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1、一、电流互感器的原理与结构知识,二、电流互感器变比测试原理,三、变比测试仪及钳形卡表的使用方法,电流互感器知识简介,为了保证电力系统安全经济运行,必须对电力设备的运行情况进行监视和测量.但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备,而需要将一次系统的高电压和大电流按比例变换成低电压和小电流,供给测量仪表和保护装置使用.执行这些变换任务的设备,最常见的就是我们通常所说的互感器.进行电压转换的是电压互感器(voltage transformer),简称PT；而进行电流转换的互感器为电流互感器(current transformer),简称为CT.,电流互感器的结构较为简单，由相互绝缘的一次绕组、
2、二次绕组、铁心以及构架、壳体、接线端子等组成。其工作原理与变压器基本相同，一次绕组的匝数(N1)较少，直接串联于电源线路中，一次负荷电流（I1）通过一次绕组时，产生的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流(I2 )；二次绕组的匝数(N2)较多，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷(Z)串联形成闭合回路，结构原理如下图所示 ：,一般电流互感器结构原理,由于一次绕组与二次绕组有相等的安培匝数，I1N1=I2N2，电流互感器额定电流比：I1/12=N2/N1。 电流互感器实际运行中负荷阻抗很小，二次绕组接近于短路状态，相当于一个短路运行的变压器。,穿心式电流互感器结构原理,穿心式电流互感器其本身
3、结构不设一次绕组，载流(负荷电流)导线由L1至L2穿过由硅钢片擀卷制成的圆形(或其他形状)铁心起一次绕组作用。二次绕组直接均匀地缠绕在圆形铁心上，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷串联形成闭合回路，如下图所示,穿心式电流互感器结构原理图,由于穿心式电流互感器不设一次绕组，其变比根据一次绕组穿过互感器铁心中的匝数确定，穿心匝数越多，变比越小；反之，穿心匝数越少，变比越大，额定电流比：I1/n 。 式中： I1穿心一匝时一次额定电流； n穿心匝数。,。,多抽头电流互感器,这种型号的电流互感器，一次绕组不变，在绕制二次绕组时，增加几个抽头，以获得多个不同变比。它具有一个铁心和一个匝数固定的一
4、次绕组，其二次绕组用绝缘铜线绕在套装于铁心上的绝缘筒上，将不同变比的二次绕组抽头引出，接在接线端子座上，每个抽头设置各自的接线端子，这样就形成了多个变比，比如二次绕组增加两个抽头，K1、K2为600/5，K1、K3为800/5，K1、K4为1000/5等。此种电流互感器的优点是可以根据负荷电流变比，调换二次接线端子的接线来改变变比，而不需要更换电流互感器，给使用提供了方便。如下图所示：,不同变比电流互感器,这种型号的电流互感器具有同一个铁心和一次绕组，而二次绕组则分为两个匝数不同、各自独立的绕组，以满足同一负荷电流情况下不同变比、不同准确度等级的需要， 例如在同一负荷情况下，为了保证电能计量准
5、确，要求变比较小一些(以满足负荷电流在一次额定值的2/3左右)，准确度等级高一些(如1K1、1K2为200/5、0.2级)；而用电设备的继电保护，考虑到故障电流的保护系数较大，则要求变比较大一些，准确度等级可以稍低一点(如2K1、2K2为300/5、1级)。,一次绕组可调，二次多绕组电流互感器,这种电流互感器的特点是变比量程多，而且可以变更，多见于高压电流互感器。其一次绕组分为两段，分别穿过互感器的铁心，二次绕组分为两个带抽头的、不同准确度等级的独立绕组。一次绕组与装置在互感器外侧的连接片连接，通过变更连接片的位置，使一次绕组形成串联或并联接线，从而改变一次绕组的匝数，以获得不同的变比。带抽头
6、的二次绕组自身分为两个不同变比和不同准确度等级的绕组，随着一次绕组连接片位置的变更，一次绕组匝数相应改变，其变比也随之改变，这样就形成了多量程的变比，见图5(图中虚线为电流互感器一次绕组外侧的连接片)。 带抽头的二次独立绕组的不同变比和不同准确度等级，可以分别应用于电能计量、指示仪表、变送器、继电保护等，以满足各自不同的使用要求。例如当电流互感器一次绕组串联时(图5a)，1K1、1K2，1K2、1K3，2K1、2K2，2K2、2K3为300/5，1K1、1K3，2K1、2K3为150/5；当电流互感器一次绕组并联时(图5b)，1K1、1K2，1K2、1K3，2K1、2K2，2K2、2K3为60
7、0/5，1K1、1K3，2K1、2K3为300/5。其接线图和准确度等级标准在铭牌上或使用说明书,在电力系统中电流互感器的作用是把大电流变成小电流，将连接在继电器及测量仪器仪表的二次回路与一次电流的高压系统隔离，并将一次电流变换到 5A 或 1A 两种标准的二次电流值。电流互感器的极性 与电流保护密切相关，特别是在农电系统中，电流保护起主导作用，因此必须掌握好极性与保护的关系。,CT极性,电流互感器在交流回路中使用，在交流回路中电流的方向随时间在改变。电流互感器的极性指的是某 一时刻一次侧极性与二次侧某一端极性相同，即同时为正、 或同时为负，称此极性为同极性端或同名端，用符号“*“、“-“ 或
8、“.“表示。（也可理解为一次电流与二次电流的方向关系）。 按照规定，电流互感器一次线圈首端标为 L1，尾端标为 L2； 二次线圈的首端标为 K1，尾端标为 K2。在接线中 L1 和 K1 称为同极性端，L2 和 K2 也为同极性端。其三种标注方法如下图所示。,如何判别CT的极性,电流互感器同极性端的判别与耦合线圈的极性判别相同。较简单的方法例如用 1.5V 干电池接一次线圈，用一高内阻、 大量程的直流万用表接二次线圈。当开关闭合时，如果 发现万用表指针正向偏转，可判定 1 和 2 是同极性端， 当开关闭合时，如果发现电压表指针反向偏转，可判定1 和 2 不是同极性端。,电流互感器绕组的准确级,
9、电流互感器一般可分为保护用和计量(测量)用两种。两者的区别在于计量用互感器的精度要相对较高，另外计量用互感器也更容易饱和，以防止发生系统故障时大的短路电流造成计量表计的损坏。 根据对暂态饱和问题的不同处理方法，保护用互感器电流互感器又可分为P类和TP类。 P（protection，保护）类互感器（5P2010P30） 该类电流互感器不特殊考虑暂态饱和问题，仅按通过互感器的最大稳态短路电流选用互感器，可以允许出现一定的稳态饱和，而对暂态饱和引起的误差主要由保护装置本身采取措施防止可能出现的错误动作行为（误动或拒动）。 TP（transient protection，暂态保护）类互感器： 该类电流
10、互感器要求在最严重的暂态条件下不饱和，互感器误差在规定范围内，以保证保护装置的正确动作。 测量用电流互感器：一般用于测控装置及计算机监控系统，准确级为0.5级。 计量用电流互感器：一般用于电能计量装置，准确级一般为0.2S,在工程现场，我们对电流互感器需要校验的试验项目有：,1 测量绕组的绝缘电阻； 2 测量35kV 及以上电压等级互感器的介质损耗角正切值 tan ； 3 局部放电试验； 4 交流耐压试验； 5 绝缘介质性能试验； 6 测量绕组的直流电阻； 7 检查接线组别和极性； 8 误差测量；(现场只测变比) 9 测量电流互感器的励磁特性曲线； 10 密封性能检查； 11 测量铁心夹紧螺栓
11、的绝缘电阻。,误差测量试验一般委托给供电公司计量班去做，我们在现场只需测试变比正确即可。,CT变比测试 变比测试有两种测试方法： A:大电流法 B:电压法,大电流法,模拟一次绕组加大电流，测量二次绕组的小电流，然后计算两者的比值是否为设备铭牌变比。 电流法检查电流互感器变比试验接线图如下所示。,电流法 的试验接线,电流法试验的特点,电流法的优点是基本模拟电流互感器实际运行(仅是二次负荷的大小有差别)，从原理上讲是一种无可挑剔的试验方法，同时能保证一定的准确度，也可以说是一种容易理解的试验方法。但是随着系统容量增加，电流互感器电流越来越大，可达数万安培。现场加电流至数百安培已有困难，数千安培或数
12、万安培几乎不可能。降低一些试验电流对减小试验容量没有多大意义，降低太多则电流互感器误差骤增。,电压法试验原理,电压法试验的特点 电压法的最大的优点是试验设备重量较轻，适合现场试验，只需要1个小调压器、1块电压表、1块毫伏表。仅仅是要注意限制二次线圈的励磁电流小于10mA，即可保证一定的准确度。,电压法检查电流互感器变比试验接线图如下图所示。,两种方法对比：,（1）用电流法检查电流互感器变比的现场试验需要笨重的试验设备，而且达到数千安培几乎不可能。若试验电流降低太多，则电流互感器误差骤增。 （2）用电压法检查电流互感器变比的现场试验仅需要1个小调压器、1块电压表、1块毫伏表，是一种简便可靠的现场
13、试验方法。 （3）相比而言，电流法为实际运行状况的模拟，相对比较可靠，电压法轻便简单，但是易受干扰，并且仪器对现场环境要求较电流法要高，不宜在极寒环境下使用。,为什么电流互感器二次侧不能开（断）路？,电流互感器二次侧不许开路运行。接在电流互感器副线圈上的仪表线圈的阻抗很小，相当于在副线圈短路状态下运行。互感器副线圈端子上电压只有几伏。因而铁芯中的磁通量是很小的。原线圈磁动势虽然可达到几百安或上千安匝或更大。但是大部分被短路副线圈所建立的去磁磁动势所抵消，只剩下很小一部分作为铁芯的励磁磁动势以建立铁芯中的磁通。如果在运行中时副线圈断开，副边电流等于零，那么起去磁作用的磁动势消失，而原边的磁动势不变，原边被测电流全部成为励磁电流，这将使铁芯中磁通量急剧，铁芯严重发热以致烧坏线圈绝缘，或使高压侧对地短路。另外副线圈开路会感应出很高的电压，这对仪表和操作人员是很危险的所以电流互感器二次侧不许断开。,常见电流互感器,穿心式电流互感器,干式电流互感器,SF6电流互感器,相对于一般电流互感器，多了“气室内SF6气体微水含量”的测试项目,油浸式电流互感器,需在现场取样 进行互感器内绝缘油相关试验项目测试,变压器、高抗升高座电流互感器,类似于穿心式电流互感器，测试时必须先拆开密封盖，且一次部分需要导通的导体,
