电流互感器手册

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目录

电流互感器的用途和基本结构……………………………………………（2）

一、 电流互感器的用途……………………………………………………（2） 二、 电流互感器的容量……………………………………………………（6） 三、 电流互感器的基本结构………………………………………………（8）

电流互感器的误差和计算…………………………………………………（10）

一、 没有误差时的电流互感器……………………………………………（10） 二、 电流互感器的误差和准确级…………………………………………（13） 三、 电流互感器的等值电路和相量图……………………………………（16） 四、 影响电流互感器误差的各种因素……………………………………（19） 五、 电流互感器误差计算举例……………………………………………（22）

电流互感器误差的补偿……………………………………………………（24）

一、匝数补偿…………………………………………………………………（24） 二、半匝或分数砸补偿………………………………………………………（26） 三、双铁心反励磁补偿………………………………………………………（28） 四、磁分路补偿………………………………………………………………（29） 五、短路匝补偿………………………………………………………………（32） 六、磁分路短路匝补偿………………………………………………………（33） 七、圆环磁分路电势补偿……………………………………………………（34） 八、电容补偿…………………………………………………………………（35） 九、圆环磁分路补偿电流互感器的计算举例………………………………（38） 十、分数匝电容补偿电流互感器的计算举例………………………………（40）

电流互感器的误差试验……………………………………………………（43）

一、极性检查…………………………………………………………………（43） 二、退磁………………………………………………………………………（44） 三、误差试验…………………………………………………………………（46） 四、复合误差试验……………………………………………………………（49） 五、二次负荷测定……………………………………………………………（51） 六、升流器的选用……………………………………………………………（53）

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电流互感器的用途和基本结构

一、电流互感器的用途

电流互感器和变压器很相象，变压器在线路上，主要用来改变线路的电压， 而电流互感器接在线路上，主要用来改变线路的电流，所以电流互感器从前也叫做变流器。后来，一般把直流电变成交流电的仪器设备，叫做变流器，把改变线路上电流的大小的电器，根据它通过互感器的工作原理，叫做电流互感器。 线路上为什么需要变电流呢？这是因为根据发电和用电的不同情况，线路上的电流大小不一，而且相差悬殊，有的只有几安，有的却大至几万安。要直接测量这些大大小小的电流，就需要根据线路电流的大小，制作相应为几安直到几万安不同的许多电流表和其他电气仪表。这样就会给仪表制造带来极大的困难。此外，有的线路是高压的，例如22万伏或1万伏等高压输电供电线路，要直接用电气仪表测量高压线路上的电流，那是极其危险的，也是绝对不允许的。

如果在线路上接入电流互感器变电流，那么就可以把线路上大大小小的电流，按不同的比例，统一变成大小相近的电流。只要用一种电流规格的电气仪表，例如通用的电流为5A的电气仪表，就可以通过电流互感器，测量线路上小至几安和大至几万安的电流。同时电流互感器的基本结构和变压器很相象，它也有两个绕组，一个叫原边绕组或一次绕组；一个叫副边绕组或二次绕组。两个绕组之间有绝缘，使两个绕组之间有电的隔离。电流互感器在运行时一次绕组W1接在线路上二次绕组W2接电气仪表，因此在测量高压线路上的电流时，尽管原边电压很高，但是副边电压却很低，操作人员和仪表都很安全。

由此可见，电流互感器除了可以将线路上大小不一的电流变成一定大小的电流，以便于测量之外，还可以起到与线路绝缘的作用，以保证操作人员和仪表的安全。

电流互感器既然用来变电流，那么它最主要的参数就是电流比。一次电流I1

与二次电流I2之比，叫做实际电流比，一般用K表示，即：

K=I1/I2

为了生产和使用的方便，电流互感器的一次电流和二次电流都是规定有标准，叫做额定一次电流和额定二次电流。额定电流的意思就是说，在这个电流下，绕组可以长期通电而不被烧坏。当绕组的电流超过额定电流时，叫做过负荷。长期过负荷运行，会把绕组烧坏或降低互感器的寿命。

这样，额定一次电流I1n与额定二次电流I2n之比，就叫做额定电流比，用

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Kn表示，简称为电流比。因此，一般所谓电流互感器的电流比，都是指它的额定电流比，即

Kn=I1n/I2n

电流互感器有电力系统用和仪用两大类。电力系统用电流互感器是发电厂、变电所等输出、供电系统中不可缺少的一种电器，长期接在线路上运行，一般只有一个电流比，又可分为测量用和保护用电流互感器。测量用电流互感器主要与测量仪表配合，在线路正常工作状态下，用来测量线路上的电流、功率和电能等；而保护用电流互感器则与继电装置配合，当线路发生短路、过电流等故障时，向继电装置供电切断故障线路，以保护线路中的贵重设备，如发电机和变压器等。

仪用电流互感器是在实验室内使用的一种电工仪器，也叫做精密电流互感器，一般都有多个电流比，主要用来扩大电流仪表的量限，所以又叫做扩大量限装置。它还可以作为标准电流互感器，与标准电流表、标准功率表或标准电度表等配合，来检定相位低准确度的电表，功率表或电度表，或者以它为标准，来检定低准确度的电流互感器。

电力系统用电流互感器的额定一次电流标准值列于表1。表中电流的单位为（A）。

表中括号内值仅限于老产品或与老产品配套的产品；第5行25000A以上的电流值了取第4行电流值的10倍数。

表1 额定一次电流标准值 （单位A）

1 — — —— — — 5 — — 10 — 15 20 — 30 40 50 60 75 160 315 800

100 — 200 — 400500 630（600）

（150） （300）（750）

125 1600 3150 6300 8000

1000 2000250040005000

（1200） （1500） （3000）（6000） （7500）1250016000

10000 2000025000 （12000） （15000）

额定二次电流标准值为1A和5A。

仪用电流互感器额定一次电流标准值[2]除了表1所列数之外，还有：0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.5、0.75、1.5、2、2.5、3、4、7.5、8、25、80、120、250。额定二次电流标准值除1A和5A 外，还有0.5A。

此外，还有生产额定一次电流小于0.1A的，如0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.04、0.05、0.075A和微机用额定二次电流为0.1A和0.05A的仪用电流互感器。据此，式（2）就可以写出：

Kn=I1n/I2n=5/5或10/5或……0.1/5或5/1或5/0.05 （3）

当略去电流互感器误差不计时，实际电流比就等于额定电流比，即

K=Kn=I1/I2 （4）

由此可见，如果电流互感器的铭牌上标明电流比为100/5，那么不仅说明互感器二次电流乘上20倍就等于一次电流，而且还说明互感器一次绕组允许长期通过的电流为5A。所以电流比100/5不能写成20/1，这是因为20/1说明互感器的额定一次电流为20A，额定二次电流为1A，与100/5比值虽同而实际意义不同。

当我们利用互感器进行测量时，就按图1的原理接线，一次绕组串联接在被

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测量的线路中，二次绕组则和5A的电流表串联。

这样，我们实际上测量到的是电流互感器二次绕组的电流，然后再根据铭牌上所标明的电流比，折算出一次绕组（即被测线路上）的实际电流。在电力系统中，为了测量方便起见，电流表都预先经过折算，直接按一次绕组的电流来刻度，同时在电流表上注明要用相应电流比的电流互感器。例如我们要测量线路上最大达到200A的电流，就可以选用200/5的电流互感器。这样，可以由电流表的指示，直接读出一次绕组电流值。这时电流表的刻度虽然标的是200A，但实际上通过电流表的电流，也就是二次绕组的电流只有5A。因此，我们也可以用普通5A的电流表来测量，只要把测得的电流表读数，按电流比折算到原边，同样可以得到一次电流的值。

[例1] 设线路上的电流约为900A，应该怎样测量？ 电流互感器额定一次电流大于900A的为1000A，因此可选用1000/5的电流互感器和1000的电流表，这个电流表上标有应用1000/5的电流互感器，按图1接线就可由电流表的指示直接读出线路上的电流。

[例2] 在例1中，如线路电流为900A，问实际通过电流表的电流有多大？ 通过线路的电流为I1通过电流表的电流为I2，，因此由式（3）可以得到：

I2 = I1/Kn=900/（1000/5）=4.5A

实际通过电流表的电流是4.5A。 [例3] 在例1中，如改用普通5A电流表进行测量，当电流表读数为4.8A时，线路上的电流有多大？

由公式（3）可以得到：

I1=KnI2=1000/5*4.8=960A

[例4]在10KV高压线路上通过约3A的电流，应如何测量？

线路上的电流大约只有3A，可以采用普通的5A电流表进行测量，但是在高压线路上，不能直接用5A电流表进行测量，必须通过高压电流互感器，因此选用10KV 5/5高压电流互感器和5A电流表，按图1进行测量。因为互感器的电流比为5/5，即一次电流等于二次电流，所以与直接测量时一样，电流表可以直接读出线路上的电流数值，这时电流互感器实际上是用来是绝缘隔离的作用。

由此可见，凡是不需要改变电流的大小，而需要二次和一次有绝缘隔离的，可以采用5/5的电流互感器。

1、测量用电流互感器

测量用电流互感器的用途，如上所述，主要有下列两方面：

（1） 用来测量高压线路上的电流和功率，起绝缘隔离的作用，以保证操

作人员和仪表的安全。

（2） 用来测量高压或低压线路上的大电流和大功率，使用统一的5A的

二次线路和测量仪表。

因此，对于测量用电流互感器主要有三个要求： 第一，绝缘必须可靠，以保证安全； 第二，必须有一定的测量准确度； 第三，仪表保安系数Fs较小。

电流互感器在测量时，实测的二次电流都是按额定电流比折算为一次电流。这样的折算实际上是有误差的。也就是说，电流互感器实际电流比并不等于额定电流比，二者之间具有一定的误差。因此，测量用电流互感器根据变电流时所产生的误差，规定电流互感器的准确级。国产电流互感器的准确级有：0.01级、0.02

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级、0.05级、0.1级、0.2级、0.5级、1级、3级和5级等。各级电流互感器的允许误差都有详细的规定，这将在下一节介绍。但是在额定电流附近，各级电流互感器的误差，也可以大致简单的认为，相应于0.01级……5级，其允许误差为0.01%……5%。

仪用电流互感器的准确级一般都高于0.5级，电力系统用的电流互感器：用于测量电能的，应不低于0.5级，电能很大的，要求0.2级或0.1级；测量电流和功率的，一般用1级；3级和5级只用来监视电流，即大致观察电流大小。5级（老产品还有10级）只用于高压断路器套管上，也就是以下所说的装入式电流互感器或套管电流互感器。

测量用电流互感器在额定二次负荷下，其复合误差（见下节）不大于10%时的最小一次电流值叫做额定仪表保安电流。额定仪表保安电流与额定一次电流的比值就是仪表保安系数。

2、保护用电流互感器

在电力系统中，为了保证正常供电以及保护贵重设备的安全，都有一套由各种继电器控制设备组成的继电保护线路。当电力系统中发生故障时，这些保护装置就会动作，切断故障的线路，如果是偶然的故障，还能够自动合闸，保证正常供电。

保护用电流互感器，就是将线路上的电流变为一定大小的电流。给继电器等保护装置供电。当线路上发生短路或其它故障，使线路上电流剧增时，通过电流互感器供给继电器等保护装置的电流也剧增，使继电保护装置动作，切断故障线路。

保护用电流互感器的准确级用5P和10P表示，也相当于其允许误差为5%和10%。

由此可见，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。测量用电流互感器是在线路正常供电时，用来测量线路上的电流和功率，而保护用电流互感器只是在线路发生故障时，比正常供电电流大几倍甚至几十倍的电流下，才开始有效的工作。因此，对于保护用的电流互感器，主要有下列三个要求：

（1） 绝缘必须可靠，以保证安全; （2） 必须有足够大的准确限值系数； （3） 必须有足够的热稳定性和动稳定性。

电流互感器在正常运行时，一次电流和二次电流基本上都是按式（1）的比例关系上升或下降的。但是当发生故障，一次电流剧增时，由于铁心饱和了，二次电流随着一次电流增大至一定程度时，就不再按一定比例增大，甚至不再增大了。准确限值系数就是用来说明电流互感器的这种性能的。

保护用电流互感器在额定负载下能够满足准确级5P或10P要求的最大一次额定准确限值一次电流。所谓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的比值。

准确限值系数的标准值为5、10、15、20、30。

由此可见，所谓准确限值系数是说明电流剧增至多少倍额定电流后，互感器误差已经达到5%或10%，再增加一次电流，误差更大，二次电流就不再按比例增大，甚至不再增大了。

因此，对于保护用电流互感器，必须要求有足够大的准确限值系数，使线路发生故障一次电流剧增时，能够由二次电流反映给继电保护装置，保证继电保护及时可靠的动作，切断故障线路。在额定一次电流和额定二次电流负荷下保护用

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