电流互感器的选择指南（1）

1电流互感器概述

电流互感器（current transformer）是将初级电路的大电流与第二小电流成比例地转换，以提供给测量仪器，继电保护和其他类似器具. 下图显示了电网中电流互感器的工作状态.

电网中电流互感器的工作状态

2.4额定输出容量的标准值

额定输出的标准值为: 2.5、5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100VA

对于变压器，只有一个额定输出是标准值，并且满足标准精度级别. 对于剩余的额定输出，允许使用非标准值，但它们必须符合另一个标准精度级别.

2.5温升限制

当电流互感器的一次电流等于额定连续热电流并且功率因数等于额定输出负载时，电流互感器的温升不应超过规定的极限.

当环境温度高于指定值时，应从超出的温度值中减去允许的温升.

当变压器的工作位置在海拔1000m以上的区域中工作时，每升高100m，温升极限降低0.4％（油浸式）或0.5％（干式）.

3电流互感器的基本特性

3.1电流互感器类型

根据以下分类，可以归纳为:

（1）根据目的: 用于测量的电流互感器；保护用电流互感器

（2）根据电压等级: 对应不同的电网电压（0.38kV，0.6 kV，1 kV，3 kV，6 kV，10 kV，20 kV，35 kV，66 kV，110 kV，220 kV， 330 kV，500 kV，750 kV，1000kV）电流互感器；

3.2用于保护的电流互感器的类型

保护电流互感器分为两类:

（1）P型（P表示保护）电流互感器. 包括PR和PX类别.

当初级电流是稳态对称电流时，这种类型的电流互感器的确切极限取决于复合误差或励磁特性的拐点.

P和PR电流互感器的精度等级标称为额定精度极限一次电流下最大允许复合误差的百分比. 标准精度级别为: 5P，10P，5PR和10PR.

在额定频率和额定负载下的P型和PR型电流互感器，电流误差，相位误差和复合误差不应超过表2-1中列出的限值.

表2-1 P和PR电流互感器误差极限

额定一次电流下的电流误差％

额定一次电流下的相差

一次电流下额定精度极限的综合误差％

TPS级别: 低泄漏电流互感器，其性能受二次励磁特性和匝数比误差极限的调节. 没有遗留限制.

TPX级别: 精度极限被指定为指定瞬态占空比期间的峰值瞬时误差（）. 没有遗留限制.

TPY级别: 精度极限被指定为指定瞬态占空比期间的峰值瞬时误差（）. 剩磁不超过饱和磁通的10％.

TPZ级别: 精度极限被指定为在指定的次级电路时间常数下具有最大DC偏移的单次通电期间的瞬时瞬时AC分量误差（）. 无直流分量误差限制要求. 剩磁实际上可以忽略.

3.3测量用电流互感器的类型

有两种用于测量的电流互感器，通用和专用（S型）. 可以使用测量电流互感器的额定一次电流，以确保二次电流在合适的范围内. 可以使用复合变压器比率或带抽头的二次电流互感器.

应根据工程中电力系统计量仪表的实际需要合理选择变压器类型.

3.4多变比电流互感器

多变比电流互感器是指使用初级绕组部分的串联或并联连接或/和使用次级绕组抽头来获得多个电流比的方法的电流互感器. 当电流互感器具有多个次级绕组，并且每个次级绕组的额定电流比不同时，也称为复合变比电流互感器. 测量电平和保护电平的电流比可能不同.

（1）初级绕组的串联和并联

初级绕组串联或并联连接以获得两个倍数的电流比（见图2-18）. 示例: 2x600 / 5A: 初级绕组串联时的600 / 5A；初级绕组并联时为1200 / 5A. 通常用于电压等级为66kV及以上的电流互感器. 在35kV及以下的电压等级，由于产品结构的布置困难，很少使用.

图2-18初级绕组串并联方法

（2）次级绕组分接方法

理论上，次级绕组抽头可以位于起点和终点之间的任何位置，通常使用中间抽头. 图2-19显示了分接头的1/3. 通常，次级绕组的分接方法仅用于测量电流互感器. 通过在保护级别中使用分接头获得的电流比率会降低保护性能. 因此，保护​​级别通常不使用第二抽头来获得较小的电流比.

图2-19次级绕组抽头方法

（3）一次绕组和二次绕组串联，并联并同时抽头

同时，初级绕组串联并联和次级绕组抽头方法可用于获得更大的电流比.

图2-20同时使用初级绕组串联和并联以及次级绕组分接方法

示例: 2x600 / 5A: 初级串联-并联连接；二次攻丝为1/3时，获得的电流比如表2-5所示.

表2-5具有多种电流比的电流互感器

初级绕组连接方法

次级绕组连接（抽头为1/3）

主绕组串联

并联一次绕组

4种电流互感器参数选择原则

（2）动态稳定性检查

具有初级回路导体的电流互感器需要进行动态稳定性测试；初级回路导体穿过窗口且没有固定板的电流互感器不需要进行动态稳定性测试.

电流互感器的动态稳定性通常用额定动态稳定性电流或动态稳定性倍数表示. 它们之间的关系是:

.................................（2-1）

其中:

Kd-动态稳定性倍数（由制造部门提供）；

Idyn-额定动态稳定电流（峰值）（kA）；

Ipn-电流互感器的额定一次电流（A）.

对电流互感器动态稳定性的验证计算如下: Idyn≥Ich……………………………………（2-2）

或

……………………………（2-3）

其中:

Ich-短路冲击电流的瞬时值（kA）.

（3）短期热电流验证

短期热电流验证是为了验证变压器承受短路电流加热的能力. 制造部门通常会在产品样品中给出1s或5s的热稳定性电流倍数，可以通过以下公式进行验证:

…………………………………（2-4）

其中:

K th-由制造部门提供的电流互感器的热稳定电流倍数.

Qd-由短路电流引起的热效应（A²s）应根据备用保护动作的全开时间确定；

t-制造部门提供的短期热电流计算时间，t = 1s或5s.

还可以根据校准期间的尺寸来比较产品的热稳定性，尤其是当不同的产品t使用不同的值时.

当变压器绕组可以串联或并联切换时，应验证其接线状态下的实际短路电流.

例如，当动态热稳定性不足时，有时由于环路的工作电流较小，可以选择额定电流较大的电流互感器以提高转换率. 如果用于测量的电流表的读数太小，则可以使用双变压器比率或带抽头的次级电流互感器.

（4）机械负载

机械负载验证是为了验证电流互感器出口处导体的静态负载力和短路期间的电动势不超过设备的允许值.

1）静载荷

对于最大电压为72.5 kV及以上的电流互感器，初级绕组端子的垂直和水平方向应能够承受表2-6中规定的静态测试负载.

表2-6静态承受测试负荷

静载荷测试下的载荷（N）

注意: 1.在日常运行条件下，施加的负载之和不得超过规定测试负载的50％.

2. 电流互感器应该能够承受很少发生的突然的动态负载（例如: 短路），其不超过静态负载的1.4倍.

3. 在某些应用中，终端可能需要具有防旋转功能. 测试期间施加的扭矩值应由制造商和用户协商确定.

上表中的值包括风和结冰引起的载荷.

根据电线的机械计算方法，计算电流互感器端子承受的导体拉力，不得超过制造商提供的静载荷数据. 有关具体的计算方法，请参阅《电力工程电气设计手册》中的“导体实用力学计算”部分.

2）短路负载

a）硬导体短路电动势的计算

将电流互感器连接到硬导体时，验证公式与接线柱绝缘子相同，即:

………………………（2-5）

其中:

Fmax-电流互感器端子承受的电力N

a-循环之间的距离，厘米；

lm-计算长度电流互感器符合，cm；

l1-从电流互感器出口端到最近的母线绝缘子的距离，厘米；

l2 —电流互感器两端瓷盖之间的距离（当电流互感器为非母线瓷绝缘时），厘米.

某些产品样本未在生产线末端指示允许的力，而仅给出动态稳定性的倍数Kd. 通常在相之间的距离为40 cm且计算的长度为50 cm的条件下获得Kd. 目前，您可以通过以下公式进行验证:

…………………（2-6）

b）软线短路电动势的计算

当电流互感器与软线连接时，电动势的计算方法可以在《电气设计手册》的“软线和组合线的短路摆幅的计算”的相关内容中找到. 电力工程”.

（5）额定次级电流和负载

1）电流互感器的额定次级电流（Isn）分别为1A和5A.

2）对于新建的发电厂和变电站，如果可能，电流互感器的额定次级电流应为1A. 如果有利于电流互感器的安装或扩建工程，当原始电流互感器使用5A时，额定次级电流可能为5A.

3）在工厂站中，电流互感器的额定次级电流可以同时使用1A和5A.

4）保护电流互感器的精度等级和允许的极限电流都与次级负载有关，应合理选择次级负载额定值并进行相应检查. 电流互感器的次级负载可以用阻抗Zb（Ω）或容量（VA）表示. 两者之间的关系是:

………………………………………（2-7）

当电流互感器的额定次级电流为5A时，该值，当电流互感器的额定次级电流为1A时，Sb = Zb.

5）由于电子仪器仪表和微机继电保护的广泛应用，变压器的额定次级电流在1A时得到了广泛使用，并且保护和控制在现场分散进行. 次级电路上的负载大大减少，并且相应的电流互感器次级负载也应使用较低的额定值，以降低成本并改善其结构和性能（例如倒置结构）.

4.2决定电流互感器电流比的因素

电流互感器的电流比由额定一次电流和额定二次电流组成. 电流比必须确保在指定的电负载下满足测量（和计量），保护和动态热稳定性的要求.

（1）额定一次电流的测量水平要求

需要使用用于测量或测量的电流互感器，以确保在正常工作范围内达到规定的精度，尤其是对于在栅极点测量的电流互感器. 为此，必须确定额定一次电流尽可能接近正常功率负载电流电流互感器符合，并确保变压器应满足仪器安全电流的要求（使用传统仪器时）.

（2）额定一次电流的保护等级要求

用于继电器保护的电流互感器必须在额定一次电流和精确极限电流下达到规定的误差极限要求. 作为保护，当准确限制一次电流时，要更加精确地输出符合要求的二次电流（5P级复合误差<±5％； 10P级复合误差<±10％），以确保正确可靠. 保护装置的操作. 因此，在确定准确的限制电流时，选择的变压器额定一次电流越大，准确的限制因数就越小，产品越容易制造.

（3）电力负载变化对额定一次电流的影响

1）变电站（升压站）设计的实际功率负载与预期负载有很大不同: 如果变压器的额定一次电流是根据预期负载确定的，则由预期负载确定的额定一次电流为: 保护等级可以满足保护功能要求，但变压器的测量等级不能满足近期对实际负载的准确测量.

2）特殊负载: 例如，电气化铁路，轧钢等的电力线. 通常，电流互感器的额定一次电流由最短的最大负载决定，并且流经电流互感器的电流非常小在正常的工作条件下，不能达到准确的测量要求.

3）系统之间的联络线，负载不是固定的: 变压器的额定一次电流是根据最大负载电流或传输线和断路器的额定电流确定的，因此电流互感器不能在负载变化的整个范围内保持准确水平.

当功率负载变化范围太大时，如果将最大负载确定为额定一次电流，则可以满足保护级功能要求，但变压器测量级无法准确测量最小负载. 相反，如果将最小负载确定为额定一次电流，则测量级别可以准确地测量最小电气负载，但是对于最大电气负载的测量，“电流膨胀值”为200％，300的电流互感器必须选择％等. 为了使保护级别在最大功率负载下发挥保护功能，必须有一个较大的准确限制因数，这将给制造变压器带来困难. 因此，当电力负荷变化时，对测量水平和保护水平的要求是矛盾的，应使用多变比电流互感器.

（4）额定次级电流取决于以下因素

有两个额定次级电流: 5A和1A. 在110kV及以下的电压水平下，次级电流可以为5A或1A. 通常建议电压等级为220kV及以上的电流互感器使用1A的次级电流.

4.3多变比变流器参数选择原则

（1）当功率负载相对稳定时

当功率负载相对稳定且变化范围不大时，将使用具有单个电流比的电流互感器. 额定初级电流应为环路负载电流的1.5到2.0倍.

（2）电力负荷变化时

当功率负载变化范围较大时，应使用多变比电流互感器. 初级绕组采用串并联连接. 测量电流互感器为S级. 点按最大电流比用于保护级（不分接次级绕组）.

示例: 技术参数2x600 / 5A:

测量级别: 2倍（200、400、600）/ 5A； 0.2S级;输出容量: 抽头30VA；全转50VA.

保护等级: 2x600 / 5A: 5P20； 50VA.

制造方案: 初级绕组串联和并联；测量电平为0.2S，并在次级绕组的三分之一处抽头；保护级次级绕组未抽头. 连接多电流比电流互感器时的性能，请参见表2-7.

表2-7连接多电流比电流互感器时的性能

一次性连接方法

主绕组串联

当初级绕组串联时，功率负载在40〜720A范围内，这可以确保电流互感器的比率差达到±0.2％，相位差达到±10'.

并联一次绕组

当初级绕组并联时，功率负载在80至1440A的范围内，这可以确保电流互感器的比率差达到±0.2％，相位差达到±10'.

…………………………………（2-8）

示例: 先点击一半，然后

，是整转的四分之一. 通用抽头的输出容量由上式确定. 实际上，产品仍然可以大于计算值（具体的输出容量应由用户和制造商协商确定. ）

（5）多电流比套管电流互感器的额定值

多电流比率套管电流互感器的额定值以其最大电流比率指定，而其余电流比率未指定. 示例: “ 300-600-1200 / 1A； 50VA； 0.5级”表示在1200 / 1A时，满足50VA和0.5级. 在其他转换比例中: 300 / 1A，600 / 1A，精度水平和额定输出由双方协商.

4.4保护电流互感器的特殊要求

除了要按照通用法规选择用于保护的电流互感器参数外，还必须考虑电流互感器所处电路的特定要求:

（3）大型发电机变压器组工厂分支的额定电流远小于主变压器的额定电流. 通常可以根据工厂分支的额定工作电流来选择工厂分支的电流互感器，但工厂除外. 分支侧用于发电机-变压器组差动保护的电流互感器原则上应与主回路电流互感器的变比. 如果额定一次电流过大而难以安装，可以根据具体情况采取适当的措施. 例如，通过保护装置更改比率，或使用次级额定电流为1A的变压器（其他变压器的额定次级电流为5A时），以在保持相同比率的同时减小变压器的额定初级电流.

4.5测量电流互感器的特殊要求

（1）使用S级电流互感器进行测量的特殊要求

0.2S和0.5S类是专用电流互感器. 当连接到宽负载电度表（过载为4倍或以上的电度表）时，电流互感器的计量电流为50mA〜6A之间（即，可以在额定电流介于5A额定次级电流的1％和120％之间）. 建议在电能门的测量点使用0.2S和0.5S电流互感器.

1）使用S级电流互感器，在宽负载电流（1〜120）％时具有高精度. 当负载电流为（20〜120）％时，电流误差为≯±0.2％；相位差是≯10'. 误差值是标称极限，这保证了在门口测量电费的准确性.

2）当使用具有计量级和S级的电流互感器时，它可以满足根据计量规范选择的负载电流，并且在额定电流的50％至66.6％范围内具有较高的精度.

示例: 0.2级: 当时的当前误差为±0.2618％（注: > 0.2％）；相位差为±12.06'（注: > 10'），已超出预期的名义误差极限.

0.2S电平，当=（20〜120）％时，电流误差为±0.2；相位差为±10'，符合预期的名义误差极限.

图2-21 S级测量的电流互感器误差极限

（2）S级电流互感器的测量范围

根据电网管理系统的改革，需要准确测量发电量，供电量和用电量. 作为评估电网技术经济指标，实现贸易的衡量依据. 因此，要求安装在电能门充电点的电流互感器具有更高的精度.

当安装点的功率负载变化范围较大，且低峰值负载与峰值负载电流之差为数倍时，为满足峰值和低峰值负载电流的测量精度，变压器应采用目前的S级变压器. 并根据峰值功率负载值确定变压器的额定电流比.

（3）选择用于测量的电流互感器的额定输出

在选择用于测量的电流互感器的额定输出时，应考虑实际负载不要尽可能大. 根据国家标准，由测量电流互感器精度等级的误差极限规定的次级输出范围为额定输出的25％至100％. 因此，当额定输出选择太大时，实际负载可能会小于25％额定输出，这时无法达到指定的精度.

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