什么是电流互感器?


电流互感器 (C.T.) 是一种仪器互感器,用于电力系统中的保护和测量目的。C.T. 主要用于测量电力系统中的高交流电流。

电流互感器的结构

电流互感器的磁芯由硅钢薄片构成。CT 的一次绕组只有一匝(也称为棒式一次绕组),并承载满载电流,而二次绕组则具有大量匝数。因此,电流互感器是一种升压降流变压器(见图)。

电流互感器的一次绕组承载要测量的电流,二次绕组承载与要测量的电流成比例的电流。测量仪器(低量程交流电流表)连接到二次绕组的端子上。一次绕组和二次绕组都与磁芯以及彼此绝缘。

如果需要测量高精度,则 CT 的磁芯应由高磁导率镍钢制成。

电流互感器的原理

电流互感器的一次绕组串联在要测量电流的线路中,而二次绕组连接到低量程(通常为 0-5 A)交流电流表(如图所示)。

CT 的线路电流或一次电流 (IP) 与电流表电流或二次电流 (IS) 之间的关系如下所示:

$$\mathrm{𝑁_{𝑃}\:𝐼_{𝑃} = 𝑁_{𝑆}𝐼_{𝑆}}$$

$$\mathrm{\frac{𝐼_{𝑃}}{𝐼_{𝑆}}=\frac{𝑁_{𝑆}}{𝑁_{𝑃}}… (1)}$$

公式 (1) 称为电流转换比C.T. 比,即:

$$\mathrm{C. T.\:ratio =\frac{𝐼_{𝑃}}{𝐼_{𝑆}}… (2)}$$

因此,线路电流由下式给出:

$$\mathrm{𝐼_{𝑃} = C. T.\:ratio × 𝐼_{𝑆} … (3)}$$

因此,线路电流等于 CT 比与交流电流表读数的乘积。

电流互感器的应用

电流互感器的一些重要应用如下:

  • 电流互感器用于测量电力系统中的高交流电流。

  • 电流互感器用于电力系统保护应用,例如激活保护继电器。

为什么 CT 二次侧永远不能开路?

电流互感器的二次绕组绝不能开路。当电流流过电流互感器的一次绕组时,其二次绕组绝不能开路。当电流流过一次绕组时,电流也会流过二次绕组,并且每个绕组产生的磁动势相等且方向相反。

然后,在正常运行期间打开二次绕组会消除二次绕组产生的反向磁动势,并允许 CT 磁芯中的磁通量达到仅由一次磁动势决定的值。结果,磁芯中的磁通量大大增加,导致以下有害影响:

  • 增加的磁通量可能会使 CT 的磁芯饱和,这会导致 CT 具有较大的剩磁值,并严重影响未来的精度。

  • 磁芯中的磁通量以非常高的速度增加,在电流互感器的开路二次绕组中感应出高电压。此高电压足以造成生命危险并导致绝缘击穿。

因此,鉴于以上讨论,如果我们必须从 CT 的二次电路中取出仪表。我们必须首先短路二次侧,然后取下仪表。二次绕组的短路可以在二次电路再次闭合后移除。

数值示例

一个 100/5 A 的电流互感器用于测量输电线路中的电流。如果电流表读数为 4 A,则电力线中的电流是多少?

解决方案

$$\mathrm{线路电流,𝐼 = CT 比 × 电流表读数}$$

$$\mathrm{\Rightarrow\:𝐼 =\frac{100}{5}× 4 = 80 \:A}$$

更新于:2021 年 8 月 14 日

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