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互感器
第一节互感器概述
互感器(包括电压互感器和电流互感器)是一次系统(主电路)和二次系统(控制电路、测量回路)间的联络元件;是电力系统中供测量和保护用的重要电气设备。互感器与电力系统之间的连接关系如图3—1所示。
互感器在电力系统中的作用是:
(1)将二次电气设备(如仪表、继电器等)与高电压、强电流的一次电路隔离,以解决其测量中的绝缘问题,保证人身和设备的安全(如果用仪表、电流继电器直接测量最大也就侧到100A左右,对于几百安,上万伏的测量就不能直接测量了)。
(2)准确的变换电压、电流。将一次电路中的高电压、大电流变为二次回路的低电压(一般为100V)和小电流(一般为5A、1A)向测量仪表和继电器的电压线圈和电流线圈供电,即做二次设备的交流电源。
(3)使二次电气设备标准化、系列化、小型化,接线灵活、方便,不受主电路的限制,便于实现远距离集中控制、测量、保护。
第二节电流互感器
一、电流互感器的工作特性
电流互感器的原绕组串联于一次电路内,并且其匝数Wl很少,通常仅一匝或几匝。因此,原绕组中的电流完全取决于一次电路内的负荷电流,而与电流互感器副绕组内的电流无关。电流互感器副绕组的匝数W2较多,为原绕组的若干倍。因此,二次电路内的电流I2远小于一次电路内的电流I1。电流互感器的额定电流比(互感比)Ki定义为原、副绕组额定电流之比,即 Ki=IN/In≈W2/W1 式中 W1、W2——原、副绕组匝数。
例:一电流互感器一次侧1匝,二次侧10匝,问此电流互感器的变比是多少?如果一次电缆流过100A,问二次仪表中的电流是多少?二次回路电流5A,一次侧电流是多少?
Ki= W2/W1 = 10/1 =10 In = IN/ Ki =100 /10 =10A
IN = In*Ki = 5*10 =50A
电流互感器原绕组额定电流入在设计时已标准化(如IN=200A、400A、600A…),副绕组额定电流In一般统一为5A,故Ki亦标准化。
电流互感器副绕组所接负载全是仪表和继电器的电流线圈,其阻抗值很小,与副绕组本身阻抗相比,可忽略不计,所以,电流互感器正常工作时,其副边工作在近似短路状态,相当于变压器副边短路运行。
按正常运行状态设计电流互感器时,在原边电流为额定值及副边成闭合回路的条件下,电流互感器二次端电压U2值很低,以保证电流互感器二次额定电流为5A。
运行中当电流互感器副绕组不慎或事故开路时,二次负荷电流I2=0,反向去磁磁势F2=0,磁通的迅速变化将在副绕组上感生一个峰值达数千伏(随原边额定电流的增大而增大)的电势,危及人身和设备的安全;其二,由于铁心中磁通的骤增,引起电流互感器的铁损迅速增加,使铁心剧烈发热,导致电流互感器损坏;其三、急剧增加的磁通导致铁心严重磁化,使剩磁增加,从而加大了电流互感器的误差。
因此,电流互感器在运行中绝不允许副绕组开路,电流互感器副绕组一端必须接地;电流互感器二次侧不允许加装熔断器。
按用途分为两大类:1)测量用;2)保护用
测量用电流互感器主要用于测量测量电流、功率和电能用,重点考核正常运行时的准确性能,又分为一般用途和特殊用途(S类)两类。
保护用电流互感器主要用于继电保护装置,重点考核系统短路时的准确性能,又分为P类、PR类、PX类和TP类,TP类适用于短路电流具有非周期分量情况。
a) 对称短路电流下的稳态性能
b) 短路电流偏移(有直流分量)和/或
有剩磁时的暂态性能
二、电流互感器的类型及结构
按原绕组匝数多少可分为:
(一)单匝式电流互感器
图3—5(a)表示单匝式电流互感器。原绕组由穿过闭合铁心的单根载流导体制成,铁心上绕有副绕组。这种电流互感器结构简单,体积小,短路时稳定性高,原绕组不会发生匝间短路或匝间过电压。其主要缺点是当被测电流很小时,原边磁势F1=I1W1不足而使误差增大,在保证准确度时其负载能力较低。故一般用于电流较大(600~1000A)的电路中。
(二)多匝式电流互感器
由于单匝式电流互感器副绕组功率不大,为满足二次负荷的需要,电流互感器的原绕组由穿过铁心的一些线匝制成,铁心上绕有副绕组。如图3—5(b)所示为多匝式电流互感器。其主要优点是当原边电流很小时,也可制成准确度足够高的电流互感器。多匝式电流互感器的缺点恰与单匝式电流互感器的优点相对应。不论单匝式或多匝式电流互感器,其原绕组可为数个铁心所共用,每个铁心上都有一个副绕组以组成不同的准确度等级,且互不影响,以适应不同的需要。
2、根据安装地点可分为户内式和户外式
3、根据绝缘方式可分为干式,浇注式,油浸式等。
三、电流互感器的主要参数

额定电流变比是指一次额定电流与二次额定电流之比(有时简称电流比或电流变比);额定电流比一般用不