電流互感器作為電力系統中不可或缺的測量與保護設備,承擔著將大電流轉換為標準小電流以供測量、監控和保護裝置使用的關鍵任務。本文旨在系統梳理其核心知識,供廣大從業者與愛好者參考。
一、 基本工作原理
電流互感器的基本原理是基于電磁感應,其結構與變壓器類似。它的一次繞組串聯在被測電路中,二次繞組則與測量儀表、繼電保護裝置等負載相連。在理想狀態下,一次電流與二次電流之比(即變比)是恒定的,且相位相同,從而實現對大電流的精確、安全測量。
二、 主要結構與類型
- 按絕緣介質分類:
- 干式:采用環氧樹脂等固體材料澆注絕緣,結構簡單、維護方便,適用于中低壓場合。
- 油浸式:采用絕緣油作為絕緣和冷卻介質,絕緣性能好,容量大,常見于高壓電力系統。
- 氣體絕緣式:采用SF6等氣體絕緣,用于超高壓、特高壓領域。
- 按安裝方式分類:
- 貫穿式(母線式):被測母線直接穿過互感器中心,安裝簡便。
- 支柱式:安裝在支柱或器身上,結構穩固。
- 套管式:安裝在變壓器或斷路器的出線套管上,節省空間。
- 按用途分類:
- 測量用電流互感器:要求在一定電流范圍內具有較高的精度,通常在額定電流附近工作,當系統發生短路故障時,其鐵芯應易于飽和以保護二次側儀表。
- 保護用電流互感器:主要要求在系統故障(尤其是短路)時能如實反映一次電流的瞬變過程,對精度要求與測量用不同,更注重在過電流情況下的傳變特性。
三、 主要技術參數
- 額定電流比:指一次額定電流與二次額定電流之比(如 100A/5A),是選擇互感器的基本參數。
- 準確級:表示互感器的誤差等級。測量用常用0.2、0.5、1級;保護用常用5P、10P等,P后的數字代表復合誤差限值百分比。
- 額定容量:指在額定電流和額定負載下,互感器二次側輸出的視在功率(單位VA),它決定了二次回路所能連接負載的總阻抗。
- 熱穩定電流與動穩定電流:分別表示互感器在短時間內能承受的最大電流有效值和峰值,是校驗其在短路故障下承受能力的關鍵參數。
四、 使用注意事項
- 二次側必須可靠接地:為防止一次側高電壓竄入二次側危及人身和設備安全,電流互感器二次側必須有一個接地點,且通常只允許一點接地。
- 二次側嚴禁開路:運行時二次側開路會產生危險的高電壓,嚴重威脅人身安全和設備絕緣。因此,在拆除二次側儀表或更換時,必須先短接二次端子。
- 正確選擇變比與容量:變比選擇應使被測電流在互感器額定電流的30%~100%范圍內,以保證最佳精度。二次回路實際負載不應超過互感器的額定容量,否則會增大誤差。
- 極性連接要正確:對于用于電能計量或方向保護的互感器,必須確保一次、二次繞組的極性連接正確,否則會導致計量錯誤或保護誤動/拒動。
五、 常見應用場景
- 電能計量:為電能表提供與一次電流成比例的輸入信號。
- 繼電保護:為過流、差動、距離等保護裝置提供電流信號。
- 電流監測與控制:用于配電系統、電動機、發電機等的運行狀態監測和自動控制回路。
掌握電流互感器的基礎知識,是正確選型、安裝、使用和維護的前提,對于保障電力系統的安全、穩定、經濟運行至關重要。希望本文的整理能為您的學習和工作提供有價值的參考。