電流互感器基礎(chǔ)知識(shí)

1.1電流互感器的基本等值電路如圖1所示.

圖1 電流互感器基本等值電路
圖中,Es—二次感應(yīng)電勢(shì),Us—二次負(fù)荷電壓,Ip—一次電流,Ip/Kn—二次全電流,Is—二次電流,
Ie—?jiǎng)?lì)磁電流,N1—一次繞組匝數(shù),N2—二次繞組匝數(shù),Kn—匝數(shù)比,Kn=N2/N1,Xct—二次繞組電抗(低漏磁互感器可忽略),Rct—二次繞組電阻,Zb—二次負(fù)荷阻抗(包括二次設(shè)備及連接導(dǎo)線),Ze—?jiǎng)?lì)磁阻抗.
電流互感器的一次繞組和二次繞組繞在同一個(gè)磁路閉合的鐵心上.如果一次繞組中有電流流過,將在二次繞組中感應(yīng)出相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì).在二次繞組為通路時(shí),則在二次繞組中產(chǎn)生電流.此電流在鐵心中產(chǎn)生的磁通趨于抵消一次繞組中電流產(chǎn)生的磁通.在理想條件下,電流互感器兩側(cè)的勵(lì)磁安匝相等,二次電流與一次電流之比等于一次繞組與二次繞組匝數(shù)比。
即：IpN1=IsN2
Is＝Ip×N1/N2=Ip/Kn
1.2.電流互感器極性標(biāo)注
電流互感器采用減極性標(biāo)注的方法，即同時(shí)從一二次繞組的同極性段通入相同方向的電流時(shí)，它們?cè)阼F芯中產(chǎn)生的磁通方向相同。當(dāng)從一次繞組的極性端通入電流時(shí)，二次繞組中感應(yīng)出的電流從極性端流出，以極性端為參考，一二次電流方向相反，因此稱為減極性標(biāo)準(zhǔn)。
由于電流方向相反，且鐵心中合成磁通為零。因此得下式：
N1Ip-N2Is=0(本來勵(lì)磁安匝的和為零，但考慮到兩個(gè)電流的流動(dòng)方向相對(duì)于極性端不同，因此兩者為減的關(guān)系)。
推出：Is=N1/N2*Ip
可見，一二次電流的方向是一致的，是同相位的，因此我們可以用二次電流來表示一次電流（考慮變比折算）。這正是減極性標(biāo)注的優(yōu)點(diǎn)。
1.3.電流互感器的誤差
在理想條件下，電流互感器二次電流Is＝Ip/Kn，不存在誤差。但實(shí)際上不論在幅值上（考慮變比折算）和角度上，一二次電流都存在差異。這一點(diǎn)我們可以在圖1中看到。實(shí)際流入互感器二次負(fù)載的電流Is＝Ip/Kn－Ie，其中Ie為勵(lì)磁電流，即建立磁場(chǎng)所需的工作電流。這樣在電流幅值上就出現(xiàn)了誤差。正常運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁阻抗很大，勵(lì)磁電流很小，因此誤差不是很大經(jīng)?？梢员缓雎浴５诨ジ衅黠柡蜁r(shí)，勵(lì)磁阻抗會(huì)變小，勵(lì)磁電流增大，使誤差變大?？紤]到勵(lì)磁阻抗一般被作為電抗性質(zhì)處理，而二次負(fù)載一般為阻抗性質(zhì)，因此在二次感應(yīng)電勢(shì)Es的作用下，Is和Ie不同相位，因此造成了一次電流Ip＝Is＋I(xiàn)e與二次電流Is存在角度誤差δ，且角誤差與二次負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。圖2表示了二次負(fù)載為純阻性的情況。

圖中，二次感應(yīng)電勢(shì)Es領(lǐng)先鐵芯中磁通Фm90度。可以近似認(rèn)為勵(lì)磁電流Ie與Фm同相。Es加在Xct、Rct、Zb上產(chǎn)生二次電流Is。Is與Ie合成Ip?？梢?，圖中Is與Ip不同相位，兩者夾角即為角度誤差。
對(duì)互感器誤差的要求一般為，幅值誤差小于10％，角度誤差小于7度。
1.4.電流互感器的簡(jiǎn)單分類
根據(jù)用途電流互感器一般可分為保護(hù)用和計(jì)量用兩種。兩者的區(qū)別在于計(jì)量用互感器的精度要相對(duì)較高，另外計(jì)量用互感器也更容易飽和，以防止發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)大的短路電流造成計(jì)量表計(jì)的損壞。
根據(jù)對(duì)暫態(tài)飽和問題的不同處理方法，保護(hù)用電流互感器又可分為P類和TP類。P（protection，保護(hù)）類電流互感器不特殊考慮暫態(tài)飽和問題，僅按通過互感器的最大穩(wěn)態(tài)短路電流選用互感器，可以允許出現(xiàn)一定的穩(wěn)態(tài)飽和，而對(duì)暫態(tài)飽和引起的誤差主要由保護(hù)裝置本身采取措施防止可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤動(dòng)作行為（誤動(dòng)或拒動(dòng)）。TP（transient protection，暫態(tài)保護(hù)）類電流互感器要求在最嚴(yán)重的暫態(tài)條件下不飽和，互感器誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，以保證保護(hù)裝置的正確動(dòng)作。
對(duì)于其它類型的互感器，比如光互感器，電子式電流互感器等實(shí)際應(yīng)用還很少，因此這里不作介紹。

電流互感器的飽和
前面我們講到電流互感器的誤差主要是由勵(lì)磁電流Ie引起的。正常運(yùn)行時(shí)由于勵(lì)磁阻抗較大，因此Ie很小，以至于這種誤差是可以忽略的。但當(dāng)CT飽和時(shí)，飽和程度越嚴(yán)重，勵(lì)磁阻抗越小，勵(lì)磁電流極大的增大，使互感器的誤差成倍的增大，影響保護(hù)的正確動(dòng)作。最嚴(yán)重時(shí)會(huì)使一次電流全部變成勵(lì)磁電流，造成二次電流為零的情況。引起互感器飽和的原因一般為電流過大或電流中含有大量的非周期分量，這兩種情況都是發(fā)生在事故情況下的，這時(shí)本來要求保護(hù)正確動(dòng)作快速切除故障，但如果互感器飽和就很容易造成誤差過大引起保護(hù)的不正確動(dòng)作，進(jìn)一步影響系統(tǒng)安全。因此對(duì)于電流互感器飽和的問題我們必須認(rèn)真對(duì)待。
互感器的飽和問題如果進(jìn)行詳細(xì)分析是非常復(fù)雜的，因此這里僅進(jìn)行定性分析。
所謂互感器的飽和，實(shí)際上講的是互感器鐵心的飽和。我們知道互感器之所以能傳變電流，就是因?yàn)橐淮坞娏髟阼F芯中產(chǎn)生了磁通，進(jìn)而在纏繞在同一鐵芯中上的二次繞組中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)U＝4.44f*N*B*S×10-8。式中f為系統(tǒng)頻率，HZ；N為二次繞組匝數(shù)；S為鐵芯截面積，m2；B為鐵芯中的磁通密度。如果此時(shí)二次回路為通路，則將產(chǎn)生二次電流，完成電流在一二次繞組中的傳變。而當(dāng)鐵芯中的磁通密度達(dá)到飽和點(diǎn)后，B隨勵(lì)磁電流或是磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化趨于不明顯。也就是說在N,S,f確定的情況下，二次感應(yīng)電勢(shì)將基本維持不變，因此二次電流也將基本不變，一二次電流按比例傳變的特性改變了。我們知道互感器的飽和的實(shí)質(zhì)是鐵芯中的磁通密度B過大，超過了飽和點(diǎn)造成的。而鐵芯中磁通的多少?zèng)Q定于建立該磁通的電流的大小，也就是勵(lì)磁電流Ie的大小。當(dāng)Ie過大引起磁通密度過大，將使鐵芯趨于飽和。而此時(shí)互感器的勵(lì)磁阻抗會(huì)顯著下降，從而造成勵(lì)磁電流的再增大，于是又進(jìn)一步加劇了磁通的增加和鐵芯的飽和，這其實(shí)是一個(gè)惡性循環(huán)的過程。從圖1中我們可以看到，Xe的減小和Ie的增加，將表現(xiàn)為互感器誤差的增大，以至于影響正常的工作。
鐵芯的飽和我們可以一般可以分成兩種情況來了解。其一是穩(wěn)態(tài)飽和，其二為暫態(tài)飽和。
對(duì)于穩(wěn)態(tài)飽和，我們可以借助圖一進(jìn)行分析。在圖中我們可以知道，Ie和二次電流Is是按比例分流的關(guān)系。我們假設(shè)勵(lì)磁阻抗Ze不變。當(dāng)一次電流由于發(fā)生事故等原因增大時(shí)，Ie也必然會(huì)按比例增大，于是鐵芯磁通增加。如果一次電流過大，也會(huì)引起Ie的過大，從而又會(huì)走入上面我們所說的那種循環(huán)里去，進(jìn)而造成互感器飽和。
暫態(tài)飽和，是指發(fā)生在故障暫態(tài)過程中，由暫態(tài)分量引起的互感器飽和。我們知道，任何故障發(fā)生時(shí)，電氣量都不是突變的。故障量的出現(xiàn)必然會(huì)伴隨著或多或少的非周期分量。而非周期分量，特別是故障電流中的直流分量是不能在互感器一二次間傳變的。這些電流量將全部作為勵(lì)磁電流出現(xiàn)。因此當(dāng)事故發(fā)生時(shí)伴有較大的暫態(tài)分量時(shí)，也會(huì)造成勵(lì)磁電流的增大，從而造成互感器飽和。

電流互感器的誤差分析和計(jì)算
當(dāng)我們知道電流互感器的誤差主要是由于勵(lì)磁電流Ie引起的之后，就有必要根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況來檢驗(yàn)所使用的電流互感器的誤差是否符合要求。互感器的誤差包括角度誤差和幅值誤差。就繼電保護(hù)專業(yè)而言，角度誤差的測(cè)量過于繁復(fù)且實(shí)際情況下誤差也極少出現(xiàn)超標(biāo)的情況，我們更關(guān)注的是幅值的誤差。我們一般要求一次電流Ip等于保護(hù)安裝處可能的最大短路電流時(shí)，幅值誤差小于等于10％，這也就說我們平時(shí)所說的10％誤差分析中的要求。
根據(jù)一般的電路原理我們可知，在圖一中，為滿足10％誤差的要求（Ie小于等于10％的Ip/Kn），則必須保證勵(lì)磁阻抗Ze大于等于9倍的二次回路總負(fù)載阻抗（Xct＋Rct＋Zb）。因此為了進(jìn)行10％誤差分析，我們必須知道保護(hù)安裝處的最大短路電流、對(duì)應(yīng)于該電流的互感器勵(lì)磁阻抗值和電流互感器的二次回路總負(fù)載阻抗。下面我們分別進(jìn)行討論。

3.1.勵(lì)磁阻抗的測(cè)量
勵(lì)磁阻抗的測(cè)量試驗(yàn)就是我們平時(shí)所說的伏安特性試驗(yàn)，試驗(yàn)一般以圖二所示的互感器簡(jiǎn)化示意圖為基礎(chǔ)。我們自互感器二次測(cè)施加電壓U，測(cè)得勵(lì)磁電流Ie（因?yàn)榇藭r(shí)互感器一次側(cè)開路，因此電流只能流過勵(lì)磁阻抗Ze，所以此電流一定是勵(lì)磁電流。另外，還需注意此項(xiàng)試驗(yàn)一般應(yīng)在一次開路的情況下進(jìn)行，以防止一次回路分流，產(chǎn)生誤差）。改變外加電壓U,會(huì)得到不同的Ie。多組U和Ie的組合，就構(gòu)成了我們的伏安特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)在U－Ie坐標(biāo)系中繪出并連成曲線，就是互感器的伏安特性曲線。該曲線上任一點(diǎn)的切線，就近似是該點(diǎn)的數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁阻抗。

圖三電流互感器伏安特性曲線
圖三是比較典型的伏安特性曲線。由圖中可見，勵(lì)磁阻抗并不是一個(gè)恒定的值，而是隨著Ie的 變化不斷變化的。曲線在初始階段基本為一條直線，勵(lì)磁阻抗的值基本保持不變，這對(duì)應(yīng)著互感器的線性工作區(qū)。而當(dāng)超過飽和點(diǎn)O點(diǎn)后，曲線急劇趨于水平，U很小的變化都會(huì)帶來Ie極大的增加。說明此時(shí)勵(lì)磁阻抗的值突然變得很小，這對(duì)應(yīng)于互感器的飽和工作區(qū)。
這種U－Ie曲線，我們說只能近似表示勵(lì)磁阻抗的特性。因?yàn)閺膱D一中可以看到，真正加在勵(lì)磁阻抗Ze上的電壓并不是U，而是E。用U來計(jì)算勵(lì)磁阻抗實(shí)際上是將二次繞組電阻Rct和二次繞組電抗Xct包含在內(nèi)了。實(shí)際工作中，我們一般用二次繞組電阻來近似代替整個(gè)二次繞組阻抗Zct（底漏磁互感器，Xct可忽略）。
繼電保護(hù)技術(shù)問答提供數(shù)據(jù)如下：對(duì)于110KV以上電壓等級(jí)的互感器一般取Zct＝R ，35KV貫串式或常用饋電線互感器取Zct＝3R ，R 為互感器二次繞組直流電阻值。
這樣以來我們就可以得出勵(lì)磁電壓E＝U－Ie×Zct
從而的求得勵(lì)磁阻抗 Ze=E/Ie
然而，通過這種計(jì)算我們僅僅是將上面的伏安特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)變成了一組勵(lì)磁阻抗的數(shù)值。為了確定在最大短路電流情況下互感器是否滿足10%誤差要求，還必須確認(rèn)哪一個(gè)勵(lì)磁阻抗的數(shù)值是在最大短路電流情況下的勵(lì)磁阻抗。因此在進(jìn)行下一步計(jì)算前，必須確定最大短路電流，從而確定伏安特性數(shù)據(jù)中用那一組數(shù)據(jù)來計(jì)算勵(lì)磁阻抗。
3.2.電流倍數(shù)m的確定
電流倍數(shù)m的確定，根據(jù)不同的保護(hù)類型有不同的計(jì)算方法。下面分別進(jìn)行一些說明。
3.2.1 縱差保護(hù)
m＝Krel*Ikmax/I1n
式中 Ikmax―― 最大穿越故障短路電流?？v差保護(hù)的整定一般是對(duì)過區(qū)外故障時(shí)的最大不平衡電流的。因此，這里取最大穿越故障電流以考量這是互感器的誤差是否滿足要求。
Krel―― 考慮非周期分量影響后的可靠系數(shù)。采用速飽和變流器的，因?yàn)閷?duì)非周期分量有一定的抑止作用，因此取值較小一般為1.3。不帶速飽和變流器的，取較大值，一般為2。
I1n―― 電流互感器的一次額定電流值
3.2.2 距離保護(hù)
m＝Krel*Ik/I1n
式中 Ik――保護(hù)范圍一段末端故障時(shí)，流過本保護(hù)的最大短路電流。這是因?yàn)?，距離保護(hù)一段式躲過末端故障進(jìn)行整定的，同時(shí)，由于各段保護(hù)中第一短末端的故障電流一般為最大，因此要用末端最大短路電流來考核互感器誤差。
Krel―― 可靠系數(shù)。保護(hù)動(dòng)作時(shí)間小于0.5秒時(shí)，考慮到暫態(tài)分量可能尚未衰減完畢，因此取較大值1.5；保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大于0.5秒時(shí)，考慮到暫態(tài)分量一般均已衰減完畢，其影響已很小，因此取較小值1.3。
3.2.3 母差保護(hù)
m＝Krel*Ikmax/I1n
式中 Ikmax―― 最大穿越故障短路電流。由于母線差動(dòng)一般也是按躲過區(qū)外故障時(shí)的最大不平衡電流來整定，因此這里同樣用最大穿越故障電流來考核互感器誤差。
Krel―― 可靠系數(shù)取1.3。
3.2.4 限時(shí)速斷保護(hù)
m＝Krel*Iop/I2n*Kcon
式中 Iop―― 繼電器動(dòng)作電流。因?yàn)樗贁啾Ｗo(hù)反應(yīng)的是故障電流超過動(dòng)作電流的情況。因此只需用動(dòng)作電流加可靠系數(shù)來考量即可。至于超過故障電流后互感器器產(chǎn)生的誤差，一般并不影響速斷保護(hù)的動(dòng)作行為。
Krel―― 可靠系數(shù)取1.1
I2n―― 電流互感器二次額定電流
Kcon―― 電流互感器接線系數(shù)。因?yàn)橐从车氖腔ジ衅鞅旧淼膶?shí)際感受，因此要考慮接線系數(shù)的影響，所以這里除以接線系數(shù)。
3.3.伏安特性數(shù)據(jù)的選取
我們知道通過伏安特性試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)為多個(gè)數(shù)據(jù)組，我們應(yīng)該選擇那組電流電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算勵(lì)磁阻抗呢？我們一般借助下面的等式：
m＝I1/I1n＝10Ie/I2n
I1―― 為3.2中我們計(jì)算m值時(shí)所用的電流值
10Ie―― 對(duì)應(yīng)于I1的二次電流，考慮到10％誤差的極限要求，所以用10Ie表示。
由于I1n、I1和I2n均已知，通過上式我們就可以在知道對(duì)應(yīng)的保護(hù)型式時(shí)，計(jì)算勵(lì)磁阻抗所用的勵(lì)磁電流。
這樣我們就可以選取一組伏安特性數(shù)據(jù)（U－Ie）利用3.1的公式計(jì)算出相應(yīng)的勵(lì)磁阻抗了。
當(dāng)然，如果計(jì)算出的Ie值在試驗(yàn)數(shù)據(jù)中沒有，則還要采用插值法近似求得。
3.4.互感器實(shí)際二次負(fù)擔(dān)的測(cè)量
互感器的實(shí)際二次負(fù)擔(dān)就是每只互感器實(shí)際承載的交流阻抗?？捎孟率奖硎荆?BR> 電流互感器實(shí)際負(fù)擔(dān)＝單相互感器繞組兩端電壓 / 測(cè)試電流互感器繞組內(nèi)流過的電流
測(cè)試應(yīng)該在電流互感器輸出端測(cè)量（實(shí)際工作中多在端子箱出進(jìn)行，這樣會(huì)產(chǎn)生誤差，沒有計(jì)及端子箱到互感器輸出端子出電纜）。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)作差動(dòng)保護(hù)回路阻抗測(cè)試時(shí)應(yīng)將差動(dòng)線圈短接。這是因?yàn)?，我們上面說過差動(dòng)保護(hù)的整定一般均以躲過外部故障產(chǎn)生的不平衡電流，而此時(shí)理論上是不產(chǎn)生差動(dòng)電流的，也就是說差動(dòng)回路中不流過差動(dòng)電流，因此差動(dòng)回路的阻抗也可以忽略。
互感器二次負(fù)擔(dān)測(cè)試的示意圖如圖四所示：

圖四 互感器二次負(fù)擔(dān)示意圖
試驗(yàn)時(shí)我們向二次回路分別通入相間電流，測(cè)量電壓。從而計(jì)算出相間阻抗ZAB、ZBC、ZCA。從A相通入單相電流測(cè)量電壓，得出ZAO。于是我們就可以計(jì)算出各相及零相二次負(fù)擔(dān)為：
ZA=ZAB+ZAC-ZBC/2
ZB=ZAB+ZBC-ZCA/2
ZC=ZBC+ZCA-ZAB/2
ZO=ZAO-ZA
二次負(fù)擔(dān)的大小還與故障類型和互感器接線形式有關(guān)，因此進(jìn)行二次負(fù)擔(dān)測(cè)量時(shí)好要考慮固定接線方式的情況下哪種故障類型時(shí)二次負(fù)擔(dān)最大。當(dāng)然，計(jì)算m值時(shí)所用的故障電流也要采用同樣的故障類型。兩者要綜合考慮，總的目的是使互感器工作條件最惡劣。
3.5.分析結(jié)論
在3.3中我們計(jì)算出了勵(lì)磁阻抗，那么更加10％誤差的要求，就可以求出滿足誤差要求的最大的二次允許負(fù)載。在3.4中我們又測(cè)得了互感器的二次實(shí)際負(fù)載。如果實(shí)測(cè)負(fù)載大于允許最大的二次負(fù)載，則互感器誤差不符合要求。反之則符合誤差要求。
如果10％誤差不符合要求一般的做法有：
增大二次電纜界面積（減少二次阻抗）
串接同型同變比電流互感器（減少互感器勵(lì)磁電流）
改用伏安特性較高的繞組（勵(lì)磁阻抗增大）
提高電流互感器變比（增大勵(lì)磁阻抗）
在這里有一點(diǎn)必須明確，上面進(jìn)行的所有計(jì)算均為穩(wěn)態(tài)量的計(jì)算。即使計(jì)算結(jié)果完全符合誤差要求，當(dāng)故障量中暫態(tài)量很大時(shí)，仍然會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。也就是說對(duì)于暫態(tài)飽和和暫態(tài)誤差，上面的計(jì)算是無意義的。因?yàn)閷?duì)于暫態(tài)分量的形式和大小我們無法把握和預(yù)知。對(duì)于由于暫態(tài)分量造成的誤差，一般要采用暫態(tài)特性的互感器以及在保護(hù)中采取相應(yīng)的措施以避免對(duì)保護(hù)動(dòng)作行為的影響。
最后還有一點(diǎn)需要說明，現(xiàn)在我們經(jīng)常會(huì)遇到伏安特性很高的互感器。我們?cè)谶M(jìn)行伏安特性試驗(yàn)時(shí)，現(xiàn)有的儀器根本不能將勵(lì)磁電流升到足夠高的水平。下面是一組實(shí)際測(cè)得的某互感器的伏安特性數(shù)據(jù)：
I(A)0.0150.020.0250.040.08
U(V)7007808209701230
從上表中我們可以看到，勵(lì)磁電流還不到0.1A，電壓就已經(jīng)超過1000V。即使互感器二次額定電流為1A，那么我們考慮到短路電流倍數(shù)，將勵(lì)磁電流升到一個(gè)足夠的值顯然是不可能的。這里不可能有兩個(gè)，一是現(xiàn)有的常用試驗(yàn)儀器的容量不夠；二是考慮到二次回路的耐壓水平也就是2000KV而已，真的通過其它方式將電壓升高，不僅可能造成二次設(shè)備的損壞，而且也并不符合實(shí)際運(yùn)行情況。對(duì)于這種情況，我們其實(shí)并不需要知道某個(gè)我們應(yīng)該計(jì)算的勵(lì)磁電流對(duì)應(yīng)的電壓。這是因?yàn)樵趧?lì)磁特性曲線中，即使互感器已經(jīng)飽和，隨著勵(lì)磁電流的增加，勵(lì)磁電壓也是在增加的（只不過趨于平緩而已），至少是不會(huì)下降的。因此，以上表為例，我們大可以通過短路電流倍數(shù)的計(jì)算確定勵(lì)磁電流值，然后用1230V，甚至是700V作為電壓值進(jìn)行計(jì)算。這顯然是比常規(guī)的算法對(duì)互感器的要求更加苛刻了，因此不會(huì)造成錯(cuò)誤的計(jì)算。而計(jì)算結(jié)果中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，即使是采用這種更加苛刻的算法，這種高伏安特性的互感器允許的實(shí)際二次負(fù)載往往仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實(shí)際負(fù)載。另外我們可以換一個(gè)角度來看這個(gè)問題，其實(shí)勵(lì)磁電壓高，實(shí)際上就是說明互感器的勵(lì)磁阻抗值很大（看一下圖二 電流互感器伏安特性示意圖），那么當(dāng)然其允許的二次負(fù)載也必然很大。

電流互感器的其它相關(guān)知識(shí)
4.1. 繼電保護(hù)應(yīng)采用保護(hù)級(jí)繞組。故障錄波一般應(yīng)單獨(dú)采用保護(hù)級(jí)繞組以防止故障電流大時(shí)出現(xiàn)錄波失真。條件不允許時(shí)可和保護(hù)共用一個(gè)繞組，但要布置在保護(hù)裝置后面。表計(jì)應(yīng)采用測(cè)量計(jì)繞組，一是保證精度，而是在故障時(shí)互感器容易飽和以保護(hù)表計(jì)不損壞。
4.2.電流互感器的布置要把握兩個(gè)原則，一是要防止出現(xiàn)保護(hù)死區(qū)，二是要躲過互感器易發(fā)生故障的部分。為防止死區(qū)，一般要求各種保護(hù)的保護(hù)范圍之間要有交叉，同時(shí)要求電流互感器的一次測(cè)極性端必須安裝咱母線側(cè)。這是因?yàn)榛ジ衅鞫卫@組的排列是以互感器一次極性端為參考的，如果一次極性端放置錯(cuò)誤，那么盡管在二次繞組的分配上考慮到了交叉問題，仍然會(huì)出現(xiàn)保護(hù)范圍的死區(qū)。另外，由于互感器底部最易發(fā)生故障，而母線保護(hù)動(dòng)作停電范圍太大，因此一般要注意母線保護(hù)要盡量躲開互感器底部。
我們可以通過兩個(gè)例子進(jìn)行說明。圖五中表示的為線路保護(hù)的兩個(gè)互感器布置方案。方案一中發(fā)生K1故障時(shí)，線路保護(hù)不能動(dòng)作，但母線保護(hù)能快速切除故障，缺點(diǎn)是停電范圍過大。方案二中，如果K2點(diǎn)發(fā)生故障，線路保護(hù)能快速動(dòng)作跳開斷路器，但不能消除故障。需要啟動(dòng)失靈保護(hù)來切除故障，而失靈保護(hù)帶有延時(shí)且停電范圍同樣過大。因此互感器配置宜選擇方案一。

圖五 互感器繞組布置實(shí)例1
圖六中為考慮互感器內(nèi)部故障保護(hù)避免死區(qū)的情況。圖中所示互感器為U型互感器，其彎曲部分容易與油箱發(fā)生短路故障。 線路保護(hù)與母線保護(hù)的四種配置方案如圖所示。在K點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)：方案一線路保護(hù)切除故障，具有選擇性影響范圍??；方案二，母線保護(hù)切除故障停電范圍大；方案三線路保護(hù)和母線保護(hù)均動(dòng)作切除故障，但母線保護(hù)動(dòng)作擴(kuò)大了停電范圍；方案四，兩套保護(hù)均不動(dòng)作，存在保護(hù)范圍的死區(qū)。因此，應(yīng)該采用方案一。

圖六 考慮到互感器內(nèi)部故障時(shí)的配置實(shí)例
4.3.輔助中間變流器一般要采用降流變流器，因?yàn)橛欣跍p小二次負(fù)擔(dān)。
4.4.失靈保護(hù)一般不用TP,而用P級(jí)互感器。因?yàn)槭ъ`保護(hù)要求電流判別元件動(dòng)作返回均要快速。而TP級(jí)互感器盡管暫態(tài)特性好但電流返回較慢，容易給失靈保護(hù)帶來影響。
4.5.互感器的伏安特性試驗(yàn)除了檢驗(yàn)互感器的勵(lì)磁特性，為10％誤差分析提供數(shù)據(jù)之外。還有一項(xiàng)重要的作用，就是檢查互感器二次繞組有無匝間短路的情況。因?yàn)槿绻ジ衅鞫卫@組發(fā)生匝間短路特別是短路匝數(shù)較少時(shí)，利用測(cè)量直阻的方法是無法檢查出來的。目前唯一可以使用的方法就是測(cè)量互感器伏安特性，然后和出廠報(bào)告以及同類互感器進(jìn)行比較。測(cè)量伏安特性時(shí)必須注意加油要平穩(wěn)，最忌諱有往復(fù)擺動(dòng)現(xiàn)象。因?yàn)檫@時(shí)候互感器的剩磁會(huì)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生很大的影響。如果發(fā)生了擺動(dòng)，應(yīng)將電壓平穩(wěn)降至零然后再重新加壓開始試驗(yàn)。
4.6.我們以5P20，30VA說明常見的對(duì)互感器的標(biāo)識(shí)方法，其中5為準(zhǔn)確級(jí)（誤差極限為5％），P為互感器形式（保護(hù)級(jí)），20為準(zhǔn)確 限值系數(shù)（20倍的額定電流），30VA表示額定二次負(fù)荷（容量）。簡(jiǎn)單的說就是互感器額定二次負(fù)荷為30VA,額定電流下允許二次負(fù)載Zb＝Sb/I2n2。二次額定電流為5A時(shí)，Sb＝25Zb；二次額定電流為1A時(shí)，Sb＝Zb。5P20表示，在20倍的額定電流下互感器誤差不超過5％。
4.7.互感器二次額定電流有1A、5A兩種。根據(jù)4.6的分析我們可以定性的分析得知相同條件下二次額定電流為1A的互感器允許的二次負(fù)載比5A的互感器大。因此對(duì)于新建設(shè)備有條件時(shí)宜選用二次額定電流為1A的互感器。盡量避免一個(gè)變電站內(nèi)同一電壓等級(jí)的設(shè)備出現(xiàn)不同的二次額定電流，以免引起公共保護(hù)（比如母線差動(dòng)保護(hù)）整定的困難。
4.8.電流互感器的選擇一般有如下原則需要遵循:
應(yīng)滿足一次回路的額定電壓、最大負(fù)荷電流及短路時(shí)的動(dòng)、熱穩(wěn)定電流的要求；
應(yīng)滿足二次回路測(cè)量、自動(dòng)裝置的準(zhǔn)確度要求和保護(hù)裝置10％誤差的要求；
應(yīng)滿足保護(hù)裝置對(duì)暫態(tài)特性要求（如500KV保護(hù)）；
用于變壓器差動(dòng)時(shí)，各側(cè)電流互感器的鐵芯宜采用相同的鐵芯型式。各互感器的特性宜相同。以防止區(qū)外故障時(shí)，各互感器特性不一致產(chǎn)生差流，造成誤動(dòng)。

電流互感器類型選擇
為保證保護(hù)裝置的正確動(dòng)作，所選擇的互感器至少要保證在穩(wěn)態(tài)對(duì)稱短路電流的下的誤差不超過規(guī)定值。至于故障電流中的非周期分量和互感器剩磁等問題帶來的暫態(tài)影響，則只能根據(jù)互感器所在系統(tǒng)暫態(tài)問題的嚴(yán)重程度、保護(hù)裝置的特性、暫態(tài)飽和可能引起的后果和運(yùn)行情況進(jìn)行綜合考慮定性分析，至于精確的暫態(tài)特性計(jì)算由于過于復(fù)雜且現(xiàn)場(chǎng)工作情況很難進(jìn)行，因此不進(jìn)行討論。
5.1.330－500KV系統(tǒng)保護(hù)、高壓側(cè)為330－500KV的變壓器保護(hù)用的電流互感器，由于系統(tǒng)一次時(shí)間常熟較大，互感器暫態(tài)飽和較嚴(yán)重，由此可能導(dǎo)致保護(hù)錯(cuò)誤動(dòng)作的后果。因此互感器應(yīng)保證實(shí)際短路工作循環(huán)中不致暫態(tài)飽和，即暫態(tài)誤差不超過規(guī)定值。一般選用TP類互感器，尤其是線路保護(hù)考慮到重合閘的問題，要考慮雙工作循環(huán)的問題，因此推薦使用TPY型。
5.2.220KV系統(tǒng)保護(hù)、高壓側(cè)為220KV的變壓器保護(hù)互感器其暫態(tài)飽和問題及其影響較輕，可按穩(wěn)態(tài)短路條件計(jì)算互感器穩(wěn)態(tài)特性，進(jìn)而選擇互感器。當(dāng)然，為減輕可能發(fā)生的暫態(tài)飽和影響，我們有必要留有適當(dāng)?shù)脑６取?20KV系統(tǒng)保護(hù)的暫態(tài)系數(shù)一般不小于2。
5.3.110KV系統(tǒng)保護(hù)用互感器一般按穩(wěn)態(tài)條件考慮，采用P類互感器。
5.4.高壓母線差動(dòng)保護(hù)用電流互感器，由于母線故障時(shí)故障電流很大，而且外部故障時(shí)流過互感器的電流差別也很大。即使各互感器特性一致，其暫態(tài)飽和的情況也可能差別很大。因此母線差動(dòng)保護(hù)用的電流互感器最好要具有抗暫態(tài)飽和的能力。實(shí)際工程應(yīng)用中，一般按穩(wěn)態(tài)條件選擇互感器，而抗飽和的問題更多的由保護(hù)裝置進(jìn)行處理。
為了保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,必須對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視和測(cè)量.但一般的測(cè)量和保護(hù)裝置不能直接接入一次高壓設(shè)備,而需要將一次系統(tǒng)的高電壓和大電流按比例變換成低電壓和小電流,供給測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置使用.執(zhí)行這些變換任務(wù)的設(shè)備,最常見的就是我們通常所說的互感器.進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換的是電壓互感器(voltage transformer),而進(jìn)行電流轉(zhuǎn)換的互感器為電流互感器(current transformer),簡(jiǎn)稱為CT.本文討論電流互感器的相關(guān)基本知識(shí)。