發電機組廠家介紹電流互感器淺析電流互感器的工作狀態接近短路
發布時間：2024-02-04 點擊：149
電力系統的一次電壓很高，電流很大，且運行的額定參數千差萬別，用以對一次系統進行測量、控制的儀器儀表及保護裝置無法直接接入一次系統，一次系統的大電流需要使用電流互感器進行隔離，使二次的繼電保護、自動裝置和測量儀表能夠安全準確地獲取電氣一次回路電流信息。電流互感器有電磁式電流互感器和電子式電流互感器兩種，下面介紹的是電磁式的電流互感器。
電流互感器原理是依據電磁感應原理制成的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次側繞組匝數很少，串在需要測量的電流的線路中，因為它經常有線路的全部電流流過，二次側繞組匝數比較多，串接在測量儀表與保護回路中，電流互感器在工作之時，它的二次側回路始終是閉合的狀態，因此測量儀表和保護回路串聯線圈的阻抗很小了，電流互感器的工作狀態接近短路。
·
發電機組基本原理
電流互感器的結構較為簡單，由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心以及構架、殼體、接線端子等組成。其工作原理與變壓器基本相同，一次繞組的匝數較少，直接串聯于電源線路中，一次負荷電流i1通過一次繞組時，產生的交變磁通感應產生按比例減小的二次電流i2。二次繞組的匝數較多，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負荷串聯形成閉合回路。由于一次繞組與二次繞組有關系i1n1=i2n2，電流互感器額定電流比為。電流互感器實際運行中負荷阻抗很小，二次繞組接近于短路狀態，相當于一個短路運行的變壓器。
穿心式電流互感器其本身結構不設一次繞組，載流導線由l1至l2穿過由硅鋼片搟卷制成的圓形(或其他形狀)的鐵心，起一次繞組作用。二次繞組直接均勻地纏繞在圓形鐵心上，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負荷串聯形成閉合回路。
多抽頭電流互感器，一次繞組不變，在繞制二次繞組時，增加幾個抽頭，以獲得多個不同變比。當需要某變比時，就將其對應的二次繞組抽頭取出接線使用。此種電流互感器的優點是可以根據負荷電流變比，調換二次接線端子的接線來改變變比，而不需要更換電流互感器，給使用提供了方便。
電流互感器的型號
電流互感器的型號是由2～4位拼音字母及數字組成。通常能表示出電流互感器的線圈型式、絕緣種類、導體的材料及使用場所等。橫線后面的數字表示絕緣結構的電壓等級（4級）。電流互感器型號中字母的含義如下：
第一字母：l—電流互感器
第二字母：a—穿墻式；z—支柱式；m—母線式；d—單匝貫穿式；v—結構倒置式；j—零序接地檢測用；w—抗污穢；r—繞組裸露式
第三字母：z—環氧樹脂澆注式；c—瓷絕緣；q—氣體絕緣介質；w—與微機保護專用
第四字母：b—帶保護級；c—差動保護；d—d級；q—加強型；j—加強型zg
第五數字：電壓等級 產品序號
電流互感器的作用
電流互感器的作用之一就是用于測量，經常用于計費或測量運行中設備的電流大小。在對大的交變電流進行測量時，為方便儀表測量，并且降低直接測量高壓電的危險性，經常需要使用電流互感器將其轉變為較統一的電流，在此，電流互感器就起到變流和電氣隔離的作用。電流互感器將高電流按要求成比例的轉換為低電流，用于測量時將電流互感器的一次側接一次系統，二次側接測量儀表或繼電保護裝置等。
電流互感器的作用之二就是用于保護，經常與繼電裝置配合使用，當線路發生短路或者過載等故障時，電流互感器就向繼電裝置發送信號使其切斷故障電路，從而達到保護供電系統安全的目的。保護用電流互感器不同于測量用電流互感器，其需要在電流比正常電流大幾倍或幾十倍的情況下仍可以有效的進行工作，并且其要求絕緣可靠、具有足夠大的準確限值系數、具有足夠的熱穩定性和動穩定性。
電流互感器的主要參數
1. 額定電流變比
額定電流變比是指一次額定電流與二次額定電流之比（有時簡稱電流比）。額定電流比一般用不約分的分數形式表示，如一次額定電流i1e和二次額定電流i2e分別為100、5 a，則ki＝i1e/i2e＝100/5。所謂額定電流，就是在這個電流下，互感器可以長期運行而不會因發熱損壞。當負載電流超過額定電流時，叫作過負載。如果互感器長期過負載運行，會把它的繞組燒壞或縮短絕緣材料的壽命。
2. 準確度等級
由于電流互感器存在著一定的誤差，因此根據電流互感器允許誤差劃分互感器的準確度等級。國產電流互感器的準確度等級有0.01、0.02、0.05、0.1、0.2．0.5、1.0、3.0、5.0、0.2s級及0.5s級。0.1級以上電流互感器，主要用于試驗室進行精密測量，或者作為標準用來檢驗低等級的互感器，也可以與標準儀表配合，用來檢驗儀表，所以也叫作標準電流互感器。用戶電能計量裝置通常采用0.2級和0.5級電流互感器，對于某些特殊要求（希望電能表在0.05～6a之間，即額定電流5a的1％～120％之間的某一電流下能作準確測量）可采用0.2s級和0.5s級的電流互感器。
計量、測量一般采用0.1、0.2、0.5等，如0.5級表示在額定工況下，電流互感器的傳遞誤差不大于0.5%。保護一般采用p級，如5p20表示在20倍額定電流下的誤差為5%，所以保護級雖然精度不如測量級，但具有很強的抗飽和能力。
3. 額定容量
電流互感器的額定容量，就是額定二次電流i2e通過二次額定負載z2e時所消耗的視在功率s2e，所以s2e＝i2ez2e。電流互感器在使用中，二次連接線及儀表電流線圈的總阻抗，不能超過銘牌上規定的額定容量且不低于1／4額定容量時，才能保證它的準確度。制造廠銘牌標定的額定二次負載通常用額定容量表示，其輸出標準值有2.5、5、10、15、25、30、50、60、80、100v·a等。
4. 額定電壓
電流互感器的額定電壓，是指一次繞組長期對地能夠承受的最大電壓（有效值）。它只是說明電流互感器的絕緣強度，而和電流互感器額定容量沒有任何關系。它標在電流互感器型號后面。例如lc w－35，其中“35”是指額定電壓，它以kv為單位。
5. 極性
為了保證測量及校驗工作的接線正確，電流互感器一次和二次繞組的端子應標明極性標志。
（1）一次繞組首端標為l1，末端標為l2。當多量限一次繞組帶有抽頭時，首端標為l1，自第一個抽頭起依次標為l2，l3……。
（2）二次繞組首端標為k1，末端標為k2。當二次繞組帶有中間抽頭時，首端標為k1，自第一個抽頭起以下依次標為k2，k3……。
（3）對于具有多個二次繞組的電流互感器，應分別在各個二次繞組的出線端標志“k”前加注數字，如1k1，1k2，1k3……；2k1，2k2，2k3……。
（4）標志符號的排列應當使一次電流自l1端流向l2端時，二次電流自k1流出，經外部回路流回到k2。
從電流互感器一次繞組和二次繞組的同極性端子來看，電流i1、i2的方向是相反的，這樣的極性關系稱為減極性，反之稱為加極性。電流互感器一般都按減極性表示。
電流互感器的使用原則
接線方式
所謂電流互感器的接線方式是指電流互感器與電流繼電器之間的聯接方式。電流互感器在三相電路中有以下四種接線方式。
一相式接線方式：一相式接線方式如圖所示，電流線圈通過的電流，反映一次電路相應相的相電流，通常用于負荷平衡的三相電路如低壓動力線路中，供測量電流或接過負荷保護裝置之用。
三相式完全星形接線：三相式完全星形接線方式如圖所示，這種方式對各種故障都起作用。當故障電流相同時，對所有故障都同樣靈敏，對相同短路動作可靠，至少有兩個繼電器動作，因此主要用于高壓大電流接地系統以及大型變壓器、電動機的差動保護、相間短路保護和單相接地短路保護和負荷一般不平衡的三相四線制系統，也用在負荷可能不平衡的三相三線制系統中，作三相電流、電能測量。
兩相不完全星形接線：兩相不完全星形接線如圖所示，在正常運行及三相短路時，中線通過電流為i0=ia+ic=-ib，反映的是未接電流互感器那一相的相電流。如兩只互感器接于a相和c相，ac相短路時，兩只繼電器均動作；當ab相或bc相短路時，只有一個繼電器動作。而在中性點直接接地系統中，當b相發生接地故障時，保護裝置不動作。所以這種接線保護不了所有單相接地故障和某些兩相短路，但剛好滿足中性點不直接接地系統允許一相接地繼續運行一段時間的要求。因此，這種接線廣泛應用在中性點不接地系統。
嚴禁開路運行
二次側絕對不允許開路，因一旦開路，一次側電流i1全部成為磁化電流，引起φm和e2驟增，造成鐵心過度飽和磁化，發熱嚴重乃至燒毀線圈;同時，磁路過度飽和磁化后，使誤差增大。電流互感器在正常工作時，二次側與測量儀表和繼電器等電流線圈串聯使用，測量儀表和繼電器等電流線圈阻抗很小，二次側近似于短路。ct二次電流的大小由一次電流決定，二次電流產生的磁勢，是平衡一次電流的磁勢的。若突然使其開路，則勵磁電動勢由數值很小的值驟變為很大的值，鐵芯中的磁通呈現嚴重飽和的平頂波，因此二次側繞組將在磁通過零時感應出很高的尖頂波，其值可達到數千甚至上萬伏，危及工作人員的安全及儀表的絕緣性能。
另外，二次側開路使二次側電壓達幾百伏，一旦觸及將造成觸電事故。因此，電流互感器二次側都備有短路開關，防止二次側開路。在使用過程中，二次側一旦開路應馬上撤掉電路負載，然后，再停電處理。一切處理好后方可再用。
裝設
電流互感器的接線應遵守串聯原則：即一次繞阻應與被測電路串聯，而二次繞阻則與所有儀表負載串聯。
按被測電流大小，選擇合適的變比，否則誤差將增大。同時，二次側一端必須接地，以防絕緣一旦損壞時，一次側高壓竄入二次低壓側，造成人身和設備事故。
為了滿足測量儀表、繼電保護、斷路器失靈判斷和故障濾波等裝置的需要，在發電機、變壓器、出線、母線分段斷路器、母線斷路器、旁路斷路器等回路中均設2～8個二次繞阻的電流互感器。
對于保護用電流互感器的裝設地點應按盡量消除主保護裝置的不保護區來設置。例如：若有兩組電流互感器，且位置允許時，應設在斷路器兩側，使斷路器處于交叉保護范圍之中。
為了防止支柱式電流互感器套管閃絡造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側。
為了減輕發電機內部故障時的損傷，用于自動調節勵磁裝置的電流互感器應布置在發電機定子繞組的出線側。為了便于分析和在發電機并入系統前發現內部故障，用于測量儀表的電流互感器宜裝在發電機中性點側。
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電流互感器的結構較為簡單，由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心以及構架、殼體、接線端子等組成。其工作原理與變壓器基本相同，一次繞組的匝數較少，直接串聯于電源線路中，一次負荷電流i1通過一次繞組時，產生的交變磁通感應產生按比例減小的二次電流i2。二次繞組的匝數較多，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負荷串聯形成閉合回路。由于一次繞組與二次繞組有關系i1n1=i2n2，電流互感器額定電流比為。電流互感器實際運行中負荷阻抗很小，二次繞組接近于短路狀態，相當于一個短路運行的變壓器。
穿心式電流互感器其本身結構不設一次繞組，載流導線由l1至l2穿過由硅鋼片搟卷制成的圓形(或其他形狀)的鐵心，起一次繞組作用。二次繞組直接均勻地纏繞在圓形鐵心上，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負荷串聯形成閉合回路。
多抽頭電流互感器，一次繞組不變，在繞制二次繞組時，增加幾個抽頭，以獲得多個不同變比。當需要某變比時，就將其對應的二次繞組抽頭取出接線使用。此種電流互感器的優點是可以根據負荷電流變比，調換二次接線端子的接線來改變變比，而不需要更換電流互感器，給使用提供了方便。
電流互感器的型號
電流互感器的型號是由2～4位拼音字母及數字組成。通常能表示出電流互感器的線圈型式、絕緣種類、導體的材料及使用場所等。橫線后面的數字表示絕緣結構的電壓等級（4級）。電流互感器型號中字母的含義如下：
第一字母：l—電流互感器
第二字母：a—穿墻式；z—支柱式；m—母線式；d—單匝貫穿式；v—結構倒置式；j—零序接地檢測用；w—抗污穢；r—繞組裸露式
第三字母：z—環氧樹脂澆注式；c—瓷絕緣；q—氣體絕緣介質；w—與微機保護專用
第四字母：b—帶保護級；c—差動保護；d—d級；q—加強型；j—加強型zg
第五數字：電壓等級 產品序號
電流互感器的作用
電流互感器的作用之一就是用于測量，經常用于計費或測量運行中設備的電流大小。在對大的交變電流進行測量時，為方便儀表測量，并且降低直接測量高壓電的危險性，經常需要使用電流互感器將其轉變為較統一的電流，在此，電流互感器就起到變流和電氣隔離的作用。電流互感器將高電流按要求成比例的轉換為低電流，用于測量時將電流互感器的一次側接一次系統，二次側接測量儀表或繼電保護裝置等。
電流互感器的作用之二就是用于保護，經常與繼電裝置配合使用，當線路發生短路或者過載等故障時，電流互感器就向繼電裝置發送信號使其切斷故障電路，從而達到保護供電系統安全的目的。保護用電流互感器不同于測量用電流互感器，其需要在電流比正常電流大幾倍或幾十倍的情況下仍可以有效的進行工作，并且其要求絕緣可靠、具有足夠大的準確限值系數、具有足夠的熱穩定性和動穩定性。
電流互感器的主要參數
1. 額定電流變比
額定電流變比是指一次額定電流與二次額定電流之比（有時簡稱電流比）。額定電流比一般用不約分的分數形式表示，如一次額定電流i1e和二次額定電流i2e分別為100、5 a，則ki＝i1e/i2e＝100/5。所謂額定電流，就是在這個電流下，互感器可以長期運行而不會因發熱損壞。當負載電流超過額定電流時，叫作過負載。如果互感器長期過負載運行，會把它的繞組燒壞或縮短絕緣材料的壽命。
2. 準確度等級
由于電流互感器存在著一定的誤差，因此根據電流互感器允許誤差劃分互感器的準確度等級。國產電流互感器的準確度等級有0.01、0.02、0.05、0.1、0.2．0.5、1.0、3.0、5.0、0.2s級及0.5s級。0.1級以上電流互感器，主要用于試驗室進行精密測量，或者作為標準用來檢驗低等級的互感器，也可以與標準儀表配合，用來檢驗儀表，所以也叫作標準電流互感器。用戶電能計量裝置通常采用0.2級和0.5級電流互感器，對于某些特殊要求（希望電能表在0.05～6a之間，即額定電流5a的1％～120％之間的某一電流下能作準確測量）可采用0.2s級和0.5s級的電流互感器。
計量、測量一般采用0.1、0.2、0.5等，如0.5級表示在額定工況下，電流互感器的傳遞誤差不大于0.5%。保護一般采用p級，如5p20表示在20倍額定電流下的誤差為5%，所以保護級雖然精度不如測量級，但具有很強的抗飽和能力。
3. 額定容量
電流互感器的額定容量，就是額定二次電流i2e通過二次額定負載z2e時所消耗的視在功率s2e，所以s2e＝i2ez2e。電流互感器在使用中，二次連接線及儀表電流線圈的總阻抗，不能超過銘牌上規定的額定容量且不低于1／4額定容量時，才能保證它的準確度。制造廠銘牌標定的額定二次負載通常用額定容量表示，其輸出標準值有2.5、5、10、15、25、30、50、60、80、100v·a等。
4. 額定電壓
電流互感器的額定電壓，是指一次繞組長期對地能夠承受的最大電壓（有效值）。它只是說明電流互感器的絕緣強度，而和電流互感器額定容量沒有任何關系。它標在電流互感器型號后面。例如lc w－35，其中“35”是指額定電壓，它以kv為單位。
5. 極性
為了保證測量及校驗工作的接線正確，電流互感器一次和二次繞組的端子應標明極性標志。
（1）一次繞組首端標為l1，末端標為l2。當多量限一次繞組帶有抽頭時，首端標為l1，自第一個抽頭起依次標為l2，l3……。
（2）二次繞組首端標為k1，末端標為k2。當二次繞組帶有中間抽頭時，首端標為k1，自第一個抽頭起以下依次標為k2，k3……。
（3）對于具有多個二次繞組的電流互感器，應分別在各個二次繞組的出線端標志“k”前加注數字，如1k1，1k2，1k3……；2k1，2k2，2k3……。
（4）標志符號的排列應當使一次電流自l1端流向l2端時，二次電流自k1流出，經外部回路流回到k2。
從電流互感器一次繞組和二次繞組的同極性端子來看，電流i1、i2的方向是相反的，這樣的極性關系稱為減極性，反之稱為加極性。電流互感器一般都按減極性表示。
電流互感器的使用原則
接線方式
所謂電流互感器的接線方式是指電流互感器與電流繼電器之間的聯接方式。電流互感器在三相電路中有以下四種接線方式。
一相式接線方式：一相式接線方式如圖所示，電流線圈通過的電流，反映一次電路相應相的相電流，通常用于負荷平衡的三相電路如低壓動力線路中，供測量電流或接過負荷保護裝置之用。
三相式完全星形接線：三相式完全星形接線方式如圖所示，這種方式對各種故障都起作用。當故障電流相同時，對所有故障都同樣靈敏，對相同短路動作可靠，至少有兩個繼電器動作，因此主要用于高壓大電流接地系統以及大型變壓器、電動機的差動保護、相間短路保護和單相接地短路保護和負荷一般不平衡的三相四線制系統，也用在負荷可能不平衡的三相三線制系統中，作三相電流、電能測量。
兩相不完全星形接線：兩相不完全星形接線如圖所示，在正常運行及三相短路時，中線通過電流為i0=ia+ic=-ib，反映的是未接電流互感器那一相的相電流。如兩只互感器接于a相和c相，ac相短路時，兩只繼電器均動作；當ab相或bc相短路時，只有一個繼電器動作。而在中性點直接接地系統中，當b相發生接地故障時，保護裝置不動作。所以這種接線保護不了所有單相接地故障和某些兩相短路，但剛好滿足中性點不直接接地系統允許一相接地繼續運行一段時間的要求。因此，這種接線廣泛應用在中性點不接地系統。
嚴禁開路運行
二次側絕對不允許開路，因一旦開路，一次側電流i1全部成為磁化電流，引起φm和e2驟增，造成鐵心過度飽和磁化，發熱嚴重乃至燒毀線圈;同時，磁路過度飽和磁化后，使誤差增大。電流互感器在正常工作時，二次側與測量儀表和繼電器等電流線圈串聯使用，測量儀表和繼電器等電流線圈阻抗很小，二次側近似于短路。ct二次電流的大小由一次電流決定，二次電流產生的磁勢，是平衡一次電流的磁勢的。若突然使其開路，則勵磁電動勢由數值很小的值驟變為很大的值，鐵芯中的磁通呈現嚴重飽和的平頂波，因此二次側繞組將在磁通過零時感應出很高的尖頂波，其值可達到數千甚至上萬伏，危及工作人員的安全及儀表的絕緣性能。
另外，二次側開路使二次側電壓達幾百伏，一旦觸及將造成觸電事故。因此，電流互感器二次側都備有短路開關，防止二次側開路。在使用過程中，二次側一旦開路應馬上撤掉電路負載，然后，再停電處理。一切處理好后方可再用。
裝設
電流互感器的接線應遵守串聯原則：即一次繞阻應與被測電路串聯，而二次繞阻則與所有儀表負載串聯。
按被測電流大小，選擇合適的變比，否則誤差將增大。同時，二次側一端必須接地，以防絕緣一旦損壞時，一次側高壓竄入二次低壓側，造成人身和設備事故。
為了滿足測量儀表、繼電保護、斷路器失靈判斷和故障濾波等裝置的需要，在發電機、變壓器、出線、母線分段斷路器、母線斷路器、旁路斷路器等回路中均設2～8個二次繞阻的電流互感器。
對于保護用電流互感器的裝設地點應按盡量消除主保護裝置的不保護區來設置。例如：若有兩組電流互感器，且位置允許時，應設在斷路器兩側，使斷路器處于交叉保護范圍之中。
為了防止支柱式電流互感器套管閃絡造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側。
為了減輕發電機內部故障時的損傷，用于自動調節勵磁裝置的電流互感器應布置在發電機定子繞組的出線側。為了便于分析和在發電機并入系統前發現內部故障，用于測量儀表的電流互感器宜裝在發電機中性點側。
柴油發電機組的使用壽命如何有效延長？
教您柴油發電機組噴油器的特性以及安裝方法
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