CT电流互感器

一、电流互感器型号:

第一字母:L—电流互感器

第二字母:A—穿墙式;Z—支柱式;M—母线式;D—单匝贯穿式;V—结构倒置式;J—零序

接地检测用;W—抗污秽;R—绕组裸露式

第三字母:Z—环氧树脂浇注式;C—瓷绝缘;Q—气体绝缘介质;W—与微机保护专用

第四字母:B—带保护级;C—差动保护;D—D级;Q—加强型;J—加强型ZG

第五数字:电压等级 产品序号

二、 主要技术要求

2.1 额定容量:额定二次电流通过二次额定负荷时所消耗的视在功率。额定容量可以用视在功率V.A表示,也可以用二次额定负荷阻抗Ω表示。

2.2 一次额定电流:允许通过电流互感器一次绕组的用电负荷电流。用于电力系统的电流互感器一次额定电流为5～25000A,用于试验设备的精密电流互感器为 0.1～50000A。电流互感器可在一次额定电流下长期运行,负荷电流超过额定电流值时叫做过负荷,电流互感器长期过负荷运行,会烧坏绕组或减少使用寿命。

2.3 二次额定电流:允许通过电流互感器二次绕组的一次感应电流。

2.4 额定电流比(变比):一次额定电流与二次额定电流之比。

2.5 额定电压:一次绕组长期对地能够承受的最大电压(有效值以kV为单位),应不低于所接线路的额定相电压。电流互感器的额定电压分为0.5,3,6,10,35,110,220,330,500kV等几种电压等级。

2.6 10%倍数:在指定的二次负荷和任意功率因数下,电流互感器的电流误差为-10%时,一次电流对其额定值的倍数。10%倍数是与继电保护有关的技术指标。

2.7 准确度等级:表示互感器本身误差(比差和角差)的等级。电流互感器的准确度等级分为0.001～1多种级别,与原来相比准确度提高很大。用于发电厂、变电站、用电单位配电控制盘上的电气仪表一般采用0.5级或0.2级;用于设备、线路的继电保护一般不低于1级;用于电能计量时,视被测负荷容量或用电量多少依据规程要求来选择(见第一讲)。

2.8 比差:互感器的误差包括比差和角差两部分。比值误差简称比差,一般用符号f表示,它等于实际的二次电流与折算到二次侧的一次电流的差值,与折算到二次侧的一次电流的比值,以百分数表示。

2.9 角差:相角误差简称角差,一般用符号δ表示,它是旋转180°后的二次电流向量与一次电流向量之间的相位差。规定二次电流向量超前于一次电流向量δ为正值,反之为负值,用分(’)为计算单位。

2.10 热稳定及动稳定倍数:电力系统故障时,电流互感器受到由于短路电流引起的巨大电流的热效应和电动力作用,电流互感器应该有能够承受而不致受到破坏的能力,这种承受的能力用热稳定和动稳定倍数表示。热稳定倍数是指热稳定电流1s内不致使电流互感器的发热超过允许限度的电流与电流互感器的额定电流之比。动稳定倍数是电流互感器所能承受的最大电流瞬时值与其额定电流之比。

在发电、变电、输电、配电和用电的线路中电流大小悬殊,从几安到几万安都有。为便于测量、保护和控制需要转换为比较统一的电流,另外线路上的电压一般都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到电流变换和电气隔离作用。

对于指针式的电流表,电流互感器的二次电流大多数是安培级的(如5A等)。对于数字化仪表,采样的信号一般为毫安级(0-5V、4-20mA等)。微型电流互感器二次电流为毫安级,主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。

微型电流互感器也有人称之为“仪用电流互感器”。(“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器,一般用于扩大仪表量程。)

电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作,变压器变换的是电压而电流互感器变换的是电流罢了。电流互感器接被测电流的绕组(匝数为N1),称为一次绕组(或原边绕组、初级绕组);接测量仪表的绕组(匝数为N2)称为二次绕组(或副边绕组、次级绕组)。

电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比,叫实际电流比K。电流互感器在额定电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比,用Kn表示。

Kn=I1n/I2n

电流互感器(Current transformer 简称CT)的作用是可以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。如变比为400/5的电流互感器,可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。

按用途分类

按照用途不同,电流互感器大致可分为两类 :

测量用电流互感器(或电流互感器的测量绕组):在正常工作电流范围内,向测量、计量等装置提供电网的电流信息。

保护用电流互感器(或电流互感器的保护绕组):在电网故障状态下,向继电保护等装置提供电网故障电流信息。

1、测量用电流互感器

在测量交变电流的大电流时,为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流(中国规定电流互感器的二次额定为5A或1A),另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到变流和电气隔离作用。它是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器,电流互感器将高电流按比例转换成低电流,电流互感器一次侧接在一次系统,二次侧接测量仪表、继电保护等。

正常工作时互感器二次侧处于近似短路状态,输出电压很低。在运行中如果二次绕组开路或一次绕组流过异常电流(如雷电流、谐振过电流、电容充电电流、电感启动电流等),都会在二次侧产生数千伏甚至上万伏的过电压。这不仅给二次系统绝缘造成危害,还会使互感器过激而烧损,甚至危及运行人员的生命安全。

1次侧只有1到几匝,导线截面积大,串入被测电路。2次侧匝数多,导线细,与阻抗较小的仪表(电流表/功率表的电流线圈)构成闭路。

电流互感器的运行情况相当于2次侧短路的变压器,忽略励磁电流,安匝数相等I1N1=I2N2

电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比,叫实际电流比I1/I2=N2/N1=k。

励磁电流是误差的主要根源。

测量用电流互感器的精度等级0.2/0.5/1/3,1表示变比误差不超过±1%,另外还有0.2S和0.5S级。

2、保护用电流互感器

保护用电流互感器分为:1.过负荷保护电流互感器,2.差动保护电流互感器,3.接地保护电流互感器(零序电流互感器)

保护用电流互感器主要与继电装置配合,在线路发生短路过载等故障时,向继电装置提供信号切断故障电路,以保护供电系统的安全。保护用电流互感器的工作条件与测量用电流互感器完全不同,保护用互感器只是在比正常电流大几倍几十倍的电流时才开始有效的工作。保护用互感器主要要求:1.绝缘可靠,2.足够大的准确限值系数,3.足够的热稳定性和动稳定性。

保护用互感器在额定负荷下能够满足准确级的要求最大一次电流叫额定准确限值一次电流。准确限值系数就是额定准确限值一次电流与额定一次电流比。当一次电流足够大时铁芯就会饱和起不到反映一次电流的作用,准确限值系数就是表示这种特性。保护用互感器准确等级5P、10P,表示在额定准确限值一次电流时的允许电流误差为1%、3%,其复合误差分别为5%、10%

线路发生故障时的冲击电流产生热和电磁力,保护用电流互感器必须承受。二次绕组短路情况下,电流互感器在一秒内能承受而无损伤的一次电流有效值,称额定短时热电流。二次绕组短路情况下,电流互感器能承受而无损伤的一次电流峰值,称额定动稳定电流。

保护用电流互感器的精度等级5P/10P ,10P标示复合误差不超过10%。

按绝缘介质分类

1、干式电流互感器 :由普通绝缘材料经浸漆处理作为绝缘。

2、浇注式电流互感器:用环氧树脂或其他树脂混合材料浇注成型的电流互感器。

3、油浸式电流互感器:由绝缘纸和绝缘油作为绝缘,一般为户外型。

4、气体绝缘电流互感器:主绝缘由气体构成。

按安装方式分类

1、贯穿式电流互感器:用来穿过屏板或墙壁的电流互感器。

2、支柱式电流互感器:安装在平面或支柱上,兼做一次电路导体支柱用的电流互感器。

3、套管式电流互感器:没有一次导体和一次绝缘,直接套装在绝缘的套管上的一种电流互感器。

4:母线式电流互感器:没有一次导体但有一次绝缘,直接套装在母线上使用的一种电流互感器。

按原理分类

1、电磁式电流互感器:根据电磁感应原理实现电流变换的电流互感器。

2、电子式电流互感器:

例如 (1)光学电流互感器是指采用光学器件作被测电流传感器,光学器件由光学玻璃、全光纤等构成。

(2)空心线圈电流互感器。又称为Rogowski线圈式电流互感器。空心线圈往往由漆包线均匀绕制在环形骨架上制成,骨架采用塑料、陶瓷等非铁磁材料,其相对磁导率与空气的相对磁导率相同,这是空心线圈有别于带铁心的电流互感器的一个显著特征。

(3)铁心线圈式低功率电流互感器(LPCT)。它是传统电磁式电流互感器的一种发展。其按照高阻抗电阻设计,在非常高的一次电流下,饱和特性得到改善,扩大了测量范围,降低了功率消耗,可以无饱和的高准确度测量高达短路电流的过电流、全偏移短路电流,测量和保护可共用一个铁心线圈式低功率电流互感器,其输出为电压信号。

两者的使用发展方向

由于电磁式电流互感器存在的易饱和、非线性及频带窄等问题,电子式电流互感器逐渐兴起。电子式电流互感器一般具有抗磁饱和、低功耗、宽频带等优点。

国内具有代表性的电子式互感器有AnyWay变频电压传感器、AnyWay变频电流传感器和AnyWay变频功率传感器,其中,AnyWay变频功率传感器属于电压、电流组合式互感器。

该互感器的主要特点如下:

1、采用前端数字化技术,光纤传输,电磁兼容性好。

2、幅频特性和相频特性好,在宽幅值、频率、相位范围内均可获得较高的测量精度。

3、属于数字式传感器,二次仪表不会引入误差,传感器误差就是系统误差。

一、 电流互感器选择与检验的原则

1)电流互感器额定电压不小于装设点线路额定电压;

2)根据一次负荷计算电流IC选择电流互感器变化;

3)根据二次回路的要求选择电流互感器的准确度并校验准确度; 4)校验动稳定度和热稳定度。

二、电流互感器变流比选择

电流互感器一次额定电流I1n和二次额定电流I2n之比,称为电流互感器的额定变流比,Ki=I1n/I2n≈N2/N1。 式中,N1和N2为电流互感器一次绕组和二次绕组的匝数。 电流互感器一次侧额定电流标准比(如20、30、40、50、75、100、150(A)、2Xa/C)等多种规格,二次侧额定电流通常为1A或5A。其中2Xa/C表示同一台产品有两种电流比,通过改变产品顶部储油柜外的连接片接线方式实现,当串联时,电流比为a/c,并联时电流比为2Xa/C。一般情况下,计量用电流互感器变流比的选择应使其一次额定电流I1n不小于线路中的负荷电流(即计算IC)。如线路中负荷计算电流为350A,则电流互感器的变流比应选择400/5。保护用的电流互感器为保证其准确度要求,可以将变比选得大一些。

(1)电流互感器二次侧不允许开路。二次开路可能产生严重后果,一是铁芯过热,甚至烧毁互感器;二是由于二次绕组匝数很多,会感应出危险的高电压,危及人身和设备的安全。

(2)高压电流互感器的二次侧必须有一点接地。由于高压电流互感器的一次侧为高压,当一、二次线圈之间因绝缘损坏出线高压击穿时,将导致高压进入低压,如果二次线圈一点接地,则将高压引入了大地,可确保人身及设备的安全。但应当注意,电流互感器的二次回路只允许一点接地,而不允许再有接地,否则有可能引起分流,影响使用。低压电流互感器的二次线圈不应该接地。由于低压互感器的电压较低,一、二次线圈间的绝缘欲度大,发生一、二次线圈击穿的可能性小,另外,二次线圈的不接地将使二次回路及仪表的绝缘能力提高,还可使雷击烧毁仪表事故减少。另外,差动保护是采用差动继电器(例如BCH-2等)构成的,差动保护两侧电流互感器只能有一点接地,一般把接地点设在保护屏处,而当差动保护采用微机保护装置时,两侧电流互感器应分别接地。

(3)电流互感器的测量级和保护级不能接错。由于测量和保护绕组铁芯设计的厚薄不同,如果接错,一是使正常运行中测量的准确度降低,使电能计量不准;二是在发生短路故障时,由于计量绕组铁芯设计时保证在短路电流超过额定电流的一定倍数时铁芯饱和,限制了二次电流的增长,以保护仪表。而继电保护绕组铁芯不饱和,二次电流随短路电流相应增大,以使继电保护准确动作。如果接错,则继电保护动作不灵敏,计量仪表可能烧坏。

(4)由于电流互感器二次绕组不能开路,所以电流互感器不用的绕组需要短接起来。但是有多个抽头的电流互感器,不用的抽头应空着不能短接,比如,某电流互感器二次有抽头1S1、1S2、1S3,其中1S1、1S2为300/5A,1S1、1S3为600/5A,当需要用300/5A时,接1S1、1S2使用,不应该短接1S1、1S3,否则会影响使用抽头的测量精度。

(5)电流互感器的计量绕组及牵涉到方向的继电保护绕组接线时掌握两点确定接线,一是看电流互感器的安装位置,即确定电流互感器的L1安装在哪一侧;二是看绕组功能或继电保护类型,有以上两点可确定电流互感器的二次接线。

(1)极性连接要正确。电流互感器一般按减极性标注,如果极性连接不正确,就会影响计量,甚至在同一线路有多台电流互感器并联时,全造成短路事故。

(2)二次回路应设保护性接地点,并可靠连接。为防止一、二次绕组之间绝缘击穿后高电压窜入低压侧危及人身和仪表安全,电流互感器二次侧应设保护性接地点,接地点只允许接一个,一般将靠近电流互感器的箱体端子接地。

(3)运行中二次绕组不允许开路。否则会导致以下严重后果:二次侧出现高电压,危及人身和仪表安全;出现过热,可能烧坏绕组;增大计量误差。

(4)用于电能计量的电流互感器二次回路,不应再接继电保护装置和自动装置等,以防互相影响。

电流互感器常见故障分析:

1、发生过热现象。电流互感器发生过热、冒烟、流胶等现象,其原因可能是一次侧接线接触不良、二次侧接线板表面氧化严重、电流互感器内匝线间短路或一、二次侧绝缘击穿引起。

2、二次侧开路。此时电流表突然无指示,电流互感器声音明显增大,在开路处附近可嗅到臭氧味和听到轻微的放电声。二次侧开路的危害有:a、产生很高的电压,对设备和运行人员安全造成威胁。b、铁芯损耗增加,严重发热有烧坏设备的可能。c、铁芯产生磁饱和,使电流互感器误差增大。

3、内部有放电声或放电现象。若电流互感器表面有放电现象,可能是互感器表面过脏使得绝缘降低。内部放电声是电流互感内部绝缘降低,造成一次侧绕组对二次侧绕组以及对铁芯击穿放电。

4、内部声音异常。原因有:电流互感器铁芯紧固螺丝松动、铁芯松动,硅钢片震动增大,发出不随一次负荷变化的异常声;某些铁芯因硅钢片组装工艺不良,造成在空负荷或停负荷时有一定的嗡嗡声;二次侧开路时因磁饱和及磁通的非正弦性,使硅钢片震荡且震荡不均匀发出较大的噪声;电流互感器严重过负荷,使得铁芯震动声增大。

5、充油式电流互感器严重漏油。 当电流互感器在运行中发现有以上现象之一者,应转移负荷,立即进行停电处理。

电流互感器故障维修处理办法:

(1)要有效的解决互感器中存在的问题,最先要改变的就是所处环境,不能放置在潮湿环境中,然后将互感器更换掉,在互感器的选择上需要能够使其与负荷相符合,同时在线路上对于那些接错的也要进行纠正。

(2)在进行故障排除时,需要事先将电力供应系统切断,在对其线路进行检测,一点点的将各个线路中的故障排除掉。在进行电路故障的检查中需要注重安全问题,要将一次负荷电流的电压降到最低限度,这样才能使二次回路中的电压也降低。在进行排除时工作人员需要戴好绝缘手套及绝缘性好的工具,同时还需要在绝缘垫上进行操作。在进行线路的纠正时,还需要将线路图纸对照到施工中,这样才能准确的将各路线的位置找到。由于电流互感器中的二次开路非常的隐秘,不容易察觉,所以在检查中无法看到互感器有明显的征兆,但是却会一直处于开路的状态中。因此,在对其进行检测时需要非常仔细的观看聆听,对于各种细小的细节现象都不能轻易放过。

(3)如果接线压接的地方出现了发热现象,那么其在运行中就会出现一些异常情况,这时正确的处理方法应该是需要先对其进行打磨,使其的接触面积增加,让其在接触上能够保持良好状态,然后在使用导电膏和弹簧等进行压紧控制,这样才能融化缩小,对于生产的厂家来说,在接线板长度上需要适当的增加,并且能够使用螺丝来进行稳固,这样才能够使其的接触面更大更牢固,减少发热故障的发生。