电流互感器工作原理

电流互感器工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

电流互感器

1、原理

一次电流I １流过一次绕组，建立一次磁动势 （N 1I 1），亦被称为一次安匝，其中N 1为一次绕组的匝数；一次磁动势分为两部分，其中小一部分用于励磁，在铁心中产生磁通，另一部分用来平衡二次磁动势（N 2I 2），亦被称为二次安匝，其中N 2为二次绕组的匝数。励磁电流设为I 0，励磁磁动势（N 1I 0），亦被称为励磁安匝。平衡二次磁动势的这部分一次磁动势，其大小与二次磁动势相等，但方向相反。磁势平衡方程式如下：

120121I N I N I N •••

+=

在理想情况下，励磁电流为零，即互感器不消耗能量，则有

12120I N I N ••

+=

若用额定值表示，则

1212

N N I N I N ••

=-

其中1N I •

，2N I •

为一次、二次绕组额定电流。

额定一次、二次电流之比为电流互感器额定电流比，

12N

N N

I K I =

P 1 1I •

P 2

2

I •

Z B

电流互感器工作原理

E 2

11I N •

22I N •

22I N •

-01I N •

电流互感器的等值电路如下图所示：

Z 1

Z 2

1

I •

' 2I •

0I •

' Z M ' 2U •

Z B

'

1

E •

2E •

根据电工原理，励磁电流在铁心中建立主磁通，它穿过一次、二次绕组的全部线匝。由于互感器铁心有磁滞和涡流损耗，励磁电流的一部分供给这些损耗，称为有功部分，另一部分用于励磁，称为无功部分。所以励磁电流与主磁通相差ϕ角，这个角称为铁损角。主磁通在二次绕组中感应出电动势2E •

，相位相差90︒（滞后）；则：

222()B E I Z Z ••

=+

式中 Z 2---二次绕组的内阻抗，

Z 2= R 2 +ｊＸ2

Z B ―――二次负荷，Z B ＝R Ｂ +ｊＸＢ

二次电流的相位滞后于二次感应电动势α角。

22arctan B

B

X X R R α+=+

一次电流1I •

是（2I •

-）和

I •

之和，一次电流与（2I •

-）相差δ角。

可见由于励磁电流0I •

的存在，一、二次电流在变换的大小和相位上都存在差别，这就是互感器的误差。

特别要注意，电流互感器在运行中不允许开路，如果二次开路，二次电流2I •

为零，一次安匝全部用于励磁，铁心高度饱和，励磁磁

通由正弦波变为平顶波，二次感应电动势变为峰值很高的尖顶波，对人身和设备将造成危害。

二、电流互感器的分类

1、分类

2、电流互感器型号组成

特殊使用环境代号

电压等级

设计序号 产品型号字母

下表为部分电流互感器型号代表字母表

电流互感器型号代表字母及涵义

特殊使用环境代号主要有以下几种：

GY----高原地区使用；

W---污秽地区使用（W 1 、W 2 、W 3对应污秽等级为Ⅱ、Ⅲ、

Ⅳ）；

TA----干热带地区使用； TH----湿热带地区使用。 三、电流互感器的电气特性 1、术语

A 、额定电流：电流互感器的误差性能、发热性能和过流性能都是以额定电流为基数作出的相应规定的。对一、二次绕组而言，就是额定一、二次电流。电力系统额定二次电流一般为1A 、5A 。

B 、额定电流比：额定一、二次电流之比 K N =12N

N

I I

C 、额定二次负荷；确定互感器的准确级所依据的二次负荷。通常以视在功率VA 表示。 S N =

22N

B I

Z

2、电流互感器的误差特性 2．1误差的定义

A 、电流误差

GB1208-87对电流误差的定义是

21

1

100%N K I I I γ-=⨯

从电流互感器的原理知道，由于励磁电流的存在，二次电流乘以额定电流比总是小于实际一次电流，所以电流互感器的误差总是负值，只有采取了补偿以后，才可能出现正值电流误差。

B 、相位误差

GB1208-87对相位误差的定义是：电流互感器的一次、二次电流相量的相位之差。从电流互感器相量图中可以看出，相位差是二次电流反转180︒后与一次电流的相角之差。二次电流相量反转180︒后超前于一次电流相量时，相位差为正值，通常以“分”或“厘弧度”表示。

1弧度（rad ）=100厘弧度（crad ）=3438分

特别注意相位差的定义只是在电流为正弦波形时是正确的。 C 、复合误差

当电流互感器通过很大电流时，铁心的磁通密度很高，励磁电流的波形畸变，二次电流也不再是正弦波，这时需要引入复合误差的概念。

GB1208-87对复合误差的定义是：在稳态时下列两个值之差的有效值为复合误差

1） 一次电流瞬时值

2） 二次电流瞬时值与额定电流比的乘积。 复合误差以下式计算：

1

100

%I ε=