什麼是電流互感器
電流互感器和變壓器很相似,變壓器在線路上主要用來改變線路的電壓,而電流互感器接在線路上,主要用來改變線路的電流,所以電流互感器從前也叫做變流器。後來一般把直流電變成交流電的儀器設備,叫做變流器,把改變線路上電流的大小的電器,根據它通過互感器的工作原理,叫做電流互感器。
電流互感器的作用
線路上為什麼需要變電流呢?這是因為根據發電和用電的不同情況,線路上的電流大小不一,而且相差懸殊,有的只有幾安,有的卻大至幾萬安。要直接測量這些大大小小的電流,就需要根據線路電流的大小,製作相應為幾安直到幾萬安不同的許多電流表和其他電氣儀表。這樣就會給儀表製造帶來極大的困難。此外,有的線路是高壓的,例如22萬伏或1萬伏等高壓輸電供電線路,要直接用電氣儀表測量高壓線路上的電流,那是極其危險的,也是絕對不允許的。而採用電流互感器,就可以採用5A的電流表測量小至幾安和大至幾萬安的電流。
電流互感器的關鍵參數
額定電流比
電流互感器既然用來變電流,那麼它最主要的參數就是電流比。一次電流I1和二次電流I2之比,叫做實際電流比,一般用K表示,即:
K=I1/I2
但是為了生產標準化,一般把一次繞組和二次繞組按照標準進行生產,與之相對應的電流叫做額定一次電流和額定二次電流。額定電流的意思就是在這個電流下,繞組可以長期通電而不會被燒壞。當繞組的電流超過額定電流時,叫做過負荷。長期過負荷運行,會把繞組燒壞或者降低互感器的壽命。
按照標準,二次電流標準值有0.5A、1A和5A三種數值。所以一般電流互感器的名牌上標明電流比為100/5、20/5、100/5、5/0.5等等。
測量用互感器的選用要求
在供配電中的儀用電流互感器一般有測量用和保護用兩種。對於測量用電流互感器主要有三個要求:
第一、絕緣必須可靠,以保證安全;
第二、必須有一定的測量準確度;
第三、儀表保安係數Fs較小。
電流互感器在測量時,實測的二次電流都是按額定電流比折算為一次電流。這樣的折算實際上是有誤差的。也就是說,電流互感器實際電流比並不等於額定電流比,二者之間具有一定的誤差。因此,測量用電流互感器根據變電流時所產生的誤差,規定電流互感器的準確級。國產電流互感器的準確級有:0.01級、0.02 級、0.05級、0.1級、0.2級、0.5級、1級、3級和5級等。各級電流互感器的允許誤差都有詳細的規定,以後有機會再詳細介紹。但是在額定電流附近,各級電流互感器的誤差,也可以大致簡單的認為,相應於0.01級……5級,其允許誤差為0.01%……5%。一般在儀表用電流互感器的準確等級都高於0.5級。
保護用互感器選用要求
保護用電流互感器的作用是在線路上發生短路或其它故障,使線路上電流劇增時,通過電流互感器供給繼電器等保護裝置的電流也劇增,使繼電保護裝置動作,切斷故障線路。保護用電流互感器的準確級用5P和10P表示,也相當於其允許誤差為5%和10%。在設備選型時,保護型電流互感器有以下三個要求:
第一、絕緣必須可靠,以保證安全;
第二、必須有足夠大的準確限值係數;
第三、必須有足夠的熱穩定性和動穩定性。
一般情況下一次線圈中的電流和二次線圈中的電流大小是按照額定電流比進行升降,但是當電流持續增大時,由於鐵芯飽和,二次電流將不再繼續增大。準確限值係數就是用來說明電流互感器的這個性能,一般用額定準確限值一次電流的大小與額定一次電流的比值來表示。準確限值係數的標準值為5、10、15、20、30。由此可見,所謂準確限值係數是說明電流劇增至多少倍額定電流後,互感器誤差已經達到5%或10%,再增加一次電流,誤差更大,二次電流就不再按比例增大,甚至不再增大了。
因此,對於保護用電流互感器,必須要求有足夠大的準確限值係數,使線路發生故障一次電流劇增時,能夠由二次電流反映給繼電保護裝置,保證繼電保護及時可靠的動作,切斷故障線路。在額定一次電流和額定二次電流負荷下保護用電流互感器的比值差不超過±1%或±3%。
保護用電流互感器是在線路發生過負荷或短路故障時起作用的,這時線路上瞬時通過電流互感器的電流往往比額定電流大很多倍,這樣大的電流一方面產生熱量,一方面產生電動力,因此電流互感器必須能承受這樣的熱量和電動力,而不被它們所破壞。
在二次繞組短路情況下,電流互感器在一秒鐘內所能承受而無損傷的一次電流有效值叫做額定短時熱電流。
在二次繞組短路情況下,電流互感器能承受其電磁力的作用而無電的或機械的損傷的一次電流峰值,叫做額定動穩定電流。
保護用電流互感器常用類型
保護用電流互感器最常用的有下列三種:
(1) 過負荷保護電流互感器,用來保護線路的過負荷。
(2) 差動保護電流互感器,一般用來保護變壓器內部故障。這種電流互感器過去稱為D級。
(3) 接地保護電流互感器,一般用來保護單相或兩相接地。這種電流互感器過去稱為J級,也叫做零序電流互感器。
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