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電流互感器知識(shí)簡(jiǎn)介
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,zui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.本文將討論電流互感器的相關(guān)基本知識(shí).
1. 電流互感器的基本原理
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—勵(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—勵(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，*。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。考慮到勵(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鐵芯中磁通Фm90度?？梢越普J(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?？梢姡瑘D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zui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zui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。
2. 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。zui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。
3. 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?；ジ衅鞯恼`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zui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zui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。

PSHGC互感器特性綜合測(cè)試儀

PSHGC互感器特性綜合測(cè)試儀產(chǎn)品概述：
PSHGC互感器特性綜合測(cè)試儀是專門為繼電器保護(hù)專業(yè)試驗(yàn)電流互感器、電壓互感器伏安特性、變比測(cè)試及極性判別而設(shè)計(jì)，還可作變壓器極性判別測(cè)試，是一臺(tái)性能價(jià)格比較高的多功能試驗(yàn)儀器。
本儀器采用低耗材料和特殊繞法的升壓器，單片機(jī)微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析和存儲(chǔ)，內(nèi)置微型打印機(jī)，可打印測(cè)試數(shù)據(jù)和曲線，測(cè)量 CT 變比時(shí)，可自動(dòng)計(jì)算出變比值。一人操作即可完成全部測(cè)試工作。本機(jī)具有重量輕、操作方便、其性能*，是現(xiàn)場(chǎng)人員的儀器。
PSHGC互感器特性綜合測(cè)試儀主要功能及特點(diǎn)：
1、PSHGC互感器特性綜合測(cè)試儀接線端子少，接線方式簡(jiǎn)單，方便用戶使用。
2、PSHGC互感器特性綜合測(cè)試儀單機(jī)伏安特性測(cè)試輸出電壓0-1000V、電流0-1；單機(jī)變比測(cè)試zui大輸出電
   流0-600A。
3、PSHGC互感器特性綜合測(cè)試儀全自動(dòng)升壓、升流、描繪伏安特性曲線、計(jì)算變比結(jié)果，省去手動(dòng)調(diào)壓、人工
   記錄、描繪曲線等煩瑣勞動(dòng)，減小勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。
4、PSHGC互感器特性綜合測(cè)試儀不需要外接標(biāo)準(zhǔn)互感器和電壓/電流源即可仿真測(cè)試互感器的角差和比差。
5、PSHGC互感器特性綜合測(cè)試儀功能齊全：可測(cè)試CT/PT伏安特性、變比、極性、角差、比差、5% 、10%的
   誤差曲線、二次側(cè)回路、二次交流耐壓和退磁等實(shí)驗(yàn)。
6、PSHGC互感器特性綜合測(cè)試儀大屏幕中文液晶顯示，直觀方便。
7、PSHGC互感器特性綜合測(cè)試儀自帶微型快速打印機(jī)，可現(xiàn)場(chǎng)打印曲線圖及測(cè)試數(shù)據(jù)。
8、PSHGC互感器特性綜合測(cè)試儀采用進(jìn)口光電旋轉(zhuǎn)編碼器，操作簡(jiǎn)單方便。
9、PSHGC互感器特性綜合測(cè)試儀大容量存儲(chǔ)器，可保存1000組測(cè)試數(shù)據(jù)，掉電不丟失。
10、PSHGC互感器特性綜合測(cè)試儀USB通信接口，可連接筆記本電腦進(jìn)行試驗(yàn)。
11、PSHGC互感器特性綜合測(cè)試儀體積小，重量輕，方便流動(dòng)試驗(yàn)。