电流互感器(Currenttransformer简称CT)的作用是可以把数值较大的一次侧电流通过一定的变比转换为数值较小的二侧次电流,用来进行保护、测量等用途。如变比为/5的电流互感器,可以把实际为A的电流转变为5A的电流。
1、电流互感器的原理
电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作,变压器变换的是电压而电流互感器变换的是电流。电流互感器接被测电流的绕组(匝数为N1),称为一次绕组(或原边绕组、初级绕组);接测量仪表的绕组(匝数为N2)称为二次绕组(或副边绕组、次级绕组)。
它的一次绕组匝数很少,串在需要测量的电流的线路中,因此它经常有线路的全部电流流过,二次绕组匝数比较多,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。
变压器原理图2、电流互感器的电流比
电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比,叫实际电流比K。电流互感器在额定电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比,用Kn表示。
Kn=I1n/I2n
电流互感器极性的一般采用减极性原则标注,即:一、二次绕组中的电流在铁心中产生的磁通方向相反。
3、电流互感器的电气符号
电流互感器在电路中的符号如下图所示,用“TA”来表示在一次系统图中,采用圆圈表示二次绕组,一个圆圈表示一个二次绕组,两个圆圈表示两个二次绕组。圆圈引出线上两根斜线表示每个二次绕组输出两根线。
电流互感器电气符号4、电流互感器的命名说明
第一字母:L—电流互感器
第二字母:A—穿墙式;Z—支柱式;M—母线式;D—单匝贯穿式;V—结构倒置式;J—零序
接地检测用;W—抗污秽;R—绕组裸露式
第三字母:Z—环氧树脂浇注式;C—瓷绝缘;Q—气体绝缘介质;W—与微机保护专用
第四字母:B—带保护级;C—差动保护;D—D级;Q—加强型;J—加强型ZG
第五数字:电压等级产品序号
如:LMZ1-0.5-/5
L--电流互感器,M--穿母线型,Z--环氧树脂浇注绝缘或支柱式,1--生产系列号,0.5--电压等级,V.,/5--一、二次侧电流比。
5、电流互感器的主要技术参数
5.1额定容量:额定二次电流通过二次额定负荷时所消耗的视在功率。额定容量可以用视在功率V.A表示,也可以用二次额定负荷阻抗Ω表示。
5.2一次额定电流:允许通过电流互感器一次绕组的用电负荷电流。用于电力系统的电流互感器一次额定电流为5~20A,用于试验设备的精密电流互感器为0.1~00A。电流互感器可在一次额定电流下长期运行,负荷电流超过额定电流值时叫做过负荷,电流互感器长期过负荷运行,会烧坏绕组或减少使用寿命。
5.3二次额定电流:允许通过电流互感器二次绕组的一次感应电流。
5.4额定电流比(变比):一次额定电流与二次额定电流之比。
5.5额定电压:一次绕组长期对地能够承受的最大电压(有效值以kV为单位),应不低于所接线路的额定相电压。电流互感器的额定电压分为0.5,3,6,10,35,,,,kV等几种电压等级。
5.%倍数:在指定的二次负荷和任意功率因数下,电流互感器的电流误差为-10%时,一次电流对其额定值的倍数。10%倍数是与继电保护有关的技术指标。
5.7准确度等级:表示互感器本身误差(比差和角差)的等级。
电流互感器精度等级有0.1、0.2(0.2S)、0.5(0.5S)、1、3级及5P、10P级。0.1级用于实验室作精密测量用;0.2(0.2S)及0.5(0.5S)级用于电能计量用;1级和3级用于电流测量用;5P和10P用于保护,如过负荷保护电流互感器、差动保护电流互感器、接地保护电流互感器(零序电流互感器)。
5.8比差:互感器的误差包括比差和角差两部分。比值误差简称比差,一般用符号f表示,它等于实际的二次电流与折算到二次侧的一次电流的差值,与折算到二次侧的一次电流的比值,以百分数表示。
5.9角差:相角误差简称角差,一般用符号δ表示,它是旋转°后的二次电流向量与一次电流向量之间的相位差。规定二次电流向量超前于一次电流向量δ为正值,反之为负值,用分(’)为计算单位。
5.10热稳定及动稳定倍数:电力系统故障时,电流互感器受到由于短路电流引起的巨大电流的热效应和电动力作用,电流互感器应该有能够承受而不致受到破坏的能力,这种承受的能力用热稳定和动稳定倍数表示。
热稳定倍数是指热稳定电流1s内不致使电流互感器的发热超过允许限度的电流与电流互感器的额定电流之比。动稳定倍数是电流互感器所能承受的最大电流瞬时值与其额定电流之比。
6、电流互感器接线图
电流互感器接线总体分为四个接线方式:
6.1.单台电流互感器接线图
仅能反映单相电流的情况,适用于需要测量一相电流的情况。
单台电流互感器接线图6.2.三相完全星形接线和三角形接线形式电流互感器接线图
三相电流互感器能够及时准确了解三相负荷的变化情况。三相星形接线又称完全星形接线,它是由三只完全相同的电流互感器构成。
由于每相都有电流流过,当三相负载不平衡时,公共线中就有电流流过,此时,公共线是不能断开的,否则就会产生计量误差。该种接线方式适用于高压大接地电流系统、发电机二次回路、低压三相四线制电路。
三相完全星形电流互感器接线图6.3.两相不完全星形接线形式电流互感器接线图
在实际工作中用得最多,但仅限于三相三线制系统。它节省了一台电流互感器,根据三相矢量和为零的原理,用A、C相的电流算出B相电流。
两相星形接线又称不完全星形接线,这种接线只用两组电流互感器,一般测量两相的电流,但通过公共导线,也可测第三相的电流。主要适用于小接地电流的三相三线制系统,在发电厂、变电所6~10kv馈线回路中,也常用来测量和监视三相系统的运行状况
两相不完全星形接线6.4.两相差电流接线形式电流互感器接线图
仅用于三相三线制电路中,这种接线的优点是不但节省一块电流互感器,而且也可以用一块继电器反映三相电路中的各种相间短路故障,亦即用最少的继电器完成三相过电流保护,节省投资。
两相电流差接线也称为两相交叉接线。由相量图可知,二次侧公共线上电流为Ia—Ic,其相量值为相电流的√3倍。这种接线很少用于测量回路,主要应用于中性点不直接接地系统的保护回路。
两相差电流接线7、电流互感器使用的注意事项
7.1.电流互感器的接线应保证正确性。
一次绕组和被测电路串联,而二次绕组应和连接的所有测量仪表、继电保护装置或自动装置
的电流线圈串联,同时要注意极性的正确性,一次绕组与二次绕组之间应为减极性关系,一次电流若从同名端流入,则二次电流应从同名端流出。
7.2.电流互感器二次侧所接负载是测量仪表、继电器的电流线圈等,它们匝数少、阻抗小,通过的电流非常大,因此电流互感器在正常运行状态下近似于短路状态。
7.3.电流互感器的二次绕组绝对不允许开路。
这是因为电流互感器正常工作时,二次电流有去磁作用,使合成磁势很小。当二次绕组开路时,二次电流的去磁作用消失,一次电流将全部用来激磁,这时,将在二次侧产生超过正常值几十倍的磁通,结果会使铁芯过热而损坏互感器。
同时,由于铁芯中磁通的急剧增加,在二次绕组上产生过电压,可能达到数百甚至数千伏,将危及人身和设备安全。
因此,为了防止二次绕组开路,规定在二次回路中不准装熔断器等开关电器。如果在运行中必须拆除测量仪表或继电器及其他工作时,应首先将二次绕组短路。
7.4.电流互感器的二次侧必须可靠接地,但接地点只允许有一个。这是为了防止一、二次绕组之间绝缘损坏或击穿时,一次高电压窜入二次回路,危及人身和设备安全