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电流互感器手册电流互感器手册目录电流互感器的用途和基本结构(2) 一、 电流互感器的用途(2)二、 电流互感器的容量(6)三、 电流互感器的基本结构(8)电流互感器的误差和计算(10) 一、 没有误差时的电流互感器(10)二、 电流互感器的误差和准确级(13)三、 电流互感器的等值电路和相量图(16) 四、 影响电流互感器误差的各种因素(19) 五、 电流互感器误差计算举例(22)电流互感器误差的补偿(24) 一、匝数补偿(24)二、半匝或分数砸补偿(26)三、双铁心反励磁补偿(28) 四、磁分路补偿(29) 五、短路匝补偿(32) 六、磁分路短路匝补偿(33) 七、圆环磁分路电势补偿(34) 八、电容补偿(35) 九、圆环磁分路补偿电流互感器的计算举例(38) 十、分数匝电容补偿电流互感器的计算举例(40)电流互感器的误差试验(43) 一、极性检查(43)二、退磁(44)三、误差试验(46) 四、复合误差试验(49) 五、二次负荷测定(51) 六、升流器的选用(53)- 1 -电流互感器手册电流互感器的用途和基本结构一、电流互感器的用途 电流互感器和变压器很相象,变压器在线路上,主要用来改变线路的电压,而电流互感器接在线路上,主要用来改变线路的电流,所以电流互感器从前也叫 做变流器。后来,一般把直流电变成交流电的仪器设备,叫做变流器,把改变线 路上电流的大小的电器,根据它通过互感器的工作原理,叫做电流互感器。线路上为什么需要变电流呢?这是因为根据发电和用电的不同情况,线路上 的电流大小不一,而且相差悬殊,有的只有几安,有的却大至几万安。要直接测 量这些大大小小的电流,就需要根据线路电流的大小,制作相应为几安直到几万 安不同的许多电流表和其他电气仪表。这样就会给仪表制造带来极大的困难。此 外,有的线路是高压的,例如 22 万伏或 1 万伏等高压输电供电线路,要直接用 电气仪表测量高压线路上的电流,那是极其危险的,也是绝对不允许的。如果在线路上接入电流互感器变电流,那么就可以把线路上大大小小的电 流,按不同的比例,统一变成大小相近的电流。只要用一种电流规格的电气仪表, 例如通用的电流为 5A 的电气仪表,就可以通过电流互感器,测量线路上小至几 安和大至几万安的电流。同时电流互感器的基本结构和变压器很相象,它也有两 个绕组,一个叫原边绕组或一次绕组;一个叫副边绕组或二次绕组。两个绕组之 间有绝缘,使两个绕组之间有电的隔离。电流互感器在运行时一次绕组 W1 接在 线路上二次绕组 W2 接电气仪表,因此在测量高压线路上的电流时,尽管原边电 压很高,但是副边电压却很低,操作人员和仪表都很安全。由此可见,电流互感器除了可以将线路上大小不一的电流变成一定大小的电 流,以便于测量之外,还可以起到与线路绝缘的作用,以保证操作人员和仪表的 安全。电流互感器既然用来变电流,那么它最主要的参数就是电流比。一次电流 I1与二次电流 I2 之比,叫做实际电流比,一般用 K 表示,即:K=I1/I2为了生产和使用的方便,电流互感器的一次电流和二次电流都是规定有标 准,叫做额定一次电流和额定二次电流。额定电流的意思就是说,在这个电流下, 绕组可以长期通电而不被烧坏。当绕组的电流超过额定电流时,叫做过负荷。长 期过负荷运行,会把绕组烧坏或降低互感器的寿命。这样,额定一次电流 I1n 与额定二次电流 I2n 之比,就叫做额定电流比,用- 2 -电流互感器手册Kn 表示,简称为电流比。因此,一般所谓电流互感器的电流比,都是指它的额 定电流比,即Kn=I1n/I2n电流互感器有电力系统用和仪用两大类。电力系统用电流互感器是发电厂、 变电所等输出、供电系统中不可缺少的一种电器,长期接在线路上运行,一般只 有一个电流比,又可分为测量用和保护用电流互感器。测量用电流互感器主要与 测量仪表配合,在线路正常工作状态下,用来测量线路上的电流、功率和电能等; 而保护用电流互感器则与继电装置配合,当线路发生短路、过电流等故障时,向 继电装置供电切断故障线路,以保护线路中的贵重设备,如发电机和变压器等。仪用电流互感器是在实验室内使用的一种电工仪器,也叫做精密电流互感 器,一般都有多个电流比,主要用来扩大电流仪表的量限,所以又叫做扩大量限 装置。它还可以作为标准电流互感器,与标准电流表、标准功率表或标准电度表 等配合,来检定相位低准确度的电表,功率表或电度表,或者以它为标准,来检 定低准确度的电流互感器。电力系统用电流互感器的额定一次电流标准值列于表 1。表中电流的单位为(A)。表中括号内值仅限于老产品或与老产品配套的产品;第 5 行 25000A 以上的 电流值了取第 4 行电流值的 10 倍数。表 1额定一次电流标准值(单位 A)151015203040506075100160(150)200315(300)400500630(600)800(750)1000125(1200)1600(1500)200025003150(3000)400050006300(6000)8000(7500)1000012500(12000)16000(15000)2000025000额定二次电流标准值为 1A 和 5A。 仪用电流互感器额定一次电流标准值2除了表 1 所列数之外,还有:0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.5、0.75、1.5、2、2.5、3、4、7.5、8、25、80、120、250。额定二次电流标准值除 1A 和 5A 外,还有 0.5A。 此外,还有生产额定一次电流小于 0.1A 的,如 0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.04、0.05、0.075A 和微机用额定二次电流为 0.1A 和 0.05A 的仪用电流互 感器。据此,式(2)就可以写出:Kn=I1n/I2n=5/5 或 10/5 或0.1/5 或 5/1 或 5/0.05(3) 当略去电流互感器误差不计时,实际电流比就等于额定电流比,即K=Kn=I1/I2(4) 由此可见,如果电流互感器的铭牌上标明电流比为 100/5,那么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 5A。所以电流比 100/5 不能写成 20/1,这是因为 20/1 说明互感器 的额定一次电流为 20A,额定二次电流为 1A,与 100/5 比值虽同而实际意义不 同。当我们利用互感器进行测量时,就按图 1 的原理接线,一次绕组串联接在被- 3 -电流互感器手册测量的线路中,二次绕组则和 5A 的电流表串联。 这样,我们实际上测量到的是电流互感器二次绕组的电流,然后再根据铭牌上所标明的电流比,折算出一次绕组(即被测线路上)的实际电流。在电力系统 中,为了测量方便起见,电流表都预先经过折算,直接按一次绕组的电流来刻度, 同时在电流表上注明要用相应电流比的电流互感器。例如我们要测量线路上最大 达到 200A 的电流,就可以选用 200/5 的电流互感器。这样,可以由电流表的指 示,直接读出一次绕组电流值。这时电流表的刻度虽然标的是 200A,但实际上 通过电流表的电流,也就是二次绕组的电流只有 5A。因此,我们也可以用普通5A 的电流表来测量,只要把测得的电流表读数,按电流比折算到原边,同样可 以得到一次电流的值。例 1 设线路上的电流约为 900A,应该怎样测量? 电流互感器额定一次电流大于 900A 的为 1000A,因此可选用 1000/5 的电流互感器和 1000 的电流表,这个电流表上标有应用 1000/5 的电流互感器,按图 1接线就可由电流表的指示直接读出线路上的电流。例 2 在例 1 中,如线路电流为 900A,问实际通过电流表的电流有多大? 通过线路的电流为 I1 通过电流表的电流为 I2,因此由式(3)可以得到:I2 = I1/Kn=900/(1000/5)=4.5A实际通过电流表的电流是 4.5A。例 3 在例 1 中,如改用普通 5A 电流表进行测量,当电流表读数为 4.8A 时, 线路上的电流有多大?由公式(3)可以得到:I1=KnI2=1000/5*4.8=960A例 4在 10KV 高压线路上通过约 3A 的电流,应如何测量? 线路上的电流大约只有 3A,可以采用普通的 5A 电流表进行测量,但是在高压线路上,不能直接用 5A 电流表进行测量,必须通过高压电流互感器,因此 选用 10KV 5/5 高压电流互感器和 5A 电流表,按图 1 进行测量。因为互感器的 电流比为 5/5,即一次电流等于二次电流,所以与直接测量时一样,电流表可以 直接读出线路上的电流数值,这时电流互感器实际上是用来是绝缘隔离的作用。 由此可见,凡是不需要改变电流的大小,而需要二次和一次有绝缘隔离的,可以采用 5/5 的电流互感器。1、测量用电流互感器 测量用电流互感器的用途,如上所述,主要有下列两方面:(1)用来测量高压线路上的电流和功率,起绝缘隔离的作用,以保证操 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,使用统一的 5A 的 二次线路和测量仪表。因此,对于测量用电流互感器主要有三个要求: 第一,绝缘必须可靠,以保证安全; 第二,必须有一定的测量准确度; 第三,仪表保安系数 Fs 较小。电流互感器在测量时,实测的二次电流都是按额定电流比折算为一次电流。 这样的折算实际上是有误差的。也就是说,电流互感器实际电流比并不等于额定 电流比,二者之间具有一定的误差。因此,测量用电流互感器根据变电流时所产 生的误差,规定电流互感器的准确级。国产电流互感器的准确级有:0.01 级、0.02- 4 -电流互感器手册级、0.05 级
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