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浅谈电流互感器的误差和二次负载的计算

摘要：电流互感器是电力系统中非常重要的一次设备，掌握其误差特性及二

次负载的计算，对设计人员来说至关重要，本文分析了电流互感器误差产生的原

因以及分别对测量电流互感器、保护电流互感器二次负载进行了计算。

关键词：电流互感器、误差、二次负载、计算

1、电流互感器的误差

电流互感器是用来将一次系统的大电流按比例变换为二次系统的小电流，以

满足测量、监控、保护及自动装置等的需要，并将一、二次设备安全隔离，使高、

低压回路不存在电的联系的一种常见的电气设备。测量误差是指电流互感器的二

次输出量I2与其归算二次侧的一次输入量I1’的大小不相等，幅角不相同所造

成的差值，因此测量误差分为数值（变比）误差和相位（角度）误差两种。

产生测量误差的原因一是电流互感器本身造成的，二是运行和使用条件造成

的。

电流互感器本身造成的测量误差是由于电流互感器有励磁电流Ie存在，而

Ie是输入电流的一部分，它不传到二次侧，故形成变比误差，Ie除在铁芯中产生

磁通外，尚产生铁芯损耗，包括涡流损失和磁滞损失，Ie所流经的励磁支流是一

个呈电感性的支路，Ie和I2不同相位，这是造成角度误差的主要原因。

运行和使用中造成的测量误差过大是电流互感器铁芯饱和和二次负载过大

所致。

故为保证电流互感器工作在误差范围内，在不改变其本身固有特性的情况

下，作为设计人员来说，根据实际情况，选择适当的电流互感器二次容量尤为重

要，以下介绍二次负载容量的计算。

2、测量电流互感器二次负载容量的计算

为了保证测量仪表的准确度，互感器的准确度级不得低于所供测量仪表的准

确度级。电流互感器的一定准确等级是与一定的负荷容量S2相对应的。当接入

负荷（仪表继电器等）的容量超过互感器准确级规定的容量Se2时，电流互感器

的准确级将要下降，即测量误差增大。因此，为了保证测量的准确度，互感器二

次侧所接负荷容量S2应小于互感器准确度级所规定的额定容量Se2。，即应满足：

Se2≥S2

即Se2≥I22Z2（1）

由上式可知，二次负荷容量与二次阻抗有着直接关系。若不考虑二次负荷

的电抗值；则包括接入互感器二次侧的仪表电流线圈电阻，继电器电流线圈电

阻，连接导线电阻和接触电阻，即：

上式中ry、rj可由二次回路中所接仪表和继电器的参数求出最大相负荷阻

抗，即：

式中：——电流互感器最大一相的负荷（伏安）。其值等于各仪表负荷之和，

可以通过查各仪表技术数据求得。

——电流互感器二次额定电流（安）。

——仪表或继电器电流线圈的总阻抗（欧）。

接触电阻由于不能准确测量，一般可取0.05欧姆。连接导线电阻为未知

量，可由所选择导线的长度和截面确定：

（4）

式中；、——连接导线截面（mm2）和计算长度（m）。

——导线的电阻率。铜=（Ω#8226;m），铝=（Ω#8226;m）。

上式中与仪表到互感器的实际距离L及电流互感器的接线方式有关。

图1电流互感器与仪表接线图

（a）单相接线（b）星形接线（c）不完全星形接线

单相接线：=2L

星形接线，用于测量三相不对称负荷，由于中性线电流很小，故＝L．

不完全星形接线，用于三相负荷平衡或不平衡系统的测量，例如：三相二元

件功率表或电度表的接线等。在35kV及以下小电流接地系统中的保护广泛采用

这种接线方式。此接线方式选择二次连接导线时其导线计算长度=1．73L，可

从电流向量图及回路电压方程式推导出

由图1（c）可知：

流过公共导线的电流在回路中，设为ao两端的等效电阻

由于电流互感器的副边电流Ie2已标准化（5安或1安），I2用额定值Ie2代

入（1）式可计算出电流互感器所接负荷S2，从而按1.5~3倍选择电流互感器的

额定容量。

3、保护电流互感器二次负荷的计算

用于继电保护的电流互感器，要考虑当系统出现最大短路电流的情况下，继

电保护装置能正常工作，不至于因为饱和及误差带来拒动，当电力系统发生短路

故障而引起继电保护