電力系統(tǒng)的一次電壓很高，電流很大，且運行的額定參數(shù)千差萬別，用以對一次系統(tǒng)進(jìn)行測量、控制的儀器儀表及保護(hù)裝置無法直接接入一次系統(tǒng)，一次系統(tǒng)的大電流需要使用電流互感器進(jìn)行隔離，使二次的繼電保護(hù)、自動裝置和測量儀表能夠安全準(zhǔn)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(jù)電磁感應(yīng)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(cè)繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中，因為它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次側(cè)繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表與保護(hù)回路中，電流互感器在工作之時，它的二次側(cè)回路始終是閉合的狀態(tài)，因此測量儀表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小了，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。
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發(fā)電機組基本原理
電流互感器的結(jié)構(gòu)較為簡單，由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心以及構(gòu)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(shù)較少，直接串聯(lián)于電源線路中，一次負(fù)荷電流i1通過一次繞組時，產(chǎn)生的交變磁通感應(yīng)產(chǎn)生按比例減小的二次電流i2。二次繞組的匝數(shù)較多，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負(fù)荷串聯(lián)形成閉合回路。由于一次繞組與二次繞組有關(guān)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(fù)荷阻抗很小，二次繞組接近于短路狀態(tài)，相當(dāng)于一個短路運行的變壓器。
穿心式電流互感器其本身結(jié)構(gòu)不設(shè)一次繞組，載流導(dǎo)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(fù)荷串聯(lián)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(dāng)需要某變比時，就將其對應(yīng)的二次繞組抽頭取出接線使用。此種電流互感器的優(yōu)點是可以根據(jù)負(fù)荷電流變比，調(diào)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(shù)字組成。通常能表示出電流互感器的線圈型式、絕緣種類、導(dǎo)體的材料及使用場所等。橫線后面的數(shù)字表示絕緣結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(huán)氧樹脂澆注式；c—瓷絕緣；q—氣體絕緣介質(zhì)；w—與微機保護(hù)專用
第四字母：b—帶保護(hù)級；c—差動保護(hù)；d—d級；q—加強型；j—加強型zg
第五數(shù)字：電壓等級 產(chǎn)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(jīng)常用于計費或測量運行中設(shè)備的電流大小。在對大的交變電流進(jìn)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(jīng)常需要使用電流互感器將其轉(zhuǎn)變?yōu)檩^統(tǒng)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(zhuǎn)換為低電流，用于測量時將電流互感器的一次側(cè)接一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表或繼電保護(hù)裝置等。
電流互感器的作用之二就是用于保護(hù)，經(jīng)常與繼電裝置配合使用，當(dāng)線路發(fā)生短路或者過載等故障時，電流互感器就向繼電裝置發(fā)送信號使其切斷故障電路，從而達(dá)到保護(hù)供電系統(tǒng)安全的目的。保護(hù)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(jìn)行工作，并且其要求絕緣可靠、具有足夠大的準(zhǔn)確限值系數(shù)、具有足夠的熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。
電流互感器的主要參數(shù)
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?jǐn)?shù)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(fā)熱損壞。當(dāng)負(fù)載電流超過額定電流時，叫作過負(fù)載。如果互感器長期過負(fù)載運行，會把它的繞組燒壞或縮短絕緣材料的壽命。
2. 準(zhǔn)確度等級
由于電流互感器存在著一定的誤差，因此根據(jù)電流互感器允許誤差劃分互感器的準(zhǔn)確度等級。國產(chǎn)電流互感器的準(zhǔn)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(jìn)行精密測量，或者作為標(biāo)準(zhǔn)用來檢驗低等級的互感器，也可以與標(biāo)準(zhǔn)儀表配合，用來檢驗儀表，所以也叫作標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(hù)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(hù)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(fù)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(guī)定的額定容量且不低于1／4額定容量時，才能保證它的準(zhǔn)確度。制造廠銘牌標(biāo)定的額定二次負(fù)載通常用額定容量表示，其輸出標(biāo)準(zhǔn)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(guān)系。它標(biāo)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(yīng)標(biāo)明極性標(biāo)志。
（1）一次繞組首端標(biāo)為l1，末端標(biāo)為l2。當(dāng)多量限一次繞組帶有抽頭時，首端標(biāo)為l1，自第一個抽頭起依次標(biāo)為l2，l3……。
（2）二次繞組首端標(biāo)為k1，末端標(biāo)為k2。當(dāng)二次繞組帶有中間抽頭時，首端標(biāo)為k1，自第一個抽頭起以下依次標(biāo)為k2，k3……。
（3）對于具有多個二次繞組的電流互感器，應(yīng)分別在各個二次繞組的出線端標(biāo)志“k”前加注數(shù)字，如1k1，1k2，1k3……；2k1，2k2，2k3……。
（4）標(biāo)志符號的排列應(yīng)當(dāng)使一次電流自l1端流向l2端時，二次電流自k1流出，經(jīng)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(guān)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(lián)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(yīng)相的相電流，通常用于負(fù)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(fù)荷保護(hù)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(dāng)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(tǒng)以及大型變壓器、電動機的差動保護(hù)、相間短路保護(hù)和單相接地短路保護(hù)和負(fù)荷一般不平衡的三相四線制系統(tǒng)，也用在負(fù)荷可能不平衡的三相三線制系統(tǒng)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(dāng)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(tǒng)中，當(dāng)b相發(fā)生接地故障時，保護(hù)裝置不動作。所以這種接線保護(hù)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(tǒng)允許一相接地繼續(xù)運行一段時間的要求。因此，這種接線廣泛應(yīng)用在中性點不接地系統(tǒng)。
嚴(yán)禁開路運行
二次側(cè)絕對不允許開路，因一旦開路，一次側(cè)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(fā)熱嚴(yán)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(cè)與測量儀表和繼電器等電流線圈串聯(lián)使用，測量儀表和繼電器等電流線圈阻抗很小，二次側(cè)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(chǎn)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(shù)值很小的值驟變?yōu)楹艽蟮闹担F芯中的磁通呈現(xiàn)嚴(yán)重飽和的平頂波，因此二次側(cè)繞組將在磁通過零時感應(yīng)出很高的尖頂波，其值可達(dá)到數(shù)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(cè)開路使二次側(cè)電壓達(dá)幾百伏，一旦觸及將造成觸電事故。因此，電流互感器二次側(cè)都備有短路開關(guān)，防止二次側(cè)開路。在使用過程中，二次側(cè)一旦開路應(yīng)馬上撤掉電路負(fù)載，然后，再停電處理。一切處理好后方可再用。
裝設(shè)
電流互感器的接線應(yīng)遵守串聯(lián)原則：即一次繞阻應(yīng)與被測電路串聯(lián)，而二次繞阻則與所有儀表負(fù)載串聯(lián)。
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(cè)一端必須接地，以防絕緣一旦損壞時，一次側(cè)高壓竄入二次低壓側(cè)，造成人身和設(shè)備事故。
為了滿足測量儀表、繼電保護(hù)、斷路器失靈判斷和故障濾波等裝置的需要，在發(fā)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(shè)2～8個二次繞阻的電流互感器。
對于保護(hù)用電流互感器的裝設(shè)地點應(yīng)按盡量消除主保護(hù)裝置的不保護(hù)區(qū)來設(shè)置。例如：若有兩組電流互感器，且位置允許時，應(yīng)設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中。
為了防止支柱式電流互感器套管閃絡(luò)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(cè)。
為了減輕發(fā)電機內(nèi)部故障時的損傷，用于自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的電流互感器應(yīng)布置在發(fā)電機定子繞組的出線側(cè)。為了便于分析和在發(fā)電機并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障，用于測量儀表的電流互感器宜裝在發(fā)電機中性點側(cè)。


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