W2=I2/I1 L1L2/K1K10=I2/I1=5/800, 所以L1L2的匝数W21=5/800*W1-10 =5/800*800=5匝 L1L3/K1K8=5/150， 所以L1L3的匝数W31=5/150*600=20匝 L1L4/K1K10=5/40， 所以L1L4的匝数W41=5/40*800=100匝 L1L5/K1K2=5/5， 所以L1L5的匝数W51=5/5*200

16、=200匝（3）最后求出K1K9二次匝数。 L1L2/K1K9=5/750，K1K9的匝数W1-9=5*750/5=750匝二、电流互感器的误差和准确级 *任何能量在传递的过程中，都要有消耗。电流互感器的一次电流通过一次绕组时，必须消耗一小部分电流来励磁，使铁芯有磁性。这样二次绕组才能产生感应电势。也才能有二次电流。励磁电流：用来励磁的电流，叫励磁电流。一般用I0表示。励磁安匝：励磁电流与一次绕组的乘积I0*W1，叫励磁安匝。也叫励磁电动势。 *电流互感器的误差就是由铁心消耗的励磁安匝引起的。*在交流电路中，电流不仅有大小，而且还有方向。为了能够描述电流互感器的一、二次电流的大小和方向，人们把

17、一次电流I1形象的放入钟表的“时针”上，把经过折算后的二次电流KnI2形象的放入钟表的“分针”上，当电流互感器没有误差时，KnI2和I1的长短应该相等，而且这两个“针”应该成一条直线。如果将KnI2转180，KnI2与I1两支“针”完全重合。即大小方向完全一致。比值差：KnI2与I1的长短之差叫比值差；KnI2与I1之间的夹角叫相位差，也叫角差。比值差 f=(KnI2-I1)/I1*100 （11）相位差 等于二次电流逆时针反转180后与一次电流之间的相角之差。并以分（）表示。 *一般电流互感器误差都是在额定频率（如50H）下，由基波产生的。但保护用电流互感器由于铁心饱和，除了基波外还有很大的

18、谐波分量。复合误差：就是包括基波和谐波在内的励磁电流安匝（有效值）与额定准确限值一次电流安匝（有效值）的比值，并以百分数表示。c=I1N1*100/I1cN=I1*100/I1c() （12）c-复合误差。 I1N1-励磁电流安匝。 I1c-额定准确限值一次电流。*电流互感器的误差，除了与运行时电流的大小有关，还与互感器副边所接的二次负荷有关。*根据标准规定，电流互感器的二次负荷必须在额定负荷和下限负荷之间的范围内，各级电流互感器的误差才不会超出允许值。0.01级1级内，电流互感器的下限负荷规定为：25额定负荷。3级5级内，电流互感器的下限负荷一般规定为：50额定负荷。当额定负荷10VA时，各

19、级电流互感器的下限负荷规定如下：额定二次电流为5A的电流互感器，下限负荷为2.5或3.75VA； 对应下限负荷最小阻抗值为0.1或0.15。额定二次电流为1A的电流互感器，下限负荷为均为2.5VA； 对应下限负荷最小阻抗值为2.5。保护用电流互感器5P、10P级，只考虑额定负荷，没有下限负荷规定。因为这种互感器负荷越小，误差越小。 *电流互感器的误差，还和根二次负荷的功率因数有关。一般电力系统用电流互感器的二次负荷功率因数为0.8（滞后）。负荷小于5A时，允许功率因数为1。.精密电流互感器的功率因数为0.8（滞后）或1。或0.81。0.05级以上的高准确度电流互感器的功率因数一般均为1。保护用

20、电流互感器的功率因数为0.8（滞后）至1。由制造厂自定。 *根据电流互感器国家标准和测量用电流互感器鉴定规程的规定，各级电流互感器的比值差和相位差如下表：测量用电流互感器误差限值准确级额定电流百分数（） 允许误差比值差相位差（）0.015201001200.020.010.60.30.025201001200.040.021.20.60.055201001200.100.05420.15201001200.40.20.115850.25201001200.750.350.23015100.55201001201.50.750.5904530152010012031.51180906035012

21、03不规定5501205不规定准确级额定电流1/1000000分数 允许误差1/1000000 1/1000000（ard）比值差相位差0.001520100120201020100.002520100120402040200.0055201001201005010050注1：额定二次电流5 A，额定负荷7.5VA及以下的互感器，下限负荷由制造厂规定，制造厂未规定下限负荷的，下限负荷为2.5VA。注2：额定负荷小于0.2的电流互感器，下限负荷为0.1。注3：制造厂规定为固定负荷的电流互感器，在固定负荷的10范围内误差应满足本表要求。 *满足特殊使用要求的0.2S级和0.5S级（S表示特殊使用）

22、电流互感器的允许误差列于下表： （着重用于与特殊电度表相连，这些电度表在0.056A之间，即额定电流5A的1120范围内都能正确测量。） 下表的准确级主要用于额定一次电流为25A，50A，100A及其10的倍数，额定二次电流为5A的电流互感器。特殊使用要求的电流互感器误差限值准确级额定电流百分数（） 允许误差比值差（）相位差（）0.115201001200.40.20.1 15850.215201001200.750.350.23015100.515201001201.50.750.5904530 *保护用电流互感器的准确级有：5P、10P（P表示保护），其误差限值列于下表：保护用电流互感器的

23、误差限值准确级 在额定一次电流时在额定准确限值一次电流时比值差（）相位差（） 复合误差 5P 10P 1 3 60不规定 5 10 电流互感器的误差实验 电流互感器在误差实验之前，一般还需要检查极性和退磁。一、 极性检查按照规定，电流互感器的一次绕组标志为L1、L2-，二次绕组标志为K1、K2-。当一次电流由L1进入一次时绕组，二次电流由K1流出。这样的极性标志叫做碱极性。L1与K1叫做极性端或同名端。（常用绕组旁加一圆点表示极性端。）1、 在互感器校验上检查极性：（略）2、 直流法检查极性： 在电流互感器一次绕组通一直流电流，并在二次绕组接上电压表，观察电压表指针的偏转情况。 K 合上开关K

24、，如果电压表指针由零往正方向偏转时，则绕组极性标志正确。 R L1 L2 K1 K2 3、交流串联法检查极性： L1 1 5V L2 K1 K2将电流互感器的一次绕组和二次绕组串联起来，在匝数多的一次绕组或二次绕组上加一15V的交流电压，用10V以下的电压表或万用表测量输入绕组电压和串联后两绕组的电压。如果UL1K2UL1L2 说明绕组极性标志正确。当两绕组匝数接近或相差不超过5倍时，采用此方法判别极性方便准确。当两绕组相差10倍以上时，一般指针电压表看不清，应用数字万用表。二、 退磁电流互感器如果在大电流下切断电源，或者在运行时二次绕组偶然开路，以及通过直流电流进行试验后，互感器的铁芯就可能

25、产生剩磁，使铁芯的磁导率下降，影响互感器的性能。所以电流互感器在进行误差试验前，一般先对互感器进行退磁，以消除剩磁对互感器的影响。通常退磁方法有以下两种：1、 开路（强磁场）退磁 一次和二次绕组全部开路，并在一次或二次绕组中通以工频电流，由零增加到20或50额定电流，然后均匀且缓慢的下降到零。重复这一过程23次，同时每次所接入的电流按50、20、10额定电流递减。退磁完毕切断电流之前，先将二次或一次绕组短接。2、闭路（大负荷）退磁在二次绕组上接相当于额定负荷1020倍的电阻，一次绕组通以工频电流，由零增加到20、或50额定电流，然后均匀且缓慢的下降到零。重复这一过程23次，同时每次所接入的电流

26、按50、20、10额定电流递减。如果是多次级的电流互感器，在退磁的过程中，不退磁的二次绕组都应短接。上述两种退磁方法和所规定的退磁参数并不是对所有的电流互感器都适合。开路退磁，磁场很强，铁心很饱和；闭路退磁，磁场较弱，铁心难饱和。对于精密电流互感器，过去多采用闭路退磁法，尽管磁密较低，可能达不到退磁最佳效果，但比较安全。如果采用开路退磁，铁心磁密很高，电压幅值很大，绕组开路电压很高，容易损坏绕组的绝缘和补偿元件。实际上，对电流互感器进行退磁的实质，就是将铁心通以交流励磁，使铁心的磁密和磁导率从低升到高，越过最大磁导率，达到饱和状态；然后再逐渐降低磁场至零，使铁心磁密下降，从而了恢复铁芯的磁导率

27、。如果即用开路退磁，又能比较准确的估算出铁心退磁的退磁电流的大小，这样既能退磁又能保证设备安全。设退磁电流为It, 额定一次电流为I1n, 一次绕组匝数为W1，那么退磁电流安匝ItW1与额定电流安匝I1nW1之比为 ：ItW1/I1nW1=It/I1nIt/I1n 就是退磁电流与额定电流之比。又根据IW= Hl （H：磁场强度，l：磁路平均长度）再设Ht为退磁的磁场强度，l为退磁磁路的平均长度，则 It/I1n=ItW1/I1nW1=Ht*l/I1nW1*100 由上式可以看出，只要能知道退磁的磁场强度Ht，就能求出退磁电流与额定一次电流的百分比值。设铁心达到最大磁导率时的磁场强度为Hm，磁密

28、为Bm。根据经验：铁心退磁的磁场强度 Ht=2.55Hm 这时退磁的磁密 Bt=1.52Bm各种材料铁心最大磁导率的Hm、Bm可通过查表得到。如下表带绕铁心！Hm、Bm与Ht、Bt表铁心材料Hm(A/cm)Bm(T)Ht(A/cm)Bt(T)热轧硅钢片冷轧硅钢片铁镍合金0.40.20.020.810.410.50.10.31.60.7根据退磁安匝、进行开路退磁，如果退磁电流从匝数少于10匝的一次绕组输入，退磁电流能均匀的上升和下降；如果退磁电流从匝数多的一次或二次绕组输入，则在刚升压时，几乎见不到电流上升，当见到电流剧增时，铁心已饱和。例、一台额定功率5VA ，0.1级，55000/5电流互感器，铁心材料为D340冷轧硅钢片，最低安匝数为1000安匝，估计铁心磁路长度l为20cm，求退磁电流为额定电流的百分数？解：1）如按开路退磁，通入20额定电流。相当于励磁安匝为2001200安匝，铁心严重饱和，可能损坏互感器。 2）如按闭路退磁，接入20倍的额定负荷，即20*Z=20*5VA/25=20*0.2=4。在额定电流下，铁心的磁密不超过0.2（T），达不到退磁目的。 3）若采用退磁安匝开路退磁，查上表Ht=0.5A/cm。 It/I1n=ItW1/I1nW1=Ht*l/I1nW1*100=0.5*20/1000=3.2即这台电流互感器只要通过4的额定电流就能退磁。