電流互感器選擇與檢驗的原則

1 前言

　　近幾年來，隨著我國電力工業(yè)中城網(wǎng)及農(nóng)網(wǎng)的改造，以及供電系統(tǒng)的自動化程度不斷提高，電流互感器作為電力系統(tǒng)的一種重要電氣設備，已被廣泛地應用于繼電保護、系統(tǒng)監(jiān)測和電力系統(tǒng)分析之中。

　　電流互感器作為一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間聯(lián)絡元件，起著將一次系統(tǒng)的大電流變換成二次系統(tǒng)的小電流，用以分別向測量儀表、繼電器的電流線圈供電，正確反映電氣設備的正常運行參數(shù)和故障情況，使測量儀表和繼電器等二次側(cè)的設備與一次側(cè)高壓設備在電氣方面隔離，以保證工作人員的安全。同時，使二次側(cè)設備實現(xiàn)標準化、小型化，結(jié)構(gòu)輕巧，價格便宜，便于屏內(nèi)安裝，便于采用低壓小截面控制電纜，實現(xiàn)遠距離測量和控制。當一次系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，能夠保護測量儀表和繼電器等二次設備免受大電流的損害。下面就有關電流互感器的選擇和使用作一淺薄探討，以饗各位讀者朋友。

2電流互感器的原理

　　互感器，一般W1≤W2，可見電流互流感器為一“變流”器，基本原理與變壓器相同，工作狀況接近于變壓器短路狀態(tài)，原邊符號為L1、L2，副邊符號為K1、K2?；ジ衅鞯脑叴尤胫骶€路，被測電流為I1，原邊匝數(shù)為W1，副邊接內(nèi)阻很小的電流表或功率表的電流線圈，副邊電流為I2，副邊匝數(shù)為W2。原副邊電磁量及規(guī)定正方向由電工學規(guī)定。

　　由原理可知，當副邊開路時，原邊電流I1中只有用來建立主磁通Φm的磁化電流I0，當副邊電流不等于零時，則產(chǎn)生一個去磁磁化力I2W1，它力圖改變Φm，但U1一定時，Φm是基本不變的，即保持I0W1不變，因為I2的出現(xiàn)，必使原邊電流Il增加，以抵消I2W2的去磁作用，從而保證I0W1不變，故有：

　　I1Wl＝I0Wl+(－I2W2) (1)
　　即I0＝I1+W2I2／Wl (2)
　　在理想情況下，即忽略線圈的電阻，鐵心損耗及漏磁通可得：
　　I1W1＝－I2W2
　　有：Il／I2＝－W2／W1

3 電流互感器的選擇

3．1 電流互感器選擇與檢驗的原則

　　1)電流互感器額定電壓不小于裝設點線路額定電壓；
　　2)根據(jù)一次負荷計算電流IC選擇電流互感器變化；
　　3)根據(jù)二次回路的要求選擇電流互感器的準確度并校驗準確度；
　　4)校驗動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。

3．2 電流互感器變流比選擇

　　電流互感器一次額定電流I1n和二次額定電流I2n之比，稱為電流互感器的額定變流比，Ki＝I1n／I2n≈N2／N1式中，N1和N2為電流互感器一次繞組和二次繞組的匝數(shù)。
　　電流互感器一次側(cè)額定電流標準比(如20、30、40、50、75、100、150(A)、2Xa／C)等多種規(guī)格，二次側(cè)額定電流通常為1A或5A。其中2Xa／C表示同一臺產(chǎn)品有兩種電流比，通過改變產(chǎn)品頂部儲油柜外的連接片接線方式實現(xiàn)，當串聯(lián)時，電流比為a／c，并聯(lián)時電流比為2Xa／C。一般情況下，計量用電流互感器變流比的選擇應使其一次額定電流I1n不小于線路中的負荷電流(即計算IC)。如線路中負荷計算電流為350A，則電流互感器的變流比應選擇400／5。保護用的電流互感器為保證其準確度要求，可以將變比選得大一些。

3．3 電流互感器準確度選擇及校驗

　　所謂準確度是指在規(guī)定的二次負荷范圍內(nèi)，一次電流為額定值時的最大誤差。我國電流互感器的準確度和誤差限值，對于不同的測量儀表，應選用不同準確度的電流互感器。
　　準確度選擇的原則：計費計量用的電流互感器其準度為0．2～0．5級；用于監(jiān)視各進出線回路中負荷電流大小的電流表應選用1．0—3．0級電流互感器。為了保證準確度誤差不超過規(guī)定值，一般還校驗電流互感器二次負荷(伏安)，互感器二次負荷S2不大于額定負荷S2n，所選準確度才能得到保證。準確度校驗公式：S2≤S2n。
　　二次回路的負荷l：。取決于二次回路的阻抗Z2的值，則：
　　S2＝I2n2Z2≈I2n2(∑Zi+ RWl+RXC)
　　或S2V1≈∑Si+I2n2(RWl+RXC)
　　式中，Si、Zi為二次回路中的儀表、繼電器線圈的額定負荷和阻抗，RXC為二次回路中所有接頭、觸點的接觸電阻，一般取0．1Ω，RWL為二次回路導線電阻，
　　計算公式化為：RWL＝LC／(r×S)。
　　式中，r為導線的導電率，銅線r＝53m／(Ωmm2)，鋁線r＝32m(Ωmm2)，S為導線截面積(mm2)，LC為導線的計算長度(m)。設互感器到儀表單向長度為L1，

　　則：
　　L1互感器為星形接
　　LC＝L1兩相V形接線
　　2L1一相式接線
　　繼電保護用的電流互感器的準確度常用的有5P和l0P。保護級的準確度是以額定準確限值一次電流下的最大復合誤差ε%來標稱的(如5P對應的ε%＝5%)。所謂額定準確限值一次電流即一次電流為額定一次電流的倍數(shù)(n＝I1／I1n)，也稱為額定準確限值系數(shù)。即要求保護用的電流互感器在可能出現(xiàn)的范圍內(nèi)，其最大復合誤差不超過ε%值。

　　電流互感器ε%誤差曲線校驗步驟：
　　(1)按照保護裝置類型計算流過電流互感器的一次電流倍數(shù)；
　　(2)根據(jù)電流互感器的型號、變比和一次電流倍數(shù)，在10%誤差曲線上確定電流互感器的允許二次負荷；
　　(3)按照對電流互感器二次負荷最嚴重的短路類型，計算電流互感器的實際二次負荷；
　　(4)比較實際二次負荷與允許二次負荷。如實際二次負荷小于允許二次負荷，表示電流互感器的誤差不超過10%誤差：
　　1)增大連接導線截面或縮短連接導線長度，以減小實際二次負荷；
　　2)選擇比較大的電流互感器，減小一次電流倍數(shù)，增大允許二次負荷；
　　3)將電流互感器的二次繞組串聯(lián)起來，使允許二次負荷增大一倍。

3．4 電流互感器動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗

　　廠家的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)中都給出了動穩(wěn)定倍數(shù)Kes和熱穩(wěn)定倍數(shù)Kt，因此按下列公式分別校驗動穩(wěn)定和熱定度即可。
　　1)動穩(wěn)定度校驗Kes×I1N≥iSh；
　　2)熱穩(wěn)定度校驗(KtI1n)2t≥I(3)∞tima

4 電流互感器的正確使用

　　1)電流互感器的接線應遵守串聯(lián)原則：即一次繞阻應與被測電路串聯(lián)，而二次繞阻則與所有儀表負載串聯(lián)；
2)按被測電流大小，選擇合適的變化，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)，造成人身和設備事故；
　　3)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)熱嚴重乃至燒毀線圈；同時，磁路過度飽和磁化后，使誤差增大。
　　另外，二次側(cè)開路使E2達幾百伏，一旦觸及造成觸電事故。因此，電流互感器二次側(cè)都備有短路開關，防止一次側(cè)開路。在使用過程中，二次側(cè)一旦開路應馬上撤掉電路負載，然后，再停車處理。一切處理好后方可再用。
　　4)為了滿足測量儀表、繼電保護、斷路器失靈判斷和故障錄波等裝置的需要，在發(fā)電機、變壓器、出線、母線分段斷路器、母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中均設具有2～8個二次繞阻的電流互感器。對于大電流接地系統(tǒng)，一般按三相配置；對于小電流接地系統(tǒng)，依具體要求按二相或三相配置；
　　5)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(qū)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(cè)，使斷路器處于交叉保護范圍之中；
　　6)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(cè)；
　　7)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)。