電流互感器原理

　　電磁式電流互感器原理

　　電流互感器的主要所用是用來將交流電路中的大電流轉(zhuǎn)換為一定比例的小電流（我國標(biāo)準(zhǔn)為5安倍），以供測(cè)量和繼電保護(hù)只之用。大家應(yīng)該知道在發(fā)電、變電、輸電、配電過程中由于用電設(shè)備的不同，電流往往從幾十安到幾萬安都有，而且這些電路還可能伴隨高壓。那么為了能夠?qū)@些線路的電路進(jìn)行監(jiān)控、測(cè)量，同時(shí)又要解決高壓、高電流帶來的危險(xiǎn)，這時(shí)就需要用到電流互感器了。有些人可能見過電工用的鉗形表，這是一種用來測(cè)量交流電流的設(shè)備，它那個(gè)“鉗”便是穿心式電流互感器。

　　電流互感器

　　電流互感器的結(jié)構(gòu)如下右圖所示，可用它擴(kuò)大交流電流表的量程。在使用時(shí)，它的原線圈應(yīng)與待測(cè)電流的負(fù)載線路相串聯(lián)，副邊線圈則與電流表串接成閉合回路，如圖中右邊的電路圖所示。

　　電流互感器的原線圈是用粗導(dǎo)線繞成，其匝數(shù)只有一匝或幾匝，因而它的阻抗極小。原線圈串接在待測(cè)電路中時(shí)，它兩端的電壓降極小。副線圈的匝數(shù)雖多，但在正常情況下，它的電動(dòng)勢(shì)E2并不高，大約只有幾伏。

　　1普通電流互感器結(jié)構(gòu)原理

　　電流互感器的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)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)(N1)較少，直接串聯(lián)于電源線路中，一次負(fù)荷電流()通過一次繞組時(shí)，產(chǎn)生的交變磁通感應(yīng)產(chǎn)生按比例減小的二次電流()；二次繞組的匝數(shù)(N2)較多，與

　　儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負(fù)荷(Z)串聯(lián)形成閉合回路，見圖1。

　　互感器原理電流互感器結(jié)構(gòu)及原理

　　圖1普通電流互感器結(jié)構(gòu)原理圖

　　由于一次繞組與二次繞組有相等的安培匝數(shù)，I1N1=I2N2，電流互感器額定電流比：。電流互感器實(shí)際運(yùn)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(gè)短路運(yùn)行的變壓器。

　　穿心式電流互感器結(jié)構(gòu)原理

　　穿心式電流互感器其本身結(jié)構(gòu)不設(shè)一次繞組，載流(負(fù)荷電流)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)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，見圖2。

　　互感器原理電流互感器結(jié)構(gòu)及原理

　　穿心式電流互感器結(jié)構(gòu)原理圖

　　由于穿心式電流互感器不設(shè)一次繞組，其變比根據(jù)一次繞組穿過互感器鐵心中的匝數(shù)確定，穿心匝數(shù)越多，變比越?。环粗?，穿心匝數(shù)越少，變比越大，額定電流比：?！?

　　式中I1——穿心一匝時(shí)一次額定電流；

　　n——穿心匝數(shù)。

　　3特殊型號(hào)電流互感器

　　3.1多抽頭電流互感器。這種型號(hào)的電流互感器，一次繞組不變，在繞制二次繞組時(shí)，增加幾個(gè)抽頭，以獲得多個(gè)不同變比。它具有一個(gè)鐵心和一個(gè)匝數(shù)固定的一次繞組，其二次繞組用絕緣銅線繞在套裝于鐵心上的絕緣筒上，將不同變比的二次繞組抽頭引出，接在接線端子座上，每個(gè)抽頭設(shè)置各自的接線端子，這樣就形成了多個(gè)變比，見圖3。

　　互感器原理電流互感器結(jié)構(gòu)及原理

　　圖3多抽頭電流互感器原理圖

　　互感器原理電流互感器結(jié)構(gòu)及原理

　　例如二次繞組增加兩個(gè)抽頭，K1、K2為100/5，K1、K3為75/5，K3、K4為50/5等?！瞉此種電流互感器的優(yōu)點(diǎn)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。

　　3.2不同變比電流互感器。這種型號(hào)的電流互感器具有同一個(gè)鐵心和一次繞組，而二次繞組則分為兩個(gè)匝數(shù)不同、各自獨(dú)立的繞組，以滿足同一負(fù)荷電流情況下不同變比、不同準(zhǔn)確度等級(jí)的需要，見圖4。

　　互感器原理電流互感器結(jié)構(gòu)及原理

　　圖4不同變比電流互感器原理圖

　　例如在同一負(fù)荷情況下，為了保證電能計(jì)量準(zhǔn)確，要求變比較小一些(以滿足負(fù)荷電流在一次額定值的2/3左右)，準(zhǔn)確度等級(jí)高一些(如1K1、1K2為200/5、0.2級(jí))；而用電設(shè)備的繼電保護(hù)，考慮到故障電流的保護(hù)系數(shù)較大，則要求變比較大一些，準(zhǔn)確度等級(jí)可以稍低一點(diǎn)(如2K1、2K2為300/5、1級(jí))。

　　3.3一次繞組可調(diào)，二次多繞組電流互感器。這種電流互感器的特點(diǎn)是變比量程多，而且可以變更，多見于高壓電流互感器。其一次繞組分為兩段，分別穿過互感器的鐵心，二次繞組分為兩個(gè)帶抽頭的、不同準(zhǔn)確度等級(jí)的獨(dú)立繞組。一次繞組與裝置在互感器外側(cè)的連接片連接，通過變更連接片的位置，使一次繞組形成串聯(lián)或并聯(lián)接線，從而改變一次繞組的匝數(shù)，以獲得不同的變比。帶抽頭的二次繞組自身分為兩個(gè)不同變比和不同準(zhǔn)確度等級(jí)的繞組，隨著一次繞組連接片位置的變更，一次繞組匝數(shù)相應(yīng)改變，其變比也隨之改變，這樣就形成了多量程的變比，見圖5(圖中虛線為電流互感器一次繞組外側(cè)的連接片)。

　　互感器原理電流互感器結(jié)構(gòu)及原理

　　帶抽頭的二次獨(dú)立繞組的不同變比和不同準(zhǔn)確度等級(jí)，可以分別應(yīng)用于電能計(jì)量、指示儀表、變送器、繼電保護(hù)等，以滿足各自不同的使用要求。（）例如當(dāng)電流互感器一次繞組串聯(lián)時(shí)(圖5a)，1K1、1K2，1K2、1K3，2K1、2K2，2K2、2K3為300/5，1K1、1K3，2K1、2K3為150/5；當(dāng)電流互感器一次繞組并聯(lián)時(shí)(圖5－5b)，1K1、1K2，1K2、1K3，2K1、2K2，2K2、2K3為600/5，1K1、1K3，2K1、2K3為300/5。其接線圖和準(zhǔn)確度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)在銘牌上或使用說明書中。

　　零序電流互感器原理

　　電子式電流互感器原理

　　一種裝置，由連接到傳輸系統(tǒng)和二次轉(zhuǎn)換器的一個(gè)或多個(gè)電壓或電流傳感器組成，用以傳輸正比于被測(cè)量的量，供給測(cè)量?jī)x器、儀表和繼電保護(hù)或控制裝置。在數(shù)字接口的情況下，一組電子式互感器共用一臺(tái)合并單元完成此功能，主要包含電壓傳感器與電流傳感器。

　　單獨(dú)用于測(cè)量電流的電子式互感器就稱為電子式電流互感器。

　　電子式電流互感器可分為以下幾類:

　　(1)光學(xué)電流互感器。是指采用光學(xué)器件作被測(cè)電流傳感器，光學(xué)器件由光學(xué)玻璃、全光纖等構(gòu)成。傳輸系統(tǒng)用光纖，輸出電壓大小正比于被測(cè)電流大小。由被測(cè)電流調(diào)制的光波物理特征，可將光波調(diào)制分為強(qiáng)度調(diào)制、波長(zhǎng)調(diào)制、相位調(diào)制和偏振調(diào)制等。

　　(2)空心線圈電流互感器。又稱為Rogowski線圈式電流互感器?？招木€圈往往由漆包線均勻繞制在環(huán)形骨架上制成，骨架采用塑料、陶瓷等非鐵磁材料，其相對(duì)磁導(dǎo)率與空氣的相對(duì)磁導(dǎo)率相同，這是空心線圈有別于帶鐵心的電流互感器的一個(gè)顯著特征。

　　(3)鐵心線圈式低功率電流互感器(LPCT)。它是傳統(tǒng)電磁式電流互感器的一種發(fā)展。其按照高阻抗電阻設(shè)計(jì)，在非常高的一次電流下，飽和特性得到改善，擴(kuò)大了測(cè)量范圍，降低了功率消耗，可以無飽和的高準(zhǔn)確度測(cè)量高達(dá)短路電流的過電流、全偏移短路電流，測(cè)量和保護(hù)可共用一個(gè)鐵心線圈式低功率電流互感器，其輸出為電壓信號(hào)。

　　電容式互感器

　　電容式電壓互感器利用若干個(gè)電容器串聯(lián)，利用電容器串聯(lián)分壓的原理（等同于電阻串聯(lián)分壓），抽取某個(gè)電容器上的電壓，再經(jīng)變壓器變壓，以電容比換算出電壓比。