电流互感器及其二次回路简介

5、电流互感器的二次侧出线
• CT二次侧出线抽头：
• 一次绕组可调，二次多绕组CT的特点是变比量程多，而且 可以变更，多用于高压CT。
• 一次绕组分为两段，分别穿过CT的铁心，一次绕组与装置 在CT外侧的连接片连接，通过变更连接片的位置，使一次 绕组形成串联或并联接线，从而改变一次绕组的匝数，获 得不同的変比。
• 二次绕组分为两个带抽头的、不同准确级的独立绕组，带 抽头的二次绕组自身分为两个不同变比和不同准确级的绕 组，随着一次绕组连接片位置変更，一次绕组匝数相应改 变，其变比也随之改変，形成了多量程变比。带抽头的二 次独立绕组的不同変比和不同准确级，可以分别用于电能 计量、电能测量、继电保护等，满足各自不同的使用要求。
8、电流互感器的二次接线方式
1.一台CT接线 仅在单相配置CT，测量单相负荷电
流或对称三相系统中平衡负荷的某一相 线中的电流，以及变压器中性点和电缆 线路的零序电流。
2.两台CT组成不完全星形接线 仅在A、C两相配置CT，这种接线的
继电保护装置，能对各种相间短路和A、 C相接地故障进行保护。与完全星形接线 相比，灵敏度较差，但少用近1/3设备， 节省了投资费用。
• 10kV线路属于小电流接地系统，发生单相接地故障后允许 继续运行一段时间，为节省一组CT，往往只在A、C两相 配置CT。由于两相CT无法计算出零序电流，所以在电缆出 线中配置了专用的零序CT，用于测量零序电流供选线装置 使用。35kV线路的CT配置原则与10k线路类似。
浅谈电力互感器及其回路
国网中卫供电公司二次检修中心 王钲涵
引言
• 互感器是用于电力系统中继电保护和自动化装置、测量仪表等二次 设备获取电气一次回路信息的传感器。
• 互感器包括电流互感器和电压互感器，是一次系统和二次系统之间 的联络元件，将一次侧的大电流和高电压变成二次侧的小电流(5A 或1A)和低电压(100V或100/ 3 V)，使继电保护和自动化装置、测量 计量仪表等二次设备小型化、标准化，能反映一次系统的正常运行 和故障情况。
4、电流互感器的一次侧
• 一次额定电压应满足相应电网电压的要求，其绝缘水平能 够承受电网电压长期运行，并承受可能出现的雷电过电压、 操作过电压及异常运行方式下的电压，如小接地电流系统 下的单相接地。
• 一次额定电流一般应满足以下要求：(1)应大于所在回路可 能出现的最大负荷电流;(2)应能满足短时热稳定、动稳定电 流的要求;(3)选择一次额定电流要核算正常运行时，测量仪 表运行在误差最小范围，继电保护用次级满足10％误差要 求;(4)考虑到母差保护等使用CT的需要，同一母线引出的 各回路CT变比尽量一致;(5)选取的CT一次额定电流值应与 国家标准GB1208-1997推荐的一次电流标准值相一致。
护装置，可以测量电力系统中平衡或不 平衡负荷的三相电流。完全星形接线的 继电保护，能保证对各种故障（三相， 两相短路及单相接地短路）具有相同的 灵敏度，可靠性较高。
110kV线路及变压器、10kV电容器 等设备采用此接线方式。
4.三角形接线 三相均配置CT，在电磁式继电器
保护时代，这种接线用于Yd11接线的 变压器差动保护高压侧(即星形侧)，使 变压器星形侧二次电流相位超前一次 电流30°，从而和变压器低压侧(CT接 成完全星形，二次电流与一次电流相 位相同)二次电流相位相同。目前，微 机型主变差动保护装置本身可以实现 因主变压器接线组别造成的相位角差 的校正，所以主变压器星形侧和三角 形侧CT均采用完全星形接线。三角形 接线方式在变电站中已经不再使用。
目前，35、10kV架空线路在不考虑
小电流接地选线功能的情况下多采用此 接线方式，以节省一组CT;否则，必须在 三相均配置CT，获得零序电流实现选线 功能。35、10kV电缆线路由于配置了专 用的零序CT实现选线功能，均按不完全 星形接线方式配置。
3.三台CT组成完全星形接线 三相均配置CT，这种接线的继电保
9、电流互感器绕组位置选择
• 一次设备的保护范围是由其电流互感器的位置决定的，例 如母差保护的保护范围是母差用CT之间的所有一次设备， 主变差动保护的保护范围是主变差动用CT范围内所有一次 设备，线路保护的范围是所用CT的外侧。
• 保护人员一定要清楚保护所使用的CT位置，以便在事故处 理时正确判断。
• 其接线图和准确度等级标准在铭牌上 或使用说明书中。
1s1 2s1
1s2
2s2
1s3
2s3
4s3wk.baidu.com
3s1
4s2
3s2
4s1 3s3
1s1 2s1
1s2
2s2
1s3
2s3
4s3
3s1
4s2
3s2
4s1 3s3
A相CT
B相CT
A1s1 B1s1 C1s1 A1S2 B1S2 C1S2
……
D1
D2
D3
D4
• 互感器隔开高、低压系统，降低了对二次设备的绝缘要求，且互感 器二次侧接地，保证了人身和设备的安全。
一、电流互感器
油纸绝缘型
ＳＦ６气体绝缘型
缠绕固体绝缘型
环氧固体绝缘型
1、电流互感器的分类
• 安装地点：户内式和户外式。 • 安装方式：穿墙式、支持式、装入式等。 • 绝缘方式：干式、浇注式、油浸式、串级式、电容式等。 • 工作原理：电磁式、电容式、光电式和无线电式。 • 一次绕组的匝数：单匝式和多匝式。
变压器差动保护原理接线图
5.两台CT组成差式接线 两相配置CT，这种接线的继电保护
装置，可以测量对称负荷的电流和反映 相间故障，主要应用在小电流接地系统 的高压电动机保护回路。
6.六台CT组成和式接线 三相均配置CT，这种接线的继电保
护装置，主要用于3/2接线的测量、保 护回路，电磁式变压器的差动保护、母 线差动保护、线路横差保护等回路。
• 图中虚线为CT一次绕组外侧的连接片。
• 例如当CT一次绕组串联时(图a)，1K1、 1K2，1K2、1K3，2K1、2K2，2K2、 2K3为300/5，1K1、1K3，2K1、2K3 为150/5。
• 当CT一次绕组并联时(图b)，1K1、 1K2，1K2、1K3，2K1、2K2，2K2、 2K3为600/5，1K1、1K3，2K1、2K3 为300/5。
原则： （1）消除保护死区 ，防止保护拒动。 （2）尽量避免停电范围的扩大。
10、电流互感器的二次电流
• 在GB 1208-2016第5.2项中规定标准的CT二次电流为1A和 5A，优选值为5A。
• CT变比一般为X:5A。首先，X不小于该设备可能出现的最 大长期负荷电流，即可保证一般情况下CT二次侧电流不大 于5A;其次，该设备发生短路故障时，在短路电流不使CT 饱和的情况下，CT二次侧电流依然可以按照此变比从一次 侧电流进行折算。
3、电流互感器的工作特点
• 一次电流的大小决定于一次负荷电流，与二次电流的大小 无关。而一次绕组串联于被测电路中，匝数少，阻抗小， 对一次负荷电流的影响可忽略不计。
• 正常运行时，二次绕组的负载是测量仪表和保护回路，阻 抗很小，二次工作电压很低，相当于短路运行。
• 运行中的CT二次回路不允许开路，否则会在开路的两端产 生高电压，不但影响电流传变的准确度，还可能损坏二次 回路的绝缘，危及人身安全，或使CT铁芯发热烧毁。为了 防止CT二次侧开路，二次侧不允许装设熔断器，且二次连 接导线应采用截面积不小于4mm2的铜芯材料。
绕组
1S11S2
1S11S3
2S12S2
2S12S3
3S13S2
3S13S3
变比 300/5 600/5 300/5 600/5 300/5 600/5
准确级
0.2S 0.2S 0.5 0.5 10P30 10P30 （计量）（计量）（测量）（测量）（保护）（保护）
• 测量计量用CT的二次绕组，主要保证负载电流在正常额定 电流范围內能保持测量精度和小误差，当系统出现短路时， CT一、二次绕组电流值远远超过额定电流值，测量计量用 二次绕组即使误差很大也没关系，因为短路时间很短，保 护已经动作。
• 在GB 1208-1997中，规定测量用CT的二次绕组准确级为： 0.1、0.2、0.5、1、3、5六个标准。如0.2级表示误差范围 为±0.2％。
• 带S的是特殊CT，要求在1％-120％负荷范围内有足够高的 精度，相比无S的准确级，在负载比较小时，有更明显的高 测量精度。
• 继电保护用CT的准确级要求一般没有测量的高，着重于抗 饱和能力，不仅要求在额定一次电流下误差不超过规定值， 还要求其故障大电流时有较好的传变特性，在一定短路电 流倍数下误差不超过规定值。
D5
D6
……
A411 B411 C411 N411
……
1s1 2s1
1s2
2s2
1s3
2s3
4s3
3s1
4s2
3s2
4s1 3s3
C相CT
A4S2
B4S2
C4S2
N441
6、电流互感器的极性
• CT同极性端子不可接错，用减极性原则注明，一次绕组用 P1、P2，二次绕组用S1、S2注明，P1、P2和S1、S2为两对 同极性端子。当一次电流I1从P1流入时，同时二次电流I2从 S1流出。
• 思考：如果电流互感器的二次负载阻抗超过了其允许的二 次负载阻抗，为什么准确度就会下降？
CT二次负载阻抗的大小对准确度有很大影响。如果CT二次 负载阻抗超过允许的二次负载阻抗时，励磁电流的数值就会 大大增加，使铁芯进入饱和状态，在这种情况下，很大一部 分一次电流将用来提供励磁电流，从而使CT的误差大为增加， 准确度随之下降。
• 保护用CT分为稳态保护和暂态保护两类。
• 在GB 1208-1997中，规定5P、10P两个稳态保护准确级。 要求在给定短路电流下的复合误差不超过规定值，P类CT 一般用εPM表示误差等级，如10P30，含义是在30倍额定 电流下的短路电流时，其误差满足10％的要求。
• 暂态保护CT分为TPS、TPX、TPY、TPZ。
11、电流互感器的数目选择
• 110kV变电 站主要设 备的CT配 置情况如 图所示,针 对不同设 备保护、 测控的需 要，CT的 配置方式 也不同。
• 变压器保护和电容器保护属于元件保护，必须在三相都配 置CT。
• 110kV线路属于大电流接地系统，配置有零序电流保护， 而且发生单相接地故障时保护应动作跳闸，所以必须在三 相都配置CT。
2、电流互感器的工作原理
• 电流互感器（下文通称CT），简称CT、TA,分为电磁式和 电子式两种，下文仅针对电磁式CT进行说明。
• 电磁式CT由闭合的铁心和绕组组成，根据电磁感应原理将 一次侧大电流转换成二次侧小电流，一次侧绕组匝数很少， 串联在线路中，经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组 匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中。
• 一般情况下，CT的P1在母线侧。
或
或
极性接反时的现象： • 母线保护出现差流，保护装置报TA断线或者误动作。 • 变压器差动保护误动或拒动。 • 带方向的保护误动或拒动。 • 计量、测量仪表出现反向或者指示误差。
7、电流互感器的准确级
• 在变电站中，CT用于三种回路:保护回路、测量回路和计量 回路，这三种回路对CT的准确级要求是不同的，准确级是 一次电流为额定值，二次负载在规定的变化范围内时，最 大电流误差的百分值。
• 一般在220kV及以下电压等级的变电站中，220kV设备数量 不多，而10~110kV电压等级的设备数量较多，电缆长度较 短，CT二次额定电流多采用5A。
• 已知线路功耗与电流平方成正比，二次电流为1A的CT比 5A降低25倍。
• 在相同负载下，二次电流为1A的CT传输距离是5A的25倍。
• 在330kV及以上电压等级的变电站中，220kV及以上电压等 级的设备数量较多，一次设备离控制室较远，电流回路电 缆较长，为了增加CT的二次允许负载，减小电缆的导线截 面和提高精确等级，多选用二次侧额定电流为1A的CT。
为消除保护死区问题，经常使 用CT绕组交叉布置。如图，为消除 CT底部故障死区，母差保护和线路 保护CT在位置上进行交叉，发生故 障时，母差保护和线路保护同时动 作。
当母线侧有四组保护绕组时，两
组母差保护应由线路侧移至母线侧， 这样的布置能够缩小停电范围。当 CT底部故障时，线路保护动作，母 差保护不动作。注意此时线路保护和 母差保护在母线侧也是交叉的，用以 消除两组CT之间的小死区。