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電流互感器參數問題

電氣調試是電力工作中壹項重要的內容,在電氣調試工作中,二次回路檢查又是壹項重要的調試內容,它是關系到電力系統的測量、保護、通訊等功能能否發揮作用的前提。在二次回路中,電流互感器的接線是否正確又是電流二次回路是否正確的基礎,所以電流互感器的接線正確性非常重要。很多電氣調試人員對它沒有深刻的理解,經常搞錯,造成諸如差動保護誤動作、電度表反轉等。下面對這個問題做壹個全面、細致的論述。

關鍵字:?電流互感器,變壓器,電源

電氣調試是電力工作中壹項重要的內容,在電氣調試工作中,二次回路檢查又是壹項重要的調試內容,它是關系到電力系統的測量、保護、通訊等功能能否發揮作用的前提。在二次回路中,電流互感器的接線是否正確又是電流二次回路是否正確的基礎,所以電流互感器的接線正確性非常重要。很多電氣調試人員對它沒有深刻的理解,經常搞錯,造成諸如差動保護誤動作、電度表反轉等。下面對這個問題做壹個全面、細致的論述。

1、電流互感器結構原理

電流互感器的結構較為簡單,由相互絕緣的壹次繞組、二次繞組、鐵心以及構架、殼體、接線端子等組成。其工作原理與變壓器基本相同,壹次繞組的匝數(N1)較少,直接串聯於電源線路中,壹次負荷電流()通過壹次繞組時,產生的交變磁通感應產生按比例減小的二次電流();二次繞組的匝數(N2)較多,與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負荷(Z)串聯形成閉合回路,見圖1。

由於壹次繞組與二次繞組有相等的安培匝數,I1N1=I2N2,電流互感器額定電流比:。電流互感器實際運行中負荷阻抗很小,二次繞組接近於短路狀態,相當於壹個短路運行的變壓器。

2、電流互感器的接線原則

(1)電流互感器二次側不允許開路。二次開路可能產生嚴重後果,壹是鐵芯過熱,甚至燒毀互感器;二是由於二次繞組匝數很多,會感應出危險的高電壓,危及人身和設備的安全。

(2)高壓電流互感器的二次側必須有壹點接地。由於高壓電流互感器的壹次側為高壓,當壹、二次線圈之間因絕緣損壞出線高壓擊穿時,將導致高壓進入低壓,如果二次線圈壹點接地,則將高壓引入了大地,可確保人身及設備的安全。但應當註意,電流互感器的二次回路只允許壹點接地,而不允許再有接地,否則有可能引起分流,影響使用。

低壓電流互感器的二次線圈不應該接地。由於低壓互感器的電壓較低,壹、二次線圈間的絕緣欲度大,發生壹、二次線圈擊穿的可能性小,另外,二次線圈的不接地將使二次回

路及儀表的絕緣能力提高,還可使雷擊燒毀儀表事故減少。另外,差動保護是采用差動繼電器(例如BCH-2等)構成的,差動保護兩側電流互感器只能有壹點接地,壹般把接地點設在保護屏處,而當差動保護采用微機保護裝置時,兩側電流互感器應分別接地。

(3)電流互感器的測量級和保護級不能接錯。由於測量和保護繞組鐵芯設計的厚薄不同,如果接錯,壹是使正常運行中測量的準確度降低,使電能計量不準;二是在發生短路故障時,由於計量繞組鐵芯設計時保證在短路電流超過額定電流的壹定倍數時鐵芯飽和,限制了二次電流的增長,以保護儀表。而繼電保護繞組鐵芯不飽和,二次電流隨短路電流相應增大,以使繼電保護準確動作。如果接錯,則繼電保護動作不靈敏,計量儀表可能燒壞。

(4)由於電流互感器二次繞組不能開路,所以電流互感器不用的繞組需要短接起來。但是有多個抽頭的電流互感器,不用的抽頭應空著不能短接,比如,某電流互感器二次有抽頭1S1、1S2、1S3,其中1S1、1S2為300/5A,1S1、1S3為600/5A,當需要用300/5A時,接1S1、1S2使用,不應該短接1S1、1S3,否則會影響使用抽頭的測量精度。

(5)電流互感器的計量繞組及牽涉到方向的繼電保護繞組接線時掌握兩點確定接線,壹是看電流互感器的安裝位置,即確定電流互感器的L1安裝在哪壹側;二是看繞組功能或繼電保護類型,有以上兩點可確定電流互感器的二次接線。

3、電流互感器使用註意事項

(1)極性連接要正確。電流互感器壹般按減極性標註,如果極性連接不正確,就會影響計量,甚至在同壹線路有多臺電流互感器並聯時,全造成短路事故。

(2)二次回路應設保護性接地點,並可靠連接。為防止壹、二次繞組之間絕緣擊穿後高電壓竄入低壓側危及人身和儀表安全,電流互感器二次側應設保護性接地點,接地點只允許接壹個,壹般將靠近電流互感器的箱體端子接地。

(3)運行中二次繞組不允許開路。否則會導致以下嚴重後果:二次側出現高電壓,危及人身和儀表安全;出現過熱,可能燒壞繞組;增大計量誤差。

(4)用於電能計量的電流互感器二次回路,不應再接繼電保護裝置和自動裝置等,以防互相影響。

電流互感器與壹般的電壓變壓器的區別在什麽地方呢?這個問題即使是資深的磁性元件設計人員也很難回答。基本的區別在於:變壓器試圖把電壓從原邊變換到副邊,而電流互感器試圖把電流從原邊變換到副邊。電流互感器的電壓大小由負載決定。

我們通過壹個實際的設計例子,可以更好地理解電流互感器的工作原理。

假設用電流互感器測量變換器的原邊電流,原邊10A電流對應1V電壓。當然,我們可以用壹個1V/10A=100mΩ的電阻來測量,但是電阻將造成的損耗為1V×10A=10W,這麽大的損耗對幾乎所有的設計來說都是不能接受的。所以,要選用電流互感器,如圖1所示。

圖1 用電流檢測互感器減小損耗

當然,為了減少繞組電阻,我們把原邊的匝數取為1匝,同時為了使電流降到壹個比較低的水平,副邊匝數應該比較多。如果副邊匝數為N,由歐姆定律可得(10/N)R=1V,在電阻中消耗的功率為P=(1V)2/R。我們假設消耗的功率為50mW(也就是說,我們可以使用100mW規格的電阻),這就要求R不得小於20Ω,如果采用20Ω的電阻,由歐姆定律可得副邊匝數N=200。

現在我們來看磁芯,假設二極管是普通的壹般的二極管,通態電壓大約為1V,電流為10A/200=50mA。互感器輸出電壓為1V,加上二極管的通態電壓1V,總電壓大約2V。250kHz頻率工作時,磁芯上的磁感應強度不會超過

由於原邊流過電流的時間不可能超過開關周期(否則,磁芯無法復位)。因此Ae可以很小,而B也不會很大。這個例子裏磁芯的尺寸不能通過損耗要求或磁通飽和要求來確定,更大的可能是由原副邊之間的隔離電壓來確定。如果隔離電壓沒有要求,磁芯的大小壹般由200匝的繞組所占體積來確定。妳可以用40號的導線流過500mA的峰值電流,但是這種導線實在太細,壹般的變壓器廠家不會為妳繞制。網頁鏈接