互感器基础知识

1、 什么是互感器？
互感器(instrument transformer)是电压互感器和电流互感器的总称。它是按比例变换电压或电流的设备。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5 A或1A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。 

2、 什么是电压互感器
电压互感器（TV/PT）是按比例变换电压电气设备，它的主要功能是向二次系统提供电压以反应一次系统的工作状况。 

3、 什么是电流互感器
电流互感器（TA/CT）是按比例变换电流的电气设备，它的主要作用是把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。 

4、 互感器的作用
1）对低电压的二次系统与高电压的一次系统实施电气隔离，保证工作人员安全；
2）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值，使二次设备的绝缘水平按低电压设计，从而结构轻巧。通常电压互感器副边的额定电压为100V或者100/√3 ，电流互感器副边额定电流一般为5 A或者1A；
3）采用互感器后可使仪表制造标准化、小型化，而不用按被测量电压高低和电流大小来设计仪表；
4）取出零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。 

5、 电流互感器的分类
（1）电流互感器按用途可分为两类：一是测量电流、功率和电能用的测量用互感器；二是继电保护和自动控制用的保护控制用互感器。
（2）根据一次绕组匝数可分为单匝式和多匝式
（3）根据安装地点可分为户内式和户外式
（4）根据绝缘方式可分为干式、浇注式、油浸式等。
（5）根据电流互感器工作原理可分为电磁式、光电式、电子式等电流互感器。 

6、电流互感器的主要参数
1）额定电流变比
额定电流变比是指一次额定电流与二次额定电流之比,额定电流比一般用不约分的分数形式表示。
额定电流，就是在这个电流下，互感器可以长期运行而不会因发热损坏。当负载电流超过额定电流时，叫作过负载。
2）准确度等级
国产电流互感器的准确度等级有0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0、0.2S级及0.5S级。
3）额定容量
电流互感器的额定容量，就是额定二次电流I2e通过二次额定负载Z2e时所消耗的视在功率S2e。
4）额定电压
是指一次绕组长期能够承受的*大电压（有效值），它只是说明电流互感器的绝缘强度，而和电流互感器额定容量没有任何关系。
5）极性标志
（1）一次绕组*端标为L1，末端标为L2。当一次绕组带有抽头时，*端标为L1，自*一个抽头起依次标为L2，L3……
（2）二次绕组*端标为K1，末端标为K2。当二次绕组带有中间抽头时，*端标为K1，自*一个抽头起以下依次标志为K2，K3……
（3）对于具有多个二次绕组的电流互感器，应分别在各个二次绕组的出线端标志“K”前加注数字，如1K1，1K2，1K3……；2K1，2K2，2K3……
（4）标志符号的排列应当使一次电流自L1端流向L2端时，二次电流自K1流出，经外部回路流回到K2。
6、 电流互感器的结构
基本结构与普通变压器相似，由两个绕制在闭合铁芯上彼此绝缘的绕组（一次绕组和二次绕组）所组成，其匝数分别为N1和N2，如图4-2所示。一次绕组与被测电路串联，二次绕组与各种测量仪表或继电器的电流线圈相串联。
电力系统中，经常将大电流I1变为小电流I2进行测量，所以二次绕组的匝数N2多于一次绕组的匝数N1。电流互感器的二次额定电流一般为5 A，也有1A和0.5 A的。电流互感器在电气图中文字符号用TA表示。 

7、工作原理和特性
电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器，它的工作原理和变压器相似，都是运用电磁感应的原理进行工作的。根据磁动势平衡的原理(式4-1)，铁心的一次与二次的激磁安匝相同，通过匝数比实现电流的变换。
电流互感器一、二次电流之比称为电流互感器的额定互感比。
公式4-1：I1N1+I2N2=0
其中：I1------- 一次绕组中的电流，A；
N1------- 一次绕组的匝数，匝；
I2------- 二次绕组中的电流，A；
N2------- 二次绕组的匝数，匝；
虽然电流互感器的基本工作原理、结构型式与普通变压器相似，但是电流互感器的工作状态与普通变压器有显著的区别：
（1）电流互感器的一次电流（I1）取决于一次电路的电压和阻抗,与电流互感器的二次负载无关。
（2）电流互感器二次电路所消耗的功率随二次电路阻抗的增加而增大，即S2＝I22eZb。
（3）电流互感器工作状态接近于短路状态。 

8、电流互感器的接线方式
电流互感器的接线形式指的是电流互感器与测量仪表或保护继电器之间的连接形式。
1）三相完全星形接线：可以准确反映三相中每一相的真实电流。该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路和单相接地短路。
1）
2）两相两继电器不完全星形接线：可以准确反映两相的真实电流。该接线方式应用在6～10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。
3）两相接差动式接线：反映两相差电流。该接线特点是U、W相电流互感器接成电流差式，通过继电器的电流是U、W相电流互感器二次侧电流差。 该接线方式应用在6～10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路、小容量电动机保护、小容量变压器保护。
3）
4）单相接线在三相负荷平衡时，可以用单相电流反映三相电流值，主要用于测量电路。
4）
5）两相三完全星形接线：流入第三个继电器的电流是该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。

9、电流互感器在接线中应注意以下内容：
（1）电流互感器的二次侧在使用时**不可开路。使用过程中拆卸仪表或继电器时，应事先将二次侧短路。安装时，接线应可靠，不允许二次侧安装熔丝；
（2）二次侧必须有一端接地。防止一、二次侧绝缘损坏，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全；
（3）接线时要注意极性。电流互感器一、二次侧的极性端子，都用字母表明极性。
（4）一次侧串接在线路中，二次侧的继电器或测量仪表串接。 

10、什么是电流互感器的伏安特性？
当电流互感器一次加入一个电流，在互感器的二次负载两端得到一个电压降。在平面坐标上把各个点连接起来，可以得到一条近似于磁化曲线的伏安特性曲线。通过电缆互感器的伏安特性主要参考互感器的过载性能。

11.计量和保护用电流互感器各有什么特点？
计量用电流互感器要求误差小、精度高，对过载没有太高要求。保护用电流互感器一般对误差，特别是小电流时的误差，没有过高的要求。但要求由较好的过载特性，避免电流互感器的磁通饱和，当系统发生故障时能有效地测量故障电流。 

12.电流互感器型号代表的内容各是什么？
电流互感器的型号由字母符号及数字组成，通常标识电流互感器绕组类型、绝缘类型、使用常识及电压等级等。字母符号含义如下：
*一位字母：L—电流互感器
第二位字母：M—母线式（穿芯式）；Q—线圈式；Y—低压式；C—瓷箱式；
D—单匝式；F—多匝式；A—穿墙式；R—装入式。
第三位字母：K—塑料外壳式；Z—浇注式；W—户外式；G—改进型；
C—瓷绝缘；P—中频。
第四位字母：B—过流保护；D—差动保护；J—接地保护或加大容量；
S—速饱和；Q—加强型。
字母后面的数字一般表示使用电压等级。例如：LMK—0.5S型，表示使用于额定电压500V及以下电路，塑料外壳的穿芯式S级电流互感器。LA—10型，表示适用于额定电压10kV电路中的穿墙式电流互感器。 

13.S级电流互感器的使用范围是什么？
S是英文special特殊的意思，代表电流互感器的特殊精度标准。S级电流互感器能在额定电流的1%~120%之间都能准确计量。S级电流互感器既对具有小负荷电流，又具有大负荷电流的用户适用。 

14.使用电流互感器时应注意哪些事项？
应注意一下事项：
1） 选择电流胡更年期的变比要适当，二次负载容量要大于额定容量的下限和小于额定容量的上限，要选择符合规程规定的准确度等级，以确保测量的准确性；
2） 电流互感器的一次绕组串接在线路中，二次绕组串接在测量仪表中，接线时要注意极性正确，尤其是电能表、功率的极性不能接错；
3） 电流互感器运行时在二次回路上工作，不允许开路以确保人身和设备安全；如需要校验或更换电流互感器二次回路中的计量表或测量仪表时，应先用铜片将电流互感器二次接线端短接；
4） 电流互感器二次侧应有一端接地，以防止一、二次绕组之间绝缘击穿危机人身和设备的安全。 

15.电流互感器二次开路的现象有哪些？
电流互感器二次开路的现象：
(1)回路仪表指示异常降低或为零。如用于测量表计的电流回路开路，会使三相电流表指示不一致，功率表指示降低，计量表计不转或转速变慢。如果表计指示时有时无，有可能处于半开路状态(接触不良)。运行人员遇到此现象时可将有关的表计相互对照比较认真分析。 如变压器原副边负荷指示相差较多，电流表指示相差太大(注意变化的不同，电压等级的不 同，可怀疑偏低的一侧有无开路故障)。
(2)认真听取电流互感器本体有无噪声、振动等不均匀的声音，这种现象在负荷小时不太明显，当发生开路时，因磁通密度的增加和磁通的非正弦性，硅钢片振动力加大，将产生较大的噪声。
(3)利用示温变色蜡片或红外线测温仪监测电流互感器本体有无严重发热，有无异味变色冒烟、喷油等，此现象在负荷小时不太明显。开路时，由于磁饱和的严重，铁芯过热，外壳温度升高，内部绝缘受热有异味，严重时冒烟烧坏。
(4)检查电流互感器二次回路端子、元件线头等有无放电、打火现象。此现象可在二次回路维护和巡检中发现，开路时，由于电流互感器二次产生高电压，可能使互感器二次接线柱 、二次回路元件接头，接线端子等处放电打火，严重时使绝缘击穿。
(5)继电保护发生误动作或拒绝动作。此情况可在误跳闸后或越级跳闸事故后，检查原因时发现并处理 

16.二次开路的原因有哪些？
二次开路的原因可能性如下：
(1)交流电流回路中的试验接线端子，由于结构和质量上的缺陷，在运行中发生螺杆与铜板螺孔接触不良，而造成开路。
(2)电流回路中的试验端子压板，由于胶木头过长，旋转端子金属片未压在压板的金属片上，而误压在胶木套上，致使开路。
(3)修试人员工作中的失误，如忘记将继电器内部接头接好，验收时未能发现。
(4)二次线端子接头压接不紧，回路中电流很大时，发热烧断或氧化过甚造成开路。
(5)室外端子箱、接线盒受潮，端子螺栓和垫片锈蚀过重，造成开路。 

17.电流互感器二次开路后的处理方法？
二次开路后的处理方法：
(1)发现电流互感器二次开路，应先分清故障属哪一组电流回路，开路的相别，对保护有无影响，汇报调度，解除可能误动的保护。
(2)尽量减少一次负荷电流，若电流互感器严重损伤，应转移负荷，停电检查处理(如有旁路，可采用旁路供电，保证供电的可靠性)。
(3)尽量设法在就近的试验端子上，将电流互感器二次短路，再检查处理开路点，短接时应使用短路专用短接线，短路应妥善可靠，禁止采用熔丝或一般导线缠绕。并按图纸进行。
(4)注意短接时的现象，若短接时有火花，则说明短接有效，故障点就在短接点以下的回路中，可进一步查找，若短接时无火花，可能是短接无效。故障点可能在短接点以前的回路中，可以逐点向前变换短接点，缩小范围。
(5)在故障范围内，应检查容易发生故障的端子及元件，检查回路有工作时触动过的部位 。 对检查出的故障，能自行处理的可立即处理，然后投入所退出的保护，若开路点在互感器本体的接线端子上，应停电处理。若是不能自行处理的或不能自行查明的故障，应汇报上级， 派人检查处理。此时应先将电流互感器二次短路，或转移负荷，停电处理。
(6)在短接二次回路时，工作人员一定要坚持操作监护制，一人操作，一人监护。与带电设备保持适当的安全距离。操作人员一定要穿绝缘靴、戴绝缘手套和带绝缘把手的工具。禁止在电流互感器与短路点之间的回路上进行任何工作。
但是当电流互感器发生下列故障时，应立即汇报上级，并切断电源再行处理。
①内部发出异味、冒烟、着火。
②内部有放电现象、声音异常或引线与外壳间有火花放电现象。
③主绝缘发生击穿，造成单相接地故障。
④充油式电流互感器漏油、漏胶。 

18.电流互感器二次绕组上能有熔断器吗？
不能安装熔断器。因为电流互感器倘若二次发生开路，一次电流将全部用于励磁，使铁芯严重饱和。交变的磁通在二次绕组上将感应出很高的电压，其峰值可达几千伏甚至上万伏，这么高的电压作用于二次绕组及二次回路上，将严重威胁人身安全和设备安全，甚至绕组绝缘因过热而烧坏，保护可能因无电流而不能反映故障，对于差动保护和零序电流保护则可能因开路时产生不平衡电流而误动作。

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