专家详解 电流互感器(结构篇)

专家详解：电流互感器（结构篇）

为电力系统中二次设备采集电流的唯一媒介，电流互感器的重要性不言而喻。从工作原理的角度分析，电流互感器实质上属于变压器的一种：通过电磁感应原理传递电气量；并依据原副边的变比值，将电力系统中一次侧大电流转换为二次设备使用的小电流。

为确保电流互感器运行的稳定、高效，行业内从设备的生产、运输、装配、运维等各个方面设有多项规章制度。本章节将节选部分规程，将理论与实际生产相结合，讨论规程的内在逻辑与实际意义。

为便于大家理解，本文先来讨论电流互感器的一次结构

一、电流互感器的绝缘结构：

在高压电力系统中，一次电力设备内绝缘通常采用电容型绝缘结构。所谓电容型绝缘结构是指：利用绝缘材料（油浸电缆纸）与电容屏（铝箔）将设备主绝缘层层包裹，通过调整电容屏间的径向厚度，以达到内绝缘场强均匀分布的目的。

电容型绝缘结构的机理如下图所示：

其中，内圆柱代表内侧电容屏，外圆柱代表外侧电容屏，内外电容屏间由绝缘材料填充；内屏半径OA1==R1，外屏半径OA2==R2；

针对圆柱型电容结构，绝缘介质中任意一点的径向场强Er（假设方向由轴心指向边缘）有如下公式：

Er = U / r * ln(R2/R1)

U表示电容屏间施加的电压。

分析公式可知，可得到以下两个结论：

1）当r == R2 时，径向场强Er达到最小值，即外电容屏场强最小；r == R1 时，径向场强达到最大值，即内电容屏场强最大；

2）若电容屏间的半径比值R2/R1数值越大，内外电容屏的场强差也越大；

而高压电力设备（110kV及以上），绝缘的厚度较大，其内外场强相差较大，严重时会超过绝缘材料本身的击穿场强；因此，为解决场强差的问题，并提高绝缘材料的利用效率，会在较厚的绝缘层中设置多个电容屏，通过调整电容屏间的径向距离，令径向场强均匀分布。

通常情况下，与一次高压绕组连接的电容屏称为零屏（高压电屏），靠近二次绕组的电容屏称为末屏（地电屏）。末屏可靠接地后，就在高压绕组与大地之间形成串联电容器组。若电容屏无限多，那么各屏表面场强可近乎于相等；但在实际情况下，电容屏数量有限，但各屏表面的场强差有着严格的限制。