电流互感器变比及准确级计算与选择

电流互感器变比及准确级计算与选择

发表时间：2018-09-12T10:10:22.210Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第12期作者：李渊

[导读] 在电流互感器的变比中，要根据不同需求来选用合适的变比从而确定互感器的工作范围。

摘要：电流互感器变比的选择是目前较为普遍的一个问题，通过电流互感器的具体应用来选择合适的变比是一项十分复杂的工作，本文对电流互感器的变比和准确级进行简单概述，以供参考

关键词：电流互感器；变比；准确级

引言

在电流互感器的变比中，要根据不同需求来选用合适的变比从而确定互感器的工作范围，同时也要依照不同的工作需求来讲电流互感器的相关额定数据进行调整，使整个测量以及保护工作能够顺利进行。

1电流互感器的基本构成与类别

电流互感器的基本作用是接在线路上用来改变线路的电流大小，电流互感器在使用时一次绕组接在线路上，二次绕组接电气仪表，所以在测量高压线路时，初级线圈上的电压再高也不会对操作人员和仪表产生什么危险，因为次级上的电压很低。电流互感器用来改变电流，所以其主要参数就是电流比，一次电流与二次电流之间的比值叫做实际电流比，一般用字母K来表示，K=I1/I2。为了保证生产和使用方便，电流互感器的一次和二次电流都有规定的标准，在额定标准下电流互感器可以长时间稳定运行，电流互感器的二次测电流始终是1A （5A），一般电流互感器的变比为X/1（5），X就是需要选择的数字，1（5）这个数值是一个固定数值，实际作用就是把电流变成1A （5A）的电流。需要注意的是实际电流不能大于电流互感器的额定数值，例如实际是100A的电流，最好不要选择100/1（5）的电流互感器，可以选择150/1（5）的来使用，同时也不能比实际电流大太多，一般将这个数值控制在实际电流的1.5倍之内就可以。

通过对电流互感器的具体应用来研究，得出两个大类别，分别为保护用电流互感器和测量用电流互感器。保护用电流互感器只在电流产生故障时才会起到作用，因此对其要求为绝缘效果要好，做到足够安全，同时必须要有很大的准确限制系数，不能电流稍有变化就断电保护，这样会影响到电力工作的顺利进行，同时由于其工作条件较为极端，所以为了保证工作质量，必须要有很好的热稳定性和动稳定性。而测量用电流互感器主要工作范围是测量高压线上的电流及其功率，利用其绝缘和隔离的作用来保证测量人员的安全，因此对测量用电流互感器的要求主要是必须保证其测量的数据精确，所以相关的保安系数FS要足够小，同时也要有一个标准统一的测量精度，以供将测量数据进行比对，同时必须做到绝缘以保证人员的安全。

2保护用和测量用电流互感器变比和选取

2.1保护用电流互感器的准确级

用于保护作用的电流互感器与测量用的电流互感器的工作范围与参数设置都不相同，保护用电流互感器要与继电保护装置进行配合，一旦线路发生段路过载等事故发生时，电流互感器就会给继电保护装置传递一个信号从而切断有故障的电路，起到保护电力系统安全的作用，电流互感器在这一工作条件下，需要的精确度比较小，短路电流很大，达到了额定电流的十几倍，主要目的就是切断电源来保护整体电路。从原则上讲，电流互感器本身就是个比较特别的变压器，需要一定限度的负荷电压来保证其工作，保护用的电流互感器一次电流较小的时候，二次电流的变化是符合线性的，而当一次电流增加到一定程度时，互感线中心的磁密性则会大幅升高，由于磁铁材料的非线性，即使一次电流是理想的正弦波，二次电流也不会是规则的正弦，其波形会呈现出尖顶状。

在旧的国家标准中，电流互感器的保护级为3级、B级和D级，3级和B级大多数用作过流保护中，而D级一般用于差动保护，保护用的电流互感器一般有以下几种类别，分别为稳态下的P、TPS级和有暂态特性要求的TPX、TPY、TPZ这两大类，P级一般分为5P和10P这两种，规定了稳态对称一次电流下的符合误差，5P则是电流互感器的准确级允许误差为百分之五，10P同理，根据实际情况的需要，保护工作大致分为电流速断保护，过流保护和差动保护。P级主要的两个参数是二次负荷以及准确限制系数，而标准的准确限制系数通常是5、10、15、20、30等，准确限制系数通常被标注在其准确级之后，例如20VA，5P15就表示电流互感器二次接入额定20VA的电流下，当一次电流达到额定电流的十五倍以上时，其负荷误差不能大于百分之五。

2.2测量用电流互感器的准确级

测量用的电流互感器准确级为0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0以及特殊用途的0.2S和0.5S级，在测量交变电流的大电流时，为了方便二次仪表的测量需要将电流转变为统一的电流，同时由于线路上的电压十分高，直接测量是十分危险的，电流互感器在这就起到了变流以及电气隔离的作用。电流互感器既是电力系统中的测量仪表，同时也承担了继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器。在正常工作时电流互感器二次侧处于接近短路的状态，他的输出电压十分微弱，在设备运行时如果二次绕组开路或一次绕组流过异常电流都会在二次侧产生数千甚至上万伏的过电压，这种现象给而此系统绝缘造成一定的危害，同时也有可能使电流互感器过激而烧毁，严重的甚至能危及到人员的安全。

测量用电流互感器与保护用的不同，其二次绕组主要负责保证负荷电流在正常额定电流内的测量精度准确，而保护用的在面对短路尹启的故障时，就算电流瞬间增加到了一定程度，也能维持其相对的测量精度，保证误差始终在能够控制的范围内，从而让继电装置能够正常工作。测量用电流互感器的二次绕组准确等级的表示方法与保护二次绕组的准确等级有所不同，但是其工作原理都是一样的，测量是通过电流互感器的电磁感应在电流表上显示电流大小，保护用是当电流过大时通过中间继电器控制切断电源，保护线路和设备。

3影响电流互感器准确级的原因分析

任何的能量在传递中都会有一定的损耗，电流互感器自然也不例外，当一次电流通过互感器的绕组时，会损耗一部分能量使铁心具有磁性，只有铁心具有磁性才能使二次绕组产生感应电动势，也就形成了二次电流供测量，每一个准确级所允许的误差范围都有所不同，其比值差和相位差也不全然相同，准确级越精确的允许误差范围就越小。所有各级电流互感器，都允许短期过载百分之二十，同时各级电流互感器在额定电流附近运行时的误差最小，在额定百分之五电流运行时的误差达到最大，并且当互感器在小于百分之五额定电流时的误差会继续增加，此时电流互感器的准确度将失去保证，无法提供准确正常的数据。也就是说为了保证互感器工作的稳定与精确，要将电流大小与设备额定电流大小这两个数值尽可能的缩小，同时不能让电流长期超过额定电流，从而保证测量数据的精确无误。