電流互感器原理是依據電磁感應原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次繞組匝數很少,串在需要測量的電流的線路中,因此它經常有線路的全部電流流過,二次繞組匝數比較多,串接在測量儀表和保護回路中,電流互感器在工作時,它的2次回路始終是閉合的,因此測量儀表和保護回路串聯線圈的阻抗很小,電流互感器的工作狀態接近短路。
一電流互感器原理
電流互感器(Current transformer 簡稱CT)的作用是可以把數值較大的一次電流通過一定的變比轉換為數值較小的二次電流,用來進行保護、測量等用途。如變比為400/5的電流互感器,可以把實際為400A的電流轉變為5A的電流。
電流互感器與變壓器類似也是根據電磁感應原理工作,變壓器變換的是電壓而電流互感器變換的是電流罷了。電流互感器接被測電流的繞組(匝數為N1),稱為一次繞組(或原邊繞組、初級繞組);接測量儀表的繞組(匝數為N2)稱為二次繞組(或副邊繞組、次級繞組)。
電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2的電流比,叫實際電流比K。電流互感器在額定電流下工作時的電流比叫電流互感器額定電流比,用Kn表示,Kn=I1n/I2n。
二電流互感器技術指標
1額定容量
額定二次電流通過二次額定負荷時所消耗的視在功率。額定容量可以用視在功率V.A表示,也可以用二次額定負荷阻抗Ω表示。
2一次額定電流
允許通過電流互感器一次繞組的用電負荷電流。用于電力系統的電流互感器一次額定電流為5~25000A,用于試驗設備的精密電流互感器為 0.1~50000A。電流互感器可在一次額定電流下長期運行,負荷電流超過額定電流值時叫做過負荷,電流互感器長期過負荷運行,會燒壞繞組或減少使用壽命。
3二次額定電流
允許通過電流互感器二次繞組的一次感應電流。
4額定電流比(變比)
一次額定電流與二次額定電流之比。
510%倍數
在指定的二次負荷和任意功率因數下,電流互感器的電流誤差為-10%時,一次電流對其額定值的倍數。10%倍數是與繼電保護有關的技術指標。
6前準確度等級
表示互感器本身誤差(比差和角差)的等級。電流互感器的準確度等級分為0.001~1多種級別,與原來相比準確度提高很大。用于發電廠、變電站、用電單位配電控制盤上的電氣儀表一般采用0.5級或0.2級;用于設備、線路的繼電保護一般不低于1級;用于電能計量時,視被測負荷容量或用電量多少依據規程要求來選擇。
7比差
互感器的誤差包括比差和角差兩部分。比值誤差簡稱比差,一般用符號f表示,它等于實際的二次電流與折算到二次側的一次電流的差值,與折算到二次側的一次電流的比值,以百分數表示。
8角差
相角誤差簡稱角差,一般用符號δ表示,它是旋轉180°后的二次電流向量與一次電流向量之間的相位差。規定二次電流向量超前于一次電流向量δ為正值,反之為負值,用分(’)為計算單位。
三電流互感器檢定方法
根據“JJG 313-2010測量用電流互感器檢定規程”中描述,電流互感器校驗項目及檢定方法如下:
繞組極性檢查:測量用電流互感器的繞組機型規定為減極性,當一次電流從一次繞組的極性端流入時,二次電流從二次繞組的極性端流出。推薦使用裝有機型指示器的誤差測量裝置按正常接線進行繞組的極性檢查,使用沒有極性指示器的誤差測量裝置檢查極性時,應在工作電流不大于5%時進行,如果測得的誤差超出校驗儀測量范圍,則極性異常。
退磁檢查:對于電流互感器退磁,一次繞組開路,二次繞組通以工頻電流,從零開始逐漸增加到一定的電流值(該電流值與互感器的設計測量上限有關,一般為額定電流的20-50%左右。可以這樣判斷,如果電流突然急劇變大,此時表示鐵芯以進入磁飽和階段)。然后再將電流緩慢降為零,如此重復2-3次。在斷開電源前,應將一次繞組短接,才斷開電源。鐵芯退磁完成。此方法稱開路退磁法。對于有些電流互感器,由于二次繞組的匝數都比較多。若采用開路退磁法,開路的繞組可能產生高電壓。因此可以在二次繞組接上較大的電阻(額定阻抗的10-20倍)。一次繞組通以電流,從零漸變到互感器一次繞組的允許的最大電流,再漸變到零,如此重復2-3次。由于接有負載鐵芯可能不能完全退磁。由于一次繞組的最大電流有限制,過大的話可能燒壞一次繞組。如果接有負載的二次繞組產生電壓不是過高的話,可以加大二次繞組的負載電阻。這樣可以提高退磁效果。
誤差測量:互感器誤差試驗一般采用被測互感器與標準互感器進行比較,兩互感器的二次電流差即為被測互感器誤差。此種檢驗方法稱比較法。標準互感器要求比被測互感器高出二個等級,此時標準互感器誤差可忽略不計。若標準互感器比被測互感器只高一個等級,此時試驗結果誤差應考慮加上標準互感器誤差。
由于標準互感器一般配備多級一次、二次繞組極性端,以便于檢驗不同變比互感器時進行變比的變換,為簡化操作,保證安全,可采用湖南銀河電氣有限公司研制的DP100自動量程轉換器進行變比的切換,檢驗線路圖如下所示:
四電流互感器分類
按絕緣介質分類:干式電流互感器、澆注式電流互感器、油浸式電流互感器、氣體絕緣電流互感器;
按安裝方式分類:貫穿式電流互感器、支柱式電流互感器、套管式電流互感器、母線式電流互感器;
按原理分類:電磁式電流互感器、電子式電流互感器。
由于電磁式電流互感器存在易飽和、非線性及頻帶窄等問題,電子式電流互感器得到大力推廣,一般具有抗磁飽和、低功耗、寬頻帶等優點。國內具有代表性的電子式互感器有AnyWay變頻電壓傳感器、AnyWay變頻電流傳感器、AnyWay變頻功率傳感器,其中AnyWay變頻功率傳感器屬于電壓、電流組合式互感器。
該互感器的主要特點如下:
1、采用前端數字化技術,光纖傳輸,電磁兼容性好。
2、幅頻特性和相頻特性好,在寬幅值、頻率、相位范圍內均可獲得較高的測量精度。
3、屬于數字式傳感器,二次儀表不會引入誤差,傳感器誤差就是系統誤差。
實物圖如下:
新型電子式互感器_AnyWay變頻功率傳感器
擴展閱讀:
不得不看的電流互感器接線圖
電流互感器符號表示方式的詳細描述
現行的電流互感器技術標準