电流互感器的使用.docx
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电流互感器的使用
电流互感器的使用
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电流互感器倘若二次发生开路，一次电流将全部用于激磁，使铁芯严重饱和。
交变的磁通在二次线圈上将感应出很高的电压，其峰值可达几千伏甚至上万伏，这么高的电压作用于二次线圈及二次回路上，将严重威胁人身安全和设备安全，甚至线圈绝缘因过热而烧坏，保护可能因无电流而不能反映故障，对于差动保护和零序电流保护则可能因开路时产生不平衡电流而误动作。
所以《安规》规定，电流互感器在运行中严禁开路。
互感器选用的额定容量应大于负荷阻抗
互感器在使用调试过程中，时有反馈信息：
“电流表指示与实际电流偏差较大”，进而怀疑“互感器质量有问题”，究竟其原因：
“设计选用额定容量偏小，总符合阻抗大于额定容量，实非互感器质量问题引起。
”
为明确起见，现距离说明：
某配电装置，如在现场或中央两处测量和计量，导线截面2.5mm2，相距70米。
应选用互感器额定容量将不相同（忽略接触电阻）
导线长度
二次电流
仪表名称
3（中央）
60（现场）
1
5
1
5
测量导线
0.042
1.05
0.84
21
电流表
0.4
0.4
0.4
0.4
功率因数表
0.5
0.5
0.5
0.5
电度表
1.5
1.5
1.5
1.5
负荷容量
2.44
3.45
3.25
23.4
互感器容量
2.5
5
5
30
上表摘录的数据祥见下面表1和表2
表1
测量回路的功耗（VA）/电阻（Ω）
电线截面
二次电流
传输距离（M）
1
2
5
8
10
1.5
1
0.023
0.023
0.49
0.49
0.117
0.117
0.187
0.187
0.234
0.234
5
0.58
1.17
2.93
4.68
5.85
2.5
1
0.014
0.014
0.028
0.028
0.071
0.071
0.112
0.114
0.14
0.142
5
0.35
0.7
1.76
2.81
3.51
4
1
0.009
0.009
0.018
0.018
0.044
0.044
0.071
0.071
0.088
0.088
5
0.22
0.44
1.10
1.76
2.19
6
1
0.006
0.006
0.012
0.012
0.029
0.029
0.468
0.468
0.058
0.058
5
0.15
0.29
0.73
1.17
1.46
10
1
0.004
0.004
0.007
0.007
0.018
0.018
0.028
0.028
0.035
0.035
5
0.18
0.18
0.44
0.7
0.88
表2
常见仪表功耗一览表（参考值）
仪表名称
仪表型号
每个电流线圈
内阻（Ω）
功耗（VA）
个数
数显电流表
单相
CL48、CL72、CL80、CL96、CL96B、CL42、CL46、CL16
＜0.0015
＜0.05
1
三相
CL72、CL80、CL96、CL42
3
可编程数显表
单相
PZ72、PZ80、PZ96、PZ96B、PZ16、PZ42、PZ46
1
三相
PZ80、PZ96、PZ42
3
熟显功率表
CL72、CL80、CL96、CL96B、CL42、CL46、CL16
PZ96、PZ42、PZ46、PZ16
2
功能因数表
1
多功能电力仪表
ACR系列
3
指针式电流表
整流系
42L、6L、63L、45L
0.2-0.4
1
电磁系
1T1、63T
0.6-1.2
1
指针式功率表
整流系
42L、6L、63L、45L
0.25-0.6
1
2
3
电动系
1D5、63D
＜6
指针式功率因数表
整流系
42L、6L、63L、45L
0.4-0.8
1
电动系
1D1
＜6
电度表
单相
DD862
1-2
1
三相三线
DS862、864、DX865、863
0.3-1
2
三相四线
862、864、DX862、864
0.6-1
3
BD系列电量变送器
BD-AI（A13）
＜0.0015
＜0.05
1（3）
BD-3P（4P）
＜0.0015
＜0.05
2（3）
BD-3P/Q/I
＜0.0015
＜0.05
2
BD-PF
＜0.0015
＜0.05
1
附录2
电工测量和计量仪表与互感器间准确级配置
测量仪器
通常电压表、电流表、功率表准确级为1.5~2.5级；频率表为0.5级；与仪表连接的分流器，附加电阻，电量变送器为0.5级。
相配置的互感器准确级，如仅作电压，电流测量用，一般不低于1级，非重要回路电流表（2.5级），可使用3级；如组合使用，应不低于回路内仪表的最高准确级。
计量仪表
根据《电能计量装置管理规定》（DL448-91）的有关规定
电能计量装置分类
有功电能表准确级
无功电能表准确级
电压互感器准确级
电流互感器准确级
Ⅰ
0.5
2.0
0.2
0.2或0.2s
Ⅱ
1.0
2.0
0.2
0.2或0.2s
Ⅲ
1.0
2.0
0.2
0.2或0.5s
Ⅳ
2.0
3.0
0.5
0.2或0.5s
上表中电能计量装置分类系根据用电量和重要程度划分：
电能计量装置分类
月平均用电量
变压器容量（kVA）
发电机容量
其他规定
Ⅰ
≥100
≥2000（高压）
≥10
跨省电网
Ⅱ
≥10
≥315（高压）
≤10
总厂用电线路
Ⅲ
≤10
≤315（低压）
省内电网110kV及以上有功电量平衡考核
Ⅳ
≤315（低压）
企业内部指标分析用
附录3
为什么推荐选用规格为1A的电流互感器
国际GB1208-1997《电流互感器》第4.2.2项中规定，额定二次电流标准值为1A、2A和5A，优先值为5A。
当传输距离较大时，1A和5A相比有较多优点：
◆线路功耗降低，线路功率与通过电流平方成正比，二次电流为1A的互感器和5A相比降低功耗25倍，即1A的功率仅5A的4%，在设计1A系统时，一般需要计算测量和保护仪表的阻抗（忽略接触电阻）
测量线路的功耗（VA）
电线截面（mm2）
二次电流（A）
传输距离（m）
1
2
5
8
10
1.5
1
0.023
0.048
0.117
0.187
0.234
5
0.58
1.17
2.93
4.68
5.85
2.5
1
0.014
0.028
0.07
0.112
0.14
5
0.35
0.70
1.76
2.81
3.51
4
1
0.009
0.018
0.044
0.070
0.088
5
0.22
0.44
1.0
1.76
2.19
◆传输距离加大：
电流互感器二次负荷计算公式S=I2Z，在相同负载下，二次电流为1A互感器的传输距离是5A的25倍，这样可避免选5/1A中间互感器或选用大容量互感器。
不同额定容量时的传输距离（m）
额定容量（VA）
电流规格（A）
传输距离（m）
1
1.5
2.5
4
1.5
1
69
108
178
277
5
2.8
4.3
7.1
11.1
2.5
1
138
216
356
554
5
5.5
8.6
14
22.2
10
1
276
432
712
1108
5
11
17
28.5
44.3
◆电线截面减小：
大中型工厂，当仪表和互感器安装距离较远（例如80米），从表2可以看出，当选用5A、10VA互感器，电线截面经计算需8mm2，如选用1A、2.5VA互感器，电线截面仅需1.5mm2
目前随着计算机和数控仪表的普及和发展，额定二次电流为1A及以下规格的电流互感器选型已较普遍。
穿芯式电流互感器的正确使用
摘要：
穿芯式电流互感器是一种常见的电工器件，因其接线简单，安装方便，广泛应用于计量、检测及保护线路中，但在使用中稍不注意，就能引起极大的误差而造成计量不准，保护失灵，甚至发生电气事故，这与电流互感器的安匝容量有关。
1 事故现象
河北临漳县电镀厂有三台电动机其型号规格为Y180M--422kW，配用LMZ1-0.5、100/5，300安匝电流互感器，电流表为0～100A。
在实际运行中发现电流值总是很小，约27A左右，用钳型电流表测得一次侧实际工作电流为82A，两者明显不相符，而且三台电动机情况基本类似，我们对一台电动机更换了电流互感器、二次线路、电流表，情况依然。
2 事故分析
仔细分析，我们发现一个共同规律，一、二次侧检测、计量电流都是将近相差三倍，这才引起我们的警觉，仔细查看互感器铭牌，才发现忽略一个重要的问题：
安匝容量，注明300安匝，故用于100/5线路中，就应该绕三次，而不应该是常规的一匝穿芯。
3 事故处理
我们将一次线路在互感器上绕了三圈，检测电流为81A，一次线路用钳型电流表测为82A，两者基本相符。
这说明我们不应忽略这个问题。
穿芯式电流互感器是一种常见的电工器件，因其接线简单，安装方便，广泛应用于计量、检测及保护线路中，但在使用中稍不注意，就能引起极大的误差而造成计量不准，保护失灵，甚至发生电气事故，这与电流互感器的安匝容量有关。
所谓安匝容量，系指电流互感器一次侧单心穿线时的最大额定电流值，也即额定电流与穿芯匝数的积。
如型号为LMZJ--0.5、400安匝，即一次侧单匝穿芯，最大电流为400A，如采用两匝穿绕，则原边额定电流为200A，它与检测电流常配合使用，既表示了电流互感器一次侧的额定电流工作范围，也暗示了接线方式。
如果忽略了这个问题，就会出现以上难以预料的问题。
22.>在使用穿芯式电流互感器时，怎样确定穿芯匝数?
答案：
（1）根据电流互感器铭牌上安（培）和匝数算出电流互感器设计的安匝数；
（2）再用设计安匝数除以所需一次安（培）数，得数必须是整数，即为穿芯匝数；
（3）一次线穿过电流互感器中心孔的次数，即为匝数。
5.>如何用直流法测定电流互感器的极性?
答案：
（1）将电池“＋”极接电流互感器的“L1”，“－”极与“L2”连接。
（2）将直流毫安表的“＋”极接电流互感器的“K1”，“－”极与“K2”连接。
（3）在电池开关合上或直接接通一刻，直流毫安表正指示，电池断开的一刻毫安表应反指示，则为电流互感器极性正确。
10.>测量用电流互感器的接线方式有哪几种?
答案：
测量用电流互感器的接线方式有：
（1）不完全星形接法。
（2）三相完全星形接法。
24.>如何正确地选择电流互感器的变比?
答案：
选择电流互感器，应按其长期最大的二次工作电流I2来选择其一次额定电流I1n，使I1n≥I2，但不宜使电流互感器经常工作在额定的一次电流的以下，并尽可能使其工作在一次额定电流的以上。
25.>简述电流互感器的工作原理是什么?
答案：
当电流互感器一次绕组接入电路，流过负荷电流I1，产生与I1相同频率的交变磁通。
它穿过二次绕组产生感应电动势E2，由于二次为闭合回路，故有电流I2流过，并产生交变磁通2，1和2通过同一闭合铁芯，合成磁通0，0的作用使在电流交换过程中，将一次绕组的能量传递到二次绕组。
28.>影响电流互感器误差的主要因素有哪些?
答案：
影响电流互感器误差的主要因素有：
（1）当一次电流超过额定值数倍时，电流互感器则工作在磁化曲线的非线性部分，电流的比差和角差都将增加。
（2）二次回路阻抗Z2增大，使比差增大；功率因数cos的降低使比差增大，而角差减小。
（3）电源的频率对误差影响一般不大，当频率增加时，开始时误差有点减小，而后则不断增大。
31.>选择电流互感器时，应根据哪几个主要参数?
答案：
应选择电流互感器的以下几个主要参数：
（1）额定电压。
（2）准确度等级。
（3）额定一次电流及变比。
（4）二次额定容量。
32.>简述电流互感器的基本结构。
答案：
电流互感器的基本结构是由两个互相绝缘的绕组与公共铁芯构成，与电源连接的绕组叫一次绕组，匝数很少；与测量表计、继电器等连接的绕组叫二次绕组，匝数较多。
34.>电流互感器的误差有哪几种，是如何定义的?
答案：
电流互感器的误差分为电流的比差和角差。
比差：
式中Ke--额定电流比；
I1--一次电流值；
I2--二次电流值。
角差：
电流互感器二次电流逆时针旋转180°后与一次电流相量之间的夹角，并规定旋转后的超前时，误差为正，反之为负。
37.>测量用电流互感器至电能表的二次导线的材料和截面有何要求?
答案：
（1）二次导线应采用铜质单芯绝缘线。
（2）二次导线截面积应按电流互感器额定二次负荷计算确定，至少应不小于4mm2。
44.>何谓电流互感器的额定容量?
答案：
电流互感器的额定容量是二次额定电流In通过二次额定负荷Z2时所消耗的视在功率Sn。
即
Sn＝I2n｜Z2
51.>如何根据电流互感器的额定二次容量计算其能承担的二次阻抗?
答案：
电流互感器能承担的二次阻抗应根据下式计算
二次阻抗
式中Sn--二次额定容量（V•A）；
In--二次额定电流（一般为5A）。
52.>运行中的电流互感器误差的变化与哪些工作条件有关?
答案：
运行中的电流互感器误差与一次电流、频率、波形、环境温度的变化及二次负荷的大小和功率因数等工作条件有关。
53.>电流互感器的额定电压是什么含义?
答案：
（1）该电流互感器只能安装在小于和等于额定电压等级的电力线路中。
（2）说明该电流互感器一次绕组的绝缘强度。
55.>互感器轮换周期是怎样规定的?
答案：
互感器的轮换周期是：
（1）高压互感器至少每10年轮换一次（可用现在检验代替轮换）。
（2）低压电流互感器至少每20年轮换一次。
正确穿绕的方法
我们首先应根据负荷的大小确定互感器的倍率，然后将一次线按要求从互感器的中心穿绕，注意不能以绕在外圈的匝数为绕线匝数，应以穿入电流互感器内中的匝数为准。
如最大变流比为150/5的电流互感器，其一次最高额定电流为150A,如需作为50/5的互感器来用，导线应穿绕150/50=3匝，即内圈穿绕3匝，此时外圈为仅有2匝（即不论内圈多少匝，只要你是从内往外穿，那么外圈的匝数总是比内圈少1匝的，当然如果导线是从外往内穿则反之），此时若以外圈匝数计，外圈3匝则内圈实际穿芯匝数为4匝，变换的一次电流为150/4=37.5A，变成了37.5/5的电流互感器，倍率为7.5，而在抄表中工作人员是以50/5、倍率为10的电流互感器来计算电度的，其误差为：
（10-7.5）/7.5=0.33即多计电度33%。
变比与匝数的换算
有的电流互感器在使用中铭牌丢失了，当用户负荷变更须变换电流互感器变比时，首先应对互感器进行效验，确定互感器的最高一次额定电流，然后根据需要进行变比与匝数的换算。
如一个最高一次额定电流为150A的电流互感器要作50/5的互感器使用，换算公式为
一次穿芯匝数=现有电流互感器的最高一次额定电流/需变换互感器的一次电流=150/5=3匝
即变换为50/5的电流互感器，一次穿芯匝数为3匝。
可以以此推算出最高一次额定电流，如原电流互感器的变比为50/5，穿芯匝数为3匝，要将其变为75/5的互感器使用时，我们先计算出最高一次额定电流：
最高一次额定电流=原使用中的一次电流×原穿芯匝数=50×3=150A,变换为75/5后的穿芯匝数为150/75=2匝
即原穿芯匝数为3匝的50/5的电流互感器变换为75/5的电流互感器用时，穿芯匝数应变为2匝。
再如原穿芯匝数4匝的50/5的电流互感器，需变为75/5的电流互感器使用，我们先求出最高一次额定电流为50×4=200A，变换使用后的穿芯匝数应为200/75≈2.66匝，在实际穿芯时绕线匝数只能为整数，要么穿2匝，要么穿3匝。
当我们穿2匝时，其一次电流已变为200/2=100A了，形成了100/5的互感器，这就产生了误差，误差为（原变比—现变比）/现变比=（15—20）/20=--0.25即—25%，也就是说我们若还是按75/5的变比来计算电度的话，将少计了25%的电量。
而当我们穿3匝时，又必将多计了用户的电量。
因为其一次电流变为200/3=66.66A，形成了66.6/5的互感器，误差为（15—13.33）/13.33=0.125即按75/5的变比计算电度时多计了12.5%的电度。
所以当我们不知道电流互感器的最高一次额定电流时，是不能随意的进行变比更换的，否则是很有可能造成计量上的误差的。
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