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电流互感器 第节 概 述 互感器是电力系统中测量仪表、继电保护和自动装置等二次设备获取相关电气一次设备回路信息的传感器。电流互感器将大电流按比例变成小电流（5、1、0.5A），其一次侧接在一次系统，二次侧接二次系统。通常，测量仪表与继电保护和自动装置工作状态不同，分别接在电流互感器不同的二次回路中。 电流互感器的作用是： （1）使高压装置与测量仪表和继电器在电气方面很好的隔离，保证工作人员的安全。 （2）使测量仪表和继电器标准化和小型化，并可采用小截面电缆进行远距离测量。 （3）当电路上发生短路时，保护测量仪表的电流线圈，使它不受大电流的损害。 （4）能使用简单而经济的标准化仪表和继电器，并使二次回路接线简单。 为了确保工作人员在接触测量仪表和继电器时的安全，互感器的每一个二次绕组必须有一可靠的接地。以防绕组间绝缘损坏而使二次部分长期存在高电压。 第二节 电磁式电流互感器 一、电磁式电流互感器的工作原理 电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器（以下简称电流互感器，用TA表示）。它的工作原理与变压器相似，其原理接线如圈－l所示。其特点有： （1）一次绕组串联在被测电路中，匝数很少。一次绕组中的电流完全取决于被测电路的电流，而与二次电流无关。 （2）二次绕组匝数多，且所串联的仪表或继电器的电流线圈阻抗很小，所以正常运行时，电流互感器接近于在短路状况下工作。 二、电流互感器的误差 电流互感器一、二次额定电流之比，称为电流互感器的额定变（流）比Ki ，可表示为 Ki=IN1/IN2N2/N1≈I1/I2 （7－1） 式中N1、N2：二次绕组匝数电流互感器的等值电路和简化相量图如图7－2所示。 根据磁通势平衡原理 IIN1I′2N2＝I0N （7－2） 可看出，由于铁芯中产生磁通，铁芯的发热和交变励磁以及二次绕组和二次回路导线的发热，电流变换消耗能量，使一次电流I1与－I′2在数值和相位上都有差异，即测量结果有误差。这种误差通常用电流误差和相位误差表示。 电流误差，由二次绕组测得的一次电流近似值kiI2与一次电流实际值II之差，对一次电流实际值的百分比，称为电流误差，即 fi［(KiI2－I1)/I1 ］100% （7－3） 并规定KiI2＞I1时，电流误差为正，反之为负。 相位误差。二次电流I2旋转180°后与一次电流Il的夹角δi称为角误差，并规定－I2超前I1时，δi为正值；反之为负值。 将式（7l）代入式（73），则 fi［（I2N2－I1N1）/I1N1］100% （7－4） 式（7－4）中I2N2及I1N1只表示其绝对值的大小，当I1N1大于I2N2时，电流误差为负；反之为正。从相量图可知 I2N2－I1N1＝ob－od＝－bd，当δi很小时，bd≈bc，则 fi（－I0N1/I1N1）sin（ψ+α）100% （7－5） δisinδi＝ （I0N1/I1N1）cos（ψ+α）3440′ （7－6） 式（7－5）和式（7－6）表明电流互感器的误差可用励磁磁通势I0N1表示。I0N1为电流互感器绝对误差，I0N1/I1N1表示的是相对误差。当相量图中的I0N1用I0N1/I1N1表示时，则I0N1/I1N1在横轴上的投影就是电流误差，I0N1／I1N1在纵轴上的投影就是相位误差。电流误差和相位误差的正负号可由图7－2（b）中以O点为原点所选择的直角坐标系来确定。 三、电流互感器的准确级和额定容量 1．电流互感器的准确级 准确级电流互感器的电流互感器的误差大小，集中反映在励磁电流I0的大小，而I0 的大小除与电流互感器的铁芯材料、结构有关外，还与一次电流及二次负荷有关。电流互感器误差曲线如图73所示，根据测量时误差的大小，电流互感器划分为不同的准确级。我国电流互感器准确级和误差限值如表71所示。 2.电流互感器的额定容量 电流互感器的额定容量SN2是指电流互感器在额定二次电流IN2额定二次阻抗ZN2下运行时，二次绕组输出的容量 SN2= I2N2×ZN2 由于电流互感器的二次电流为标准值（5A或1A），故其容量常用额定二次阻抗来表示。表7－1 电流互感器准确级和误差极限 准确级次 一次电流为额定电流的百分数（%） 误差极限 二次负荷变化范围 电流误差（±%） 相位误差（±′） 0.2 10 20 100