论文部分内容阅读
【摘要】：本文根据电流互感器的原理，以及电流互感器在电力系统中的作用来讲述了电流互感器在安装、运输、试验过程中的所需要注意的细节和把握的几个关键技术接点，从而减少电流互感器在电力系统中的故障率和事故发生率，提高电力系统的稳定性、可靠性和继电保护动作的准确性。
关键词：电流互感器、变比、极性、精度、伏安特性
中图分类号： TM45 文献标识码： A 文章编号：
一：电流互感器的原理、作用以及选择安装电流互感器时需要注意的事项 1：电流互感器的原理：电流互感器是依据电磁感应原理由闭合的铁心和绕组组成。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。
2：电流互感器的作用电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流使用 3：选择电流互感器时需要注意的事项 1）电流互感器的接线应遵守串联原则：即一次绕阻应与被测电路串联，而二次绕阻则与所有仪载串联 2） 电流互感器按被测电流大小，选择合适的变化，否则误差将增大。同时，二次侧一端必须接地，以防绝缘一旦损坏时，一次侧高压窜入二次低压侧，造成人身和设备事故 3）二次侧绝对不允许开路，因一旦开路，一次侧电流I1全部成为磁化电流，引起φm和E2骤增，造成铁心过度饱和磁化，发热严重乃至烧毁线圈；同时，磁路过度饱和磁化后，使误差增大。 另外，二次侧开路使E2达几百伏，一旦触及造成触电事故。因此，电流互感器二次侧都备有短路开关，防止一次侧开路。在使用过程中，二次侧一旦开路应马上撤掉电路负载，然后，再停车处理。一切处理好后方可再用。 4）为了满足测量仪表、继电保护、断路器失灵判断和故障录波等装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段断路器、母联断路器、旁路断路器等回路中均设具有2～8个二次绕阻的电流互感器。对于大电流接地系统，一般按三相配置；对于小电流接地系统，依具体要求按二相或三相配置 5）对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。例如：若有两组电流互感器，且位置允许时，应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中 6)为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧 7)为了减轻发电机内部故障时的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。二：电流互感器的变比及变比补偿（为了便于论证将电压互感也考虑之中） 1：额定变比和误差 电流互感器的额定变比KN指的是电流互感器的额定电流比。即为额定电流I1N与I2N之比。即KN＝I1N/I2N电流互感器原边电流在一定范围内变动时,一般规定为0.85～1.15U1N（或10～120%I1N）,副边电流应按比例变化,而且原、副边电流应该同相位。但由于互感器存在内阻抗、励磁电流和损耗等因素而使比值及相位出现误差，分别称为比差和角差。 比差为经折算后的二次电压（或二次电流）与一次电压（或一次电流）量值大小之差对后者之比，即 fU 为电压互感器的比差，fI 为电流互感器的比差。当KNU2>U1（或KNI2>I1）时，比差为正，反之为负。角差为二次电压(或二次电流)相量旋转180°后与一次电压(或一次电流)相量之间的夹角，以分为单位。并规定副边的-妧2（或－夒2）超前于妧1（或夒1）时，角差为正，反之为负。对没有采取补偿措施的电压互感器，比差为负，角差一般为正值，比差的绝对值和角差均随电压的增大而减小；铁心饱和时，比差与角差均随电压的增大而增大。 对于没有采取补偿措施的电流互感器，比差为负值，角差为正值，比差的绝对值和角差均随电流增大而减小。采用补偿的办法可以减小互感器的误差。一般通过在互感器上加绕附加绕组或增添附加铁心，以及接入相应的电阻、电感、电容元件来补偿。常用的补偿法有匝数补偿、分数匝补偿、小铁心补偿或并联电容补偿等。2：我们一般根据负荷容量求电流互感器的变比，一般参考以下三方面的依据 1）根据负载的额定电流选择 2）使用的电流互感器在额定电流的2/3处精确 3）在该线路中，三相短路电流必须在电流互感器磁饱和范围之内
三：电流互感器的极性及精确等级 电流互感器英文名称：current transformer在测量交变电流的大电流时,为便于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）。 保护型电流互感器英文名称：low voltage protective current transformer一般用于多根母排穿越的继电保护回路，为保护系统检测短路故障而开发，具有不同准确级和准确限值系数，可扩展为不同穿孔尺寸，广泛应用于低压配电保护系统。也可用于采集低压过载、短路信号，与保护继电器配套使用，一次测量范围200-6300A，二次输出5A、1A，主要准确级有：5P10、10P10、10P20、5P20等。采集低压过载、短路信号，与电动机保护单元配套使用，主要电流比有250A/50mA，800A/100Ma l ：电流互感器的极性表示为：一次接线标志P1、P2，相應二次接线标志S1、S2；S1表示P1的同名端，S2表示P2的同名端； 测量仪表接于S1、S2端上，如图所示：当P1端流入电流S1端流出电流时，电流互感器为减极性（即为负极性），当P1端流入电流，S2端流出电流时电流互感器为加极性（即为正极性） 注意事项 ：⑴一次导线穿越互感器窗孔。打开翻盖，通过压线片进行二次接线，二次接线引出后翻盖复位。 ⑵ 工作电流长期不超过1.1倍额定值，允许在1.2倍额定值时短时使用，时间不超过1h； ⑶保护的线路设备接于S1、S2端上，此时所接回路的总负荷不应超过互感器的额定负荷。
2：电流互感器的精度（及精确等级）5P级,10P级,0.2级.,0.5级.1级的误差各是1）保护用电流互感器的准确级，以该准确级在额定准确限值一次电流下所规定的最大允许复合误差百分数标称，其后标以字母“P”(表示保护)。保护用电流互感器的标准准确级有：5P和10P。 例如5P10，后面的10是准确限值系数，5P10表示当一次电流是额定一次电流的10倍时，该绕组的复合误差≤±5%。2）对 于 0.1、0 .2、0 .5级和1级测量用电流互感器，在二次负荷欧姆值为额定负荷值的100% 时，其额定频率下的电流误差不超过0.1%、0.2%、0.5%、1%。
四：电流互感器的伏安特性CT伏安特性试验通入的电流或电压以不超过制造厂技术条件的规定为准。当电压稍微增加一点而电流增大很多时，说明铁芯已接近饱和，应极其缓慢地升压或停止试验。1、一般在工程试验中，只是采用比较法，即同一型号的电流互感器，通过试验，得到的伏安特性曲线基本相同即可。2、电流互感器的伏安特性试验，只对继电保护有要求的二次绕组进行。3、测得的伏安特性曲线与过去或出厂的伏安特性曲线比较，电压不应有显著降低。若有显著降低，应检查二次绕组是否存在匝间短路。
电流互感器做伏安特性试验曲线 实际就是铁心的磁化曲线。主要判断电流互感器二次线圈是否又匝间短路。实际测得的曲线与同类型的互感器的特性曲线比较。或与过去的测量结果进行比较。应无明显变化
4、 试验方法
1） .接线比较复杂，因为一般的电流互感器电流加到额定值时，电压已达400V以上，单用调压无法升到试验电压，所以还必须再接一个升压变升压和一个PT读取电压。. 2）实验前应将电流互感器二次绕组引线和接地线均拆除。试验时，一次侧开路，从电流互感器本体二次侧施加电压，可预先选取几个电流点，煮点读取相应电压值。通过的电流或电压以不超过制造厂技术条件的规定为准，当电压稍微增加一点而电流增大很多时，说明铁芯已接近饱和，应极其缓慢地升压或停止试验。试验后，根据试验数据绘出伏安特性曲线。5、注意事项1）.电流互感器的伏安特性试验，只对继电保护有要求的二次绕组进行；2）电流表宜采用内接法；3）.为使测量准确，可先对电流互感器进行退磁
CT伏安特性试验通入的电流或电压以不超过制造厂技术条件的规定为准。当电压稍微增加一点而电流增大很多时，说明铁芯已接近饱和，应极其缓慢地升压或停止试验。 1） 、一般在工程试验中，只是采用比较法，即同一型号的电流互感器，通过试验，得到的伏安特性曲线基本相同即可。 2）电流互感器的伏安特性试验，只对继电保护有要求的二次绕组进行。 3）测得的伏安特性曲线与过去或出厂的伏安特性曲线比较，电压不应有显著降低。若有显著降低，应检查二次绕组是否存在匝间短路。
6：试验准备及要点
1）准备好调压器，升流器，电流表，电压表，刀闸。满足相应容量，一般互感器二次是5安，300VA，通流要达到3倍以上，以此计算应通流达15安，电压为60-100伏，调压器等取容量1000VA左右。接好线。
2）一人操作并读一表（如电流表），另一人读另一表（如电压表）并记录。调压器归零位，合上开关，慢慢开始升压，一般不准回调。每5-10%额定电流记录一点，直到明显出现拐点（电流上升很快，电压不怎么升。大约在2-3倍额定电流的时候，我印象不深了。）
3） 找到拐点后，调压器归零，停电，绘出曲线。如果试验失败（任何原因使升压中断），应停电从零电压重新开始。
五：结束语
本文仅以电流互感器的原理，以及电流互感器在电力系统中的作用来讲述了电流互感器在安装、运输、试验过程中的所需要注意的细节和把握的几个关键技术接点，从而减少电流互感器在电力系统中的故障率和事故发生率，提高电力系统的稳定性、可靠性和繼电保护动作的准确，本文添加笔者经验值较多，希望和在阅者多多交流多多指导。
【参考文献】
[1]《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150-91）；
[2]《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 （GB50169-92）；
[3]《建筑电气安装工程施工质量验收规范》（GB50303-2002）
【作者简介】： 刘志军，38 岁，生于 1975年，现在河南博奥建设股份有限公司电气项目部工作。技师、安全工程师，长期从事于发电厂的电气安装及调试工作具有较高电气理论和实践经验。
关键词：电流互感器、变比、极性、精度、伏安特性
中图分类号： TM45 文献标识码： A 文章编号：
一：电流互感器的原理、作用以及选择安装电流互感器时需要注意的事项 1：电流互感器的原理：电流互感器是依据电磁感应原理由闭合的铁心和绕组组成。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。
2：电流互感器的作用电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流使用 3：选择电流互感器时需要注意的事项 1）电流互感器的接线应遵守串联原则：即一次绕阻应与被测电路串联，而二次绕阻则与所有仪载串联 2） 电流互感器按被测电流大小，选择合适的变化，否则误差将增大。同时，二次侧一端必须接地，以防绝缘一旦损坏时，一次侧高压窜入二次低压侧，造成人身和设备事故 3）二次侧绝对不允许开路，因一旦开路，一次侧电流I1全部成为磁化电流，引起φm和E2骤增，造成铁心过度饱和磁化，发热严重乃至烧毁线圈；同时，磁路过度饱和磁化后，使误差增大。 另外，二次侧开路使E2达几百伏，一旦触及造成触电事故。因此，电流互感器二次侧都备有短路开关，防止一次侧开路。在使用过程中，二次侧一旦开路应马上撤掉电路负载，然后，再停车处理。一切处理好后方可再用。 4）为了满足测量仪表、继电保护、断路器失灵判断和故障录波等装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段断路器、母联断路器、旁路断路器等回路中均设具有2～8个二次绕阻的电流互感器。对于大电流接地系统，一般按三相配置；对于小电流接地系统，依具体要求按二相或三相配置 5）对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。例如：若有两组电流互感器，且位置允许时，应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中 6)为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧 7)为了减轻发电机内部故障时的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。二：电流互感器的变比及变比补偿（为了便于论证将电压互感也考虑之中） 1：额定变比和误差 电流互感器的额定变比KN指的是电流互感器的额定电流比。即为额定电流I1N与I2N之比。即KN＝I1N/I2N电流互感器原边电流在一定范围内变动时,一般规定为0.85～1.15U1N（或10～120%I1N）,副边电流应按比例变化,而且原、副边电流应该同相位。但由于互感器存在内阻抗、励磁电流和损耗等因素而使比值及相位出现误差，分别称为比差和角差。 比差为经折算后的二次电压（或二次电流）与一次电压（或一次电流）量值大小之差对后者之比，即 fU 为电压互感器的比差，fI 为电流互感器的比差。当KNU2>U1（或KNI2>I1）时，比差为正，反之为负。角差为二次电压(或二次电流)相量旋转180°后与一次电压(或一次电流)相量之间的夹角，以分为单位。并规定副边的-妧2（或－夒2）超前于妧1（或夒1）时，角差为正，反之为负。对没有采取补偿措施的电压互感器，比差为负，角差一般为正值，比差的绝对值和角差均随电压的增大而减小；铁心饱和时，比差与角差均随电压的增大而增大。 对于没有采取补偿措施的电流互感器，比差为负值，角差为正值，比差的绝对值和角差均随电流增大而减小。采用补偿的办法可以减小互感器的误差。一般通过在互感器上加绕附加绕组或增添附加铁心，以及接入相应的电阻、电感、电容元件来补偿。常用的补偿法有匝数补偿、分数匝补偿、小铁心补偿或并联电容补偿等。2：我们一般根据负荷容量求电流互感器的变比，一般参考以下三方面的依据 1）根据负载的额定电流选择 2）使用的电流互感器在额定电流的2/3处精确 3）在该线路中，三相短路电流必须在电流互感器磁饱和范围之内
三：电流互感器的极性及精确等级 电流互感器英文名称：current transformer在测量交变电流的大电流时,为便于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）。 保护型电流互感器英文名称：low voltage protective current transformer一般用于多根母排穿越的继电保护回路，为保护系统检测短路故障而开发，具有不同准确级和准确限值系数，可扩展为不同穿孔尺寸，广泛应用于低压配电保护系统。也可用于采集低压过载、短路信号，与保护继电器配套使用，一次测量范围200-6300A，二次输出5A、1A，主要准确级有：5P10、10P10、10P20、5P20等。采集低压过载、短路信号，与电动机保护单元配套使用，主要电流比有250A/50mA，800A/100Ma l ：电流互感器的极性表示为：一次接线标志P1、P2，相應二次接线标志S1、S2；S1表示P1的同名端，S2表示P2的同名端； 测量仪表接于S1、S2端上，如图所示：当P1端流入电流S1端流出电流时，电流互感器为减极性（即为负极性），当P1端流入电流，S2端流出电流时电流互感器为加极性（即为正极性） 注意事项 ：⑴一次导线穿越互感器窗孔。打开翻盖，通过压线片进行二次接线，二次接线引出后翻盖复位。 ⑵ 工作电流长期不超过1.1倍额定值，允许在1.2倍额定值时短时使用，时间不超过1h； ⑶保护的线路设备接于S1、S2端上，此时所接回路的总负荷不应超过互感器的额定负荷。
2：电流互感器的精度（及精确等级）5P级,10P级,0.2级.,0.5级.1级的误差各是1）保护用电流互感器的准确级，以该准确级在额定准确限值一次电流下所规定的最大允许复合误差百分数标称，其后标以字母“P”(表示保护)。保护用电流互感器的标准准确级有：5P和10P。 例如5P10，后面的10是准确限值系数，5P10表示当一次电流是额定一次电流的10倍时，该绕组的复合误差≤±5%。2）对 于 0.1、0 .2、0 .5级和1级测量用电流互感器，在二次负荷欧姆值为额定负荷值的100% 时，其额定频率下的电流误差不超过0.1%、0.2%、0.5%、1%。
四：电流互感器的伏安特性CT伏安特性试验通入的电流或电压以不超过制造厂技术条件的规定为准。当电压稍微增加一点而电流增大很多时，说明铁芯已接近饱和，应极其缓慢地升压或停止试验。1、一般在工程试验中，只是采用比较法，即同一型号的电流互感器，通过试验，得到的伏安特性曲线基本相同即可。2、电流互感器的伏安特性试验，只对继电保护有要求的二次绕组进行。3、测得的伏安特性曲线与过去或出厂的伏安特性曲线比较，电压不应有显著降低。若有显著降低，应检查二次绕组是否存在匝间短路。
电流互感器做伏安特性试验曲线 实际就是铁心的磁化曲线。主要判断电流互感器二次线圈是否又匝间短路。实际测得的曲线与同类型的互感器的特性曲线比较。或与过去的测量结果进行比较。应无明显变化
4、 试验方法
1） .接线比较复杂，因为一般的电流互感器电流加到额定值时，电压已达400V以上，单用调压无法升到试验电压，所以还必须再接一个升压变升压和一个PT读取电压。. 2）实验前应将电流互感器二次绕组引线和接地线均拆除。试验时，一次侧开路，从电流互感器本体二次侧施加电压，可预先选取几个电流点，煮点读取相应电压值。通过的电流或电压以不超过制造厂技术条件的规定为准，当电压稍微增加一点而电流增大很多时，说明铁芯已接近饱和，应极其缓慢地升压或停止试验。试验后，根据试验数据绘出伏安特性曲线。5、注意事项1）.电流互感器的伏安特性试验，只对继电保护有要求的二次绕组进行；2）电流表宜采用内接法；3）.为使测量准确，可先对电流互感器进行退磁
CT伏安特性试验通入的电流或电压以不超过制造厂技术条件的规定为准。当电压稍微增加一点而电流增大很多时，说明铁芯已接近饱和，应极其缓慢地升压或停止试验。 1） 、一般在工程试验中，只是采用比较法，即同一型号的电流互感器，通过试验，得到的伏安特性曲线基本相同即可。 2）电流互感器的伏安特性试验，只对继电保护有要求的二次绕组进行。 3）测得的伏安特性曲线与过去或出厂的伏安特性曲线比较，电压不应有显著降低。若有显著降低，应检查二次绕组是否存在匝间短路。
6：试验准备及要点
1）准备好调压器，升流器，电流表，电压表，刀闸。满足相应容量，一般互感器二次是5安，300VA，通流要达到3倍以上，以此计算应通流达15安，电压为60-100伏，调压器等取容量1000VA左右。接好线。
2）一人操作并读一表（如电流表），另一人读另一表（如电压表）并记录。调压器归零位，合上开关，慢慢开始升压，一般不准回调。每5-10%额定电流记录一点，直到明显出现拐点（电流上升很快，电压不怎么升。大约在2-3倍额定电流的时候，我印象不深了。）
3） 找到拐点后，调压器归零，停电，绘出曲线。如果试验失败（任何原因使升压中断），应停电从零电压重新开始。
五：结束语
本文仅以电流互感器的原理，以及电流互感器在电力系统中的作用来讲述了电流互感器在安装、运输、试验过程中的所需要注意的细节和把握的几个关键技术接点，从而减少电流互感器在电力系统中的故障率和事故发生率，提高电力系统的稳定性、可靠性和繼电保护动作的准确，本文添加笔者经验值较多，希望和在阅者多多交流多多指导。
【参考文献】
[1]《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150-91）；
[2]《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 （GB50169-92）；
[3]《建筑电气安装工程施工质量验收规范》（GB50303-2002）
【作者简介】： 刘志军，38 岁，生于 1975年，现在河南博奥建设股份有限公司电气项目部工作。技师、安全工程师，长期从事于发电厂的电气安装及调试工作具有较高电气理论和实践经验。