互感器的介紹

更新時間：2012-07-27 瀏覽量：3748

互感器：：電流互感器和電壓互感器的統(tǒng)稱。將高電壓變成低電壓、大電流變成小電流，用于量測或保護系統(tǒng)。

應(yīng)用學(xué)科：電力（學(xué)科）；變電（二級學(xué)科）

互感器（instrument transformer）是按比例變換電壓或電流的設(shè)備。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓（100V）或標(biāo)準(zhǔn)小電流（或1A，均指額定值），以便實現(xiàn)測量儀表、保護設(shè)備及自動控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。同時互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以人身和設(shè)備的安全。按比例變換電壓或電流的設(shè)備。

工作原理

　　在供電用電的線路中電流電壓大大小小相差懸殊從幾安到幾萬安

互感器原理圖

都有。為便于二次儀表測量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，另外線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。顯示儀表大部分是指針式的電流電壓表，所以電流互感器的二次電流大多數(shù)是安培級的（如5等）。隨著時代發(fā)展，電量測量大多已經(jīng)達到數(shù)字化，而計算機的采樣的信號一般為毫安級（0-5V、4-20mA等）。微型電流互感器二次電流為毫安級，主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。微型電流互感器稱之為“儀用電流互感器。（“儀用電流互感器”有一層含義是在實驗室使用的多電流比精密電流互感器，一般用于擴大儀表量程。） ”

　　電流互感器原理線路圖微型電流互感器與變壓器類似也是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作，變壓器變換的是電壓而微型電流互感器變換的是電流罷了。繞組N1接被測電流，稱為一次繞組（或原邊繞組、初級繞組）；繞組N2接測量儀表，稱為二次繞組（或副邊繞組、次級繞組）。

　　微型電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2的電流比，叫實際電流比K。微型電流互感器在額定工作電流下工作時的電流比叫電流互感器額定電流比，用Kn表示。Kn=I1n/I2n

結(jié)構(gòu)原理

　　普通電流互感器結(jié)構(gòu)原理：電流互感器的結(jié)構(gòu)較為簡單，由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心以及構(gòu)架、殼體、接線端子等組成。其工作原理與變壓器基本相同，一次繞組的匝數(shù)（N1）較少，直接串聯(lián)于電源線路中，一次負(fù)荷電流（）通過一次繞組時，產(chǎn)生的交變磁通感應(yīng)產(chǎn)生按比例減小的二次電流（）；二次繞組的匝數(shù)（N2）較多，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負(fù)荷（Z）串聯(lián)形成閉合回路，由于一次繞組與二次繞組有相等的安培匝數(shù)，I1N1=I2N2，電流互感器額定電流比電流互感器實際運行中負(fù)荷阻抗很小，二次繞組接近于短路狀態(tài)，相當(dāng)于一個短路運行的變壓器。

　　穿心式電流互感器其本身結(jié)構(gòu)不設(shè)一次繞組，載流（負(fù)荷電流）導(dǎo)線由L1至L2穿過由硅鋼片搟卷制成的圓形（或其他形狀）鐵心起一次繞組作用。二次繞組直接均勻地纏繞在圓形鐵心上，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負(fù)荷串聯(lián)形成閉合回路，由于穿心式電流互感器不設(shè)一次繞組，其變比根據(jù)一次繞組穿過互感器鐵心中的匝數(shù)確定，穿心匝數(shù)越多，變比越小；反之，穿心匝數(shù)越少，變比越大，額定電流比：式中I1——穿心一匝時一次額定電流；　n——穿心匝數(shù)。

　　多抽頭電流互感器。這種型號的電流互感器，一次繞組不變，在繞制二次繞組時，增加幾個抽頭，以獲得多個不同變比。它具有一個鐵心和一個匝數(shù)固定的一次繞組，其二次繞組用絕緣銅線繞在套裝于鐵心上的絕緣筒上，將不同變比的二次繞組抽頭引出，接在接線端子座上，每個抽頭設(shè)置各自的接線端子，這樣就形成了多個變比，此種電流互感器的優(yōu)點是可以根據(jù)負(fù)荷電流變比，調(diào)換二次接線端子的接線來改變變比，而不需要更換電流互感器，給使用提供了方便。

　　不同變比電流互感器。這種型號的電流互感器具有同一個鐵心和一次繞組，而二次繞組則分為兩個匝數(shù)不同、各自獨立的繞組，以滿足同一負(fù)荷電流情況下不同變比、不同度等級的需要，例如在同一負(fù)荷情況下，為了電能計量，要求變比較小一些（以滿足負(fù)荷電流在一次額定值的2/3左右），度等級高一些（如1K1.1K2為200/5.0.2級）；而用電設(shè)備的繼電保護，考慮到故障電流的保護系數(shù)較大，則要求變比較大一些，度等級可以稍低一點（如2K1.2K2為300/5.1級）。

　　一次繞組可調(diào)，二次多繞組電流互感器。這種電流互感器的特點是變比量程多，而且可以變更，多見于高壓電流互感器。其一次繞組分為兩段，分別穿過互感器的鐵心，二次繞組分為兩個帶抽頭的、不同度等級的獨立繞組。一次繞組與裝置在互感器外側(cè)的連接片連接，通過變更連接片的位置，使一次繞組形成串聯(lián)或并聯(lián)接線，從而改變一次繞組的匝數(shù)，以獲得不同的變比。帶抽頭的二次繞組自身分為兩個不同變比和不同度等級的繞組，隨著一次繞組連接片位置的變更，一次繞組匝數(shù)相應(yīng)改變，其變比也隨之改變，這樣就形成了多量程的變比。帶抽頭的二次獨立繞組的不同變比和不同度等級，可以分別應(yīng)用于電能計量、指示儀表、變送器、繼電保護等，以滿足各自不同的使用要求。

　　組合式電流電壓互感器。組合式互感器由電流互感器和電壓互感器組合而成，多安裝于高壓計量箱、柜，用作計量電能或用作用電設(shè)備繼電保護裝置的電源。組合式電流電壓互感器是將兩臺或三臺電流互感器的一次、二次繞組及鐵心和電壓互感器的一、二次繞組及鐵心，固定在鋼體構(gòu)架上，浸入裝有變壓器油的箱體內(nèi)，其一、二次繞組出線均引出，接在箱體外的高、低壓瓷瓶上，形成絕緣、封閉的整體。一次側(cè)與供電線路連接，二次側(cè)與計量裝置或繼電保護裝置連接。根據(jù)不同的需要，組合式電流電壓互感器分為V/V接線和Y/Y接線兩種，以計量三相負(fù)荷平衡或不平衡時的電能。

主要作用

　　電力系統(tǒng)為了傳輸電能，往往采用交流電壓、大電流回路把電力送往用戶，無法用儀表進行直接測量?；ジ衅鞯淖饔?，就是將交流電壓和大電流按比例降到可以用儀

微型互感器

表直接測量的數(shù)值，便于儀表直接測量，同時為繼電保護和自動裝置提供電源。電力系統(tǒng)用互感器是將電網(wǎng)高電壓、大電流的信息傳遞到低電壓、小電流二次側(cè)的計量、測量儀表及繼電保護、自動裝置的一種特殊變壓器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)元件，其一次繞組接入電網(wǎng)，二次繞組分別與測量儀表、保護裝置等互相連接。互感器與測量儀表和計量裝置配合，可以測量一次系統(tǒng)的電壓、電流和電能；與繼電保護和自動裝置配合，可以構(gòu)成對電網(wǎng)各種故障的電氣保護和自動控制?；ジ衅餍阅艿暮脡?，直接影響到電力系統(tǒng)測量、計量的性和繼電器保護裝置動作的可靠性。

　　互感器分為電壓互感器和電流互感器兩大類，其主要作用有：將一次系統(tǒng)的電壓、電流信息地傳遞到二次側(cè)相關(guān)設(shè)備；將一次系統(tǒng)的高電壓、大電流變換為二次側(cè)的低電壓（標(biāo)準(zhǔn)值）、小電流（標(biāo)準(zhǔn)值），使測量、計量儀表和繼電器等裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并降低了對二次設(shè)備的絕緣要求；將二次側(cè)設(shè)備以及二次系統(tǒng)與一次系統(tǒng)高壓設(shè)備在電氣方面很好地隔離，從而了二次設(shè)備和人身的安全。

基本特點

　　（1）一次線圈串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，因此，一次線圈中的電流

示意圖

*取決于被測電路的負(fù)荷電流．而與二次電流無關(guān)；（2）電流互感器二次線圈所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運行。

　　電流互感器一、二次額定電流之比，稱為電流互感器的額定互感比：kn=I1n/I2n

　　因為一次線圈額定電流I1n己標(biāo)準(zhǔn)化，二次線圈額定電流I2n統(tǒng)一為5（1或0.5）安，所以電流互感器額定互感比亦已標(biāo)準(zhǔn)化。kn還可以近似地表示為互感器一、二次線圈的匝數(shù)比，即kn≈kN=N1/N2式中N1.N2為一、二線圈的匝數(shù)。

發(fā)展歷程

　　互感器zui早出現(xiàn)于19世紀(jì)末。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，互感器的電壓等

互感器

級和級別都有很大提高，還發(fā)展了很多特種互感器，如電壓、電流復(fù)合式互感器、直流電流互感器，高度的電流比率器和電壓比率器,大電流激光式電流互感器，電子線路補償互感器，超高電壓系統(tǒng)中的光電互感器，以及SF6全封閉組合電器（GIS）中的電壓、電流互感器。在電力工業(yè)中，要發(fā)展什么電壓等級和規(guī)模的電力系統(tǒng)，必須發(fā)展相應(yīng)電壓等級和度的互感器，以供電力系統(tǒng)測量、保護和控制的需要。

　　隨著很多新材料的不斷應(yīng)用，互感器也出現(xiàn)了很多新的種類，電磁式互感器得到了比較充分的發(fā)展，其中鐵心式電流互感器以干式、油浸式和氣體絕緣式多種結(jié)構(gòu)適應(yīng)了電力建設(shè)的發(fā)展需求。然而隨著電力傳輸容量的不斷增長，電網(wǎng)電壓等級的不斷提高及保護要求的不斷完善，一般的鐵心式電流互感器結(jié)構(gòu)已逐漸暴露出與之不相適應(yīng)的弱點，其固有的體積大、磁飽和、鐵磁諧振、動態(tài)范圍小，使用頻帶窄等弱點，難以滿難以滿足新一代電力系統(tǒng)自動化、電力數(shù)字網(wǎng)等的發(fā)展需要。

　　隨著光電子技術(shù)的迅速發(fā)展，許多科技發(fā)達國家已把目光轉(zhuǎn)向利用光學(xué)傳感技術(shù)和電子學(xué)方法來發(fā)展新型的電子式電流互感器，簡稱光電電流互感器。電工協(xié)會已發(fā)布電子式電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)。電子式互感器的含義，除了包括光電式的互感器，還包括其它各種利用電子測試原理的電壓、電流傳感器。

編輯本段互感器基本分類

電壓互感器

　　測量用電流互感器主要與測量儀表配合，在線路正常工作狀態(tài)下，用來測量電流、電壓、功率等。測量用微型電流互感器主要要求： 1.絕緣可靠，2.足夠高的測量精度，3.當(dāng)被測線路發(fā)生故障出現(xiàn)的大電流時互感器應(yīng)在適當(dāng)?shù)牧砍虄?nèi)飽和（如500%的額定電流）以保護測量儀表。保護用電流互感器保護用電流互感器主要與繼電裝置配合，在線路發(fā)生短路過載等故障時，向繼電裝置提供信號切斷故障電路，以保護供電系統(tǒng)的安全。保護用微型電流互感器的工作條件與測量用互感器*不同，保護用互感器只是在比正常電流大幾倍幾十倍的電流時才開始有效的工作。

電流互感器

　　利用變壓器原、副邊電流成比例的特點制成。其工作原理、等值電路也與一般變壓器相同，只是其原邊繞組串聯(lián)在被測電路中，且匝數(shù)很少；副邊繞組接電流表、繼電器電流線圈等低阻抗負(fù)載，近似短路。原邊電流（即被測電流）和副邊電流取決于被測線路的負(fù)載，而與電流互感器的副邊負(fù)載無關(guān)。由于副邊接近于短路，所以原、副邊電壓U1和都很小，勵磁電流也很小。電流互感器運行時，副邊不允許開路。因為一旦開路，原邊電流均成為勵磁電流，使磁通和副邊電壓大大超過正常值而危及人身和設(shè)備安全。因此，電流互感器副邊回路中不許接熔斷器，也不允許在運行時未經(jīng)旁路就拆下電流表、繼電器等設(shè)備。電流互感器的接線方式按其所接負(fù)載的運行要求確定。zui常用的接線方式為單相，三相星形和不*星形。 I0

組合互感器

　　組合互感器是將電壓互感器、電流互感器組合到一起的互感器。組合互感器可將高電壓變化為低電壓，將大電流變化為低電流，從而起到對電能計量的目的。

鉗形互感器

　　鉗形電流互感器是一款精密電流互感器（直流傳感器），是專門為電力現(xiàn)場測量計量使用特點設(shè)計的。該系列互感器選用高導(dǎo)磁材料制成，精度高。線性優(yōu)?？垢蓴_能力強等。使用時可以直接夾住母線或母排上無須截線停電其使用十分方便。Q8O系列鉗形電流互感器已多次被鐵道部門使用檢測目前D字開頭列車上高頻電流信號。交流電流變換器，它可配合多種測量儀器，電能表現(xiàn)場校驗儀、多功能電能表、示波器、數(shù)字萬用表、雙鉗式接地電阻測試儀、雙鉗式相位伏安表等，　可在電力不斷電狀態(tài)下，對多種電參量進行測量和比對。

零序互感器

　　零序電流保護的基本原理是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節(jié)點的復(fù)電流的代數(shù)和等于零。在線路與電氣設(shè)備正常的情況下，各相電流的矢量和等于零，因此，零序電流互感器的二次側(cè)繞組無信號輸出，執(zhí)行元件不動作。當(dāng)發(fā)生接地故障時的各相電流的矢量和不為零，故障電流使零序電流互感器的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，零序電流互感器的二次側(cè)感應(yīng)電壓使執(zhí)行元件動作，帶動脫扣裝置，切換供電網(wǎng)絡(luò)，達到接地故障保護的目的。作用：當(dāng)電路中發(fā)生觸電或漏電故障時，保護動作，切斷電源。使用：可在三相線路上各裝一個電流互感器，或讓三相導(dǎo)線一起穿過一零序電流互感器，也可在中性線上安裝一個零序電流互感器，利用其來檢測三相的電流矢量和。零序電流互感器采用 ABS工程塑料外殼、全樹脂澆注成密封，有效避免了互感器在使用過程中的銹蝕。絕緣性能好，外形美觀。具有靈敏度高、線性度好運行可靠，安裝方便等特點。其性能優(yōu)于一般的零序電流互感器，使用范圍廣泛，不僅適用于電磁型繼電保護，還能適用于電子和微機保護裝置。 N

編輯本段誤差測量

直流法

　　用1.5～3V干電池將其正極接于互感器的一次線圈L1，L2接負(fù)極，互感器的二次側(cè)K1接毫安表正極，負(fù)極接K2，接好線后，將K合上毫安表指針正偏，拉開后毫安表指針負(fù)偏，說明互感器接在電池正極上的端頭與接在毫安表正端的端頭為同極性。

　　1.K1為同極性即互感器為減極性。如指針擺動與上述相反為加極性。

交流法

　　補償量如下：

　　Δf=Nx/（N2-Nx）×100%

　　匝數(shù)補償

直流法測電流互感器極性

　　只對比差起到補償作用，補償量與二次負(fù)荷和電流大小無

互感器

關(guān)。補償匝數(shù)一般只有幾匝，匝數(shù)補償應(yīng)計算電流低端二次阻抗zui大時，和電流二次阻抗zui小時誤差。對于高精度的微型電流互感器匝數(shù)補償那怕只補償1匝，就會補償過量。這時可以采用半匝或分?jǐn)?shù)匝補償。但是電流互感器的匝數(shù)是以通過鐵芯窗口的封閉回路計算的，電流互感器的匝數(shù)是一匝一匝計算的，不存在半匝的情況。采用半匝或分?jǐn)?shù)匝補償必須采用輔助手段如：雙繞組、雙鐵芯等。輔助鐵芯補償對比差、

交流法測電流互感器極性

　　角差都起到補償作用，但輔助鐵芯補償?shù)姆椒ㄖ谱鞴に嚤容^復(fù)雜。電容補償，直接在二次繞組兩端并聯(lián)電容就可以。其對比差起正補償作用，補償大小與二次負(fù)荷Z=RiX中X分量成正比，與補償電容大小成正比；對角差都起到負(fù)補償，補償大小與二次負(fù)荷Z=RiX中R分量成正比，與補償電容大小成正比。電容補償是一種比較理想的補償方法。在微型精密電流互感器中，一般二次繞組直接接運放的電流/電壓變換，其二次阻抗基本為0，此時電容補償?shù)淖饔镁捅容^小。一般可以在電流/電壓變換階段增加移相電路可以解決角差問題。用戶可以根據(jù)電流互感器出廠時所帶的該互感器的檢驗報告中檢驗誤差數(shù)據(jù)進行調(diào)整計算移相電路。

編輯本段相關(guān)介紹

注意事項

　　電壓互感器（PT）和電流互感器（CT）是電力系統(tǒng)重要的電氣設(shè)備，它

電子元件

承擔(dān)著高、低壓系統(tǒng)之間的隔離及高壓量向低壓量轉(zhuǎn)換的職能。其接線的正確與否，對系統(tǒng)的保護、測量、監(jiān)察等設(shè)備的正常工作有重要的意義。在新安裝PT、CT投運或更換PT、CT二次電纜時，利用極性試驗法檢驗PT、CT接線的正確性，已經(jīng)是繼電保護工作人員*的工作程序。

　　避免其極性接反就是要找到互感器輸入和輸出的“同名端”，具體的方法就是“點極性”。這里以電流互感器為例說明如何點極性。具體方法是將指針式萬用表接在互感器二次輸出繞組上，萬用表打在直流電壓檔；然后將一節(jié)干電池的負(fù)極固定在電流互感器的一次輸出導(dǎo)線上；再用干電池的正極去“點”電流互感器的一次輸入導(dǎo)線，這樣在互感器一次回路就會產(chǎn)生一個+（正）脈沖電流；同時觀察指針萬用表的表針向哪個方向“偏移”，若萬用表的表針從0由左向右偏移，j即表針“正啟”，說明你接入的“電流互感器一次輸入端”與“指針式萬用表正接線柱連接的電流互感器二次某輸出端”是同名端，而這種接線就稱為“正極性”或“減極性”；若萬用表的表針從0由右向左偏移，即表針“反啟”，說明你接入的“電流互感器一次輸入端”與“指針式萬用表正接線柱連接的電流互感器二次某輸出端”不是同名端，而這種接線就稱為“反極性”或“加極性”。

類型區(qū)別

　　zui重要區(qū)別是在正常運行時其工作狀態(tài)的不同，主要表現(xiàn)在以下幾

互感器設(shè)備

　　個方面：1）電壓互感器正常工作時的磁通密度接近飽和值，故障時候磁通密度下降；電流互感器正常工作時磁通密度很低，而短路時由于一次側(cè)短路電流變得很大，使磁通密度大大增加，有時甚至遠遠超過飽和值。