淺談開(kāi)合式電流互感器的工作原理及應用

 1、電流互感器原理

圖l 常見(jiàn)的電流互感器

電流互感器，英文叫做“currenttransformer”,又叫做電流互感器．它的原理是依據電磁感應原理制成的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次側繞組匝數很少，串在需要測置的電流的線(xiàn)路中、因此它經(jīng)常有線(xiàn)路的全部電流流過(guò)，二次側繞組匝數比較多，串接在測量?jì)x表和保護回路中，電流互感器在工作時(shí)．它的二次側回路始終是閉合的，因此測量?jì)x表和保護回路串聯(lián)線(xiàn)圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。電流互感器是把一次側大電流轉換成二次側小電流來(lái)測檻，二次側不可開(kāi)路。（見(jiàn)圖2)

圖2電流互感器的原理結構圖

2、電流互感器的技術(shù)參數

在選用電流互感器時(shí)，有幾個(gè)重要參數需要搞清楚，否則輕則測擻、保護不準，重則燒毀互感器及其設備。主 要的技術(shù)參數如下：

2.1設備電壓

在GB20840中規定，設備電壓有≤0.66、3.6、7.2、12、17.5、24、40.5、72.5、126、252、363、550、800 KV,低壓的電流互感器不可以使用在高壓上而，因為這個(gè)涉及到互感器的額定絕緣水平，如果低壓使用在高壓上面， 互感器就會(huì )被擊穿，導致無(wú)法工作，當然中高壓互感器的成本和體積遠遠大千低壓，所以一般也不會(huì )把高壓用在低壓上面。

2.2互感器的準確級

表示互感器本身誤差（比差和角差）的等級。電流互感器的準確度等級分為0.l -S多種級別，用千發(fā)電廠(chǎng)、變電站、用電單位配電控制盤(pán)上的電氣儀表一般采用0.5級或0.2級；用于設備、線(xiàn)路的繼電保護一般不低于1級，準確級越高互感器要求越高，互感器的效果（測蜇精度、保護效果）越好。準確級包含兩個(gè)因素，比差和角差。比值誤差簡(jiǎn)稱(chēng)比差，一般用符號f表示，它等于實(shí)際的二次電流與折算到二次側的一次電流的差值，與折算到二次側的一次電流的比值．以百分數表示。角差：相角誤差簡(jiǎn)稱(chēng)角差，一般用符號8表示，它是旋轉180°后的二次電流向量與一次電流向量之間的相位差。規定二次電流向蜇超前于一次電流向量8為正值，反之為負值．用分（'）為計算單位。

2.3互感器電流比

一次電流和二次電流的匝比，如：100/5A、200/5A、 1000/lA等一般匝比越多，互感器的準確級就越高。一 般低千100/SA的互感器，就要采用二次小電流來(lái)制作，如 100/lA或者更低，如果非要使用5A輸出，則衙要增加一次匝數。

2.4額定容量

額定二次電流通過(guò)二次額定負荷時(shí)所消耗的視在功率。額定容匱可以用視在功率VA表示，也可以用二次額 定負荷阻抗0表示。

3、開(kāi)合式電流互感器的作用

圖3 我公司開(kāi)合式電流互感器在客戶(hù)現場(chǎng)應用

開(kāi)合式電流互感器又稱(chēng)開(kāi)啟式電流互感器、 開(kāi)口式電流互感器，英文叫做“split core current transformer”。主要應用于配電系統改迨項且可與練電器保護測量以及計蜇裝置配套使用。由于互感器是開(kāi)合式設計，所以安裝方便， 無(wú)須拆一次母線(xiàn) 亦可帶電操作不影響客戶(hù)正常用電。（見(jiàn)圖3）

現在國家日益對能源管理提出要求，每個(gè)企業(yè)工廠(chǎng)都要管理自己的能源、其中就包含對電能源的管理、考核。開(kāi)合式互感器的優(yōu)點(diǎn)就是可以在不破壞原先的線(xiàn)路結構來(lái)進(jìn)行自我測量， 非常方便， 所以使用非常廣泛。

同時(shí)國家提出了新一輪的工農網(wǎng)改造項目計劃， 在工農電網(wǎng)的改造中*的要出現電流互感器的更新和替代， 所以開(kāi)合式電流互感器為用戶(hù)改造項目節省人力物力、財力、提有效率。

4、開(kāi)合式電流互感器與普通電流互感器的區別

那開(kāi)合式電流互感器是一種*結構的電流互感器，但是它和電流互感器在使用上又有明顯的區別?

4.1開(kāi)合式互感器常適用千低壓設備

因為開(kāi)合式設計，互感器的密封性就打了折扣，所以開(kāi)合式互感器常適用千低壓設備， 當然一些中壓如lOKV，35KV使用了的是絕緣電纜， 如緊湊型全絕緣環(huán)網(wǎng)開(kāi)關(guān)柜，在絕緣不受影響的情況下，亦可以使用開(kāi)合式電流互感器。

4.2開(kāi)合式互感器—次一般為穿心

即是一次通常為一1世， 多匝對于開(kāi)合式互感器來(lái)說(shuō)非常不便。

4.3開(kāi)合式互感器由干磁路已經(jīng)斷開(kāi)， 所以一般同樣體積的開(kāi)合式互感器準確及不上普通的電流互感器。（見(jiàn)圖4)

圖4 閉合式電流互感器和開(kāi)合式電流互感器磁場(chǎng)示意圖

5、開(kāi)合式電流互感器的安全要求

由千開(kāi)合式電流互感器更多的是后期的改造項目， 或者是手持測楹， 所以這里面就涉及到人員與互感器的互動(dòng)操作， 這就提出了開(kāi)合式互感器的安全使用要求， 互感器的國家標準GB20840目前沒(méi)有對開(kāi)合式互感器做過(guò)定義．所以更沒(méi)有安全的要求。所以我們更多的參考《GB4793.2測量、控制和試驗用電氣設備的安全要求第二部分：電工

測量和試驗用手待和手操電流互感器的特殊要求》， 目前的此標準的版本號是2008。

《GB4793.2測量、控制和試驗用電氣設備的安全要求第二部分：電工測量和試驗用手持和手操電流互感器的特殊要求》，將目前的開(kāi)合式互感器分出類(lèi)來(lái)， 一共分為3類(lèi)，在使用時(shí)要了韶三種電流互感器的特點(diǎn)。 否則容易發(fā)生事故。三種類(lèi)型如下。

5.1 A型電流互感器

應能在非絕緣的危險帶電體上進(jìn)行夾裝或拆除。A型電流互感器的手持或手持部分應提供被測導體的防電擊保護，在閉合的狀態(tài)下，還應提供防止電線(xiàn)之間和回流條之間短路的保護。

由于它要求能夠應用在非絕緣的危險帶電體上， 有可能是裸需的銅牌等，故A型電流互感器只能適用于低

A型做為附件的電流互感器（無(wú)顯示電流值部分． 需要配套裝置）

A型具有獨立測量功能的電流互感器(有顯示電流值部分．比較直觀(guān)．多用于電流測量)

壓(lkV以下）不能應用千高壓。

5.2 B型柔性電流互感器（羅氏線(xiàn)圈）

B型電流互感器應能在閉合狀態(tài)下提供防止電線(xiàn)之間或匯流條之間短路的保護， 但手待或者手操部分不提供防電擊保護。為避免電擊危險．在使用或移動(dòng)電流互感器測囂不斷電的危險帶電導體時(shí)，祈提供附加保護措施。

羅氏線(xiàn)圈可以在不斷電的情況下，進(jìn)行人工操作。

5.3 C型分裂鐵心式電流互感器

C型分裂鐵心式電流互感器在閉合狀態(tài)下， 不能提供防止電線(xiàn)之間或者匯流條之間短路的保護。只有在非絕緣的危險帶電導體斷電時(shí)．才能使用或者拆除C型電流互感器。

C型分裂鐵芯電流互感器在設備斷電才可以使用或拆除。

6、開(kāi)合式互感器安裝注意事項

圖5 我公司部分開(kāi)合式安裝過(guò)程

開(kāi)合式電流互感器是傳感器在安裝使用過(guò)程中注意以下幾點(diǎn)：

6.1使用前檢查標簽當中的標志

這個(gè)符號表示不能從危險導體上安裝或者拆除， 即是不可以帶電操作；

這個(gè)符號表示允許從危險導體上安裝或者拆除， 即是允許帶電操作。

6.2外觀(guān)是否變形，否則將影響測試精度

6.3使用前檢查鐵芯端面是否干凈

可用干綢布擦拭（嚴禁沾灑情和水）（見(jiàn)圖6)

圖6 開(kāi)合式鐵芯端面

6.4使用環(huán)境要求

遠離強磁場(chǎng)， 以免影響測試精度，使用環(huán)境溫度為-25℃ ~ + 55℃相對濕度應小千80% ，嚴禁在潮濕及有腐蝕性氣體的環(huán)境中使用。

6.5標準開(kāi)合式互感器系列

開(kāi)口位置有緊固螺絲，確定安裝位置后請擰緊螺絲，以免互感器掉落。（見(jiàn)圖7)

圖7標準開(kāi)合式緊固嫘絲位置

6.6極性

互感器采用減極性，一次電流從Pl流入，二次電流從Sl流出。（見(jiàn)圖8）

圖8 互感器同名端示意圖

6.7 使用過(guò)程中互感器嚴禁二次開(kāi)路

一般二次電壓輸出或者羅氏線(xiàn)圈互感器不會(huì )產(chǎn)生二次高壓。

6.8 開(kāi)合式互感器在安裝過(guò)程中應確保二次電路已連接完畢后方可安裝互感器， 以免造成電流互感器二次開(kāi)路

類(lèi)似6.7, 一般二次電壓輸出或者羅氏線(xiàn)圈互感器無(wú)二次高壓危險。

6.9 互感器二次負荷嚴格按照要求， 否則有可能造成準確級誤差

如開(kāi)合式互感器二次電流為5A時(shí)二次負載為2.SYA；如二次負載大于2.SYA， 會(huì )影響測試精度。

6.10使用過(guò)程中保持鐵芯端面清潔且閉合狀態(tài)良好

6.11使用過(guò)程中應輕拿輕放

防止重物碰撞，以免影響精度。

7、開(kāi)合式電流互感器的發(fā)展趨勢

7.1小型化

小型化可以說(shuō)是互感器發(fā)展的一個(gè)趨勢，因為現在各種電子產(chǎn)品都在越做越小，如同當初CRT電視機到現在的 LED、LCD的電視機，從以前的磚頭手機到現在的超薄手機， 都在走小型平薄化發(fā)展，所以說(shuō)作為一個(gè)元器件，互感器小型化勢在必行。那有人會(huì )說(shuō)，互感器是個(gè)磁傳導的傳感器，你互感器小型化了，磁傳導肯定不理想，那么你如何保證互感器的準確級呢？那么就要講互感器的下一個(gè)趨勢，一致化。

7.2一致化

我們知道互感器起到的作用就是一個(gè)優(yōu)良的傳感器，它的作用就是傳遞信號，把一次側的電壓或者電流信號傳遞給二次側，在補償技術(shù)不發(fā)達的昨天，我們要求互感器有足夠的準確級以減少后面的補償難度．但在今天補償技術(shù)很發(fā)達，你的準確級差一點(diǎn)，甚至線(xiàn)性度差一點(diǎn)，但是我的補償技術(shù)*可以將其補回來(lái)。那大家肯定要說(shuō)，那 互感器不是很簡(jiǎn)單，隨便做做，反正連準確級都不要了。 不是這樣的，你一個(gè)互感器補償回來(lái)了，假如你100臺1、OOO臺互感器呢，如果每個(gè)互感器之間誤差很大，工程師豈不是每臺都需要補償，這樣還不要累死，所以說(shuō)這就涉及到互感器的一致性，保證互感器的一致性，工程師只要 補償一個(gè)互感器數據，其余都通配。這樣就大大減輕了互感器補償的工作蠱。

當然這個(gè)目前來(lái)說(shuō)還不能夠*做到，因為現在的磁 芯材料還不夠穩定，一致性還不能*要求，但是這 應該是互感器發(fā)展的一個(gè)趨勢，就是一致化。

7.3數字網(wǎng)絡(luò )化

現在大部分的互感器都是建立在磁轉化的基礎上，所 以二次多為模擬信號，但現在已經(jīng)慢慢發(fā)展了一批電子式互感器，他們的優(yōu)點(diǎn)是二次信號為數字式信號．其數字化 輸出、網(wǎng)絡(luò )化接線(xiàn)使得電網(wǎng)更安全、更環(huán)保、更利千一次設備乃至整個(gè)輸配電系統的智能化。所以數字網(wǎng)絡(luò )化是互感器未來(lái)的一個(gè)趨勢。

8、安科瑞開(kāi)合式電流互感器介紹

8.1AKH-0.66/K開(kāi)口式電流互感器

AKH- 0. 66K系列開(kāi)口式電流互感器主要應用千工業(yè)中城網(wǎng)、農網(wǎng)改造項目， 安裝方便， 無(wú)須拆一次母線(xiàn)， 亦可帶電操作， 不影響客戶(hù)正常用電， 為用戶(hù)改造項目節省人力、物力、財力， 提有效率。該系列電流互感器可與繼電器保護、測量以及計量裝置配套使用。

8.1.1規格尺寸

8.1.2技術(shù)參數

注：AKH-0.66/K-P-120 X 60、K-P-160X80、K-P-200X 80外形尺寸同K-120X60、K-160X80、K-200X80

注：AKH-0.66/K-P-120 X 60、K-P-160X80、K-P-200X 80外形尺寸同K-120X60、K-160X80、K-200X80

8.2AKH-0. 66/K-Φ系列開(kāi)口電流互感器

產(chǎn)品外形美觀(guān)，安裝，接線(xiàn)方便。于通訊機房300A及以下配電系統改造，可與AMC16多回路監控儀表配合使用。

8.2.1規格尺寸

互感器二次引出線(xiàn)為RV軟導線(xiàn)， 其中紅色為S1,黑色為S2, S1、S2引出線(xiàn)標配長(cháng)度為2m士10cm。

8.2.2技術(shù)參數

參考文獻：

[1] 蔣大維.開(kāi)合式電流互感器的應用及其發(fā)展

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11