电流互感器的作用与基本结构_电流互感器参数及工作原理

电流互感器简介

电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中。

因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量，二次侧不可开路。词条介绍了其工作原理、参数说明、分类、使用介绍等。

电流互感器的结构组成

电流互感器由一次线圈、二次线圈、铁心、绝缘支撑及出线端子等组成。电流互感器的铁心由硅钢片叠制而成，其一次线圈与主电路串联，且通过被测电流I1，它在铁心内产生交变磁通，使二次线圈感应出相应的二次电流I2。如将励磁损耗忽略不计，则I1n1=I2n2，其中n1和n2分别为一、二次线圈的匝数。电流互感器的变流比K=I1/I2=n2/n1。

由于电流互感器的一次线圈连接在主电路中，所以一次线圈对地必须采取与一次线路电压相适应的绝缘材料，以确保二次回路与人身的安全。二次回路由电流互感器的二次线圈、仪表以及继电器的电流线圈串联组成。电流互感器大致可分为两类，测量用电流互感器和保护用电流互感器。

电流互感器工作原理

电流互感器的原理是依据电磁感应原理，它的一次绕组经常有线路的全部电流流过，电流互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。

在理想的电流互感器中，如果假定空载电流Ⅰ0=0，则总磁动势Ⅰ0N0=0，根据能量守恒定律，一次绕组磁动势等于二次绕组磁动势，即

Ⅰ1NI=-Ⅰ2N2

即电流互感器的电流与它的匝数成反比，一次电流对二次电流的比值Ⅰ1/Ⅰ2称为电流互感器的电流比。当知道二次电流时，乘上电流比就可以求出一次电流，这时二次电流的相量与一次电流的相量相差1800。

电流互感器的主要参数

1．额定电流变比

额定电流变比是指一次额定电流与二次额定电流之比（有时简称电流比）。额定电流比一般用不约分的分数形式表示，如一次额定电流I1e和二次额定电流I2e分别为100、5A，则

KI＝I1e/I2e＝100/5

所谓额定电流，就是在这个电流下，互感器可以长期运行而不会因发热损坏。当负载电流超过额定电流时，叫作过负载。如果互感器长期过负载运行，会把它的绕组烧坏或缩短绝缘材料的寿命。

2．准确度等级

由于电流互感器存在着一定的误差，因此根据电流互感器允许误差划分互感器的准确度等级。国产电流互感器的准确度等级有0.01、0.02、0.05、0.1、0.2．0.5、1.0、3.0、5.0、0.2S级及0.5S级。

0.1级以上电流互感器，主要用于试验室进行精密测量，或者作为标准用来检验低等级的互感器，也可以与标准仪表配合，用来检验仪表，所以也叫作标准电流互感器。用户电能计量装置通常采用0.2级和0.5级电流互感器，对于某些特殊要求（希望电能表在0.05～6A之间，即额定电流5A的1％～120％之间的某一电流下能作准确测量）可采用0.2S级和0.5S级的电流互感器。

3．额定容量

电流互感器的额定容量，就是额定二次电流I2e通过二次额定负载Z2e时所消耗的视在功率S2e，所以

S2e＝I2e2Z2e

一般情况I2e＝5A，因此，S2e＝52Z2e＝25Z2e，额定容量也可以用额定负载阻抗Z2e表示。

电流互感器在使用中，二次连接线及仪表电流线圈的总阻抗，不能超过铭牌上规定的额定容量且不低于1／4额定容量时，才能保证它的准确度。制造厂铭牌标定的额定二次负载通常用额定容量表示，其输出标准值有2.5、5、10、15、25、30、50、60、80、100V·A等。

4．额定电压

电流互感器的额定电压，是指一次绕组长期对地能够承受的最大电压（有效值）。它只是说明电流互感器的绝缘强度，而和电流互感器额定容量没有任何关系。它标在电流互感器型号后面。例如LCW－35，其中“35”是指额定电压，它以kV为单位。

5．极性标志

为了保证测量及校验工作的接线正确，电流互感器一次和二次绕组的端子应标明极性标志。

（1）一次绕组首端标为L1，末端标为L2。当多量限一次绕组带有抽头时，首端标为L1，自第一个抽头起依次标为L2，L3„„。

（2）二次绕组首端标为K1，末端标为K2。当二次绕组带有中间抽头时，首端标为K1，自第一个抽头起以下依次标志为K2，K3„„。

（3）对于具有多个二次绕组的电流互感器，应分别在各个二次绕组的出线端标志“K”前加注数字，如1K1，1K2，1K3„„；2K1，2K2，2K3„„。

（4）标志符号的排列应当使一次电流自L1端流向L2端时，二次电流自K1流出，经外部回路流回到K2。

从电流互感器一次绕组和二次绕组的同极性端子来看，电流I1、I2的方向是相反的，这样的极性关系称为减极性，反之称为加极性。电流互感器一般都按减极性表示。

电流互感器的作用

1、电流互感器的作用之一就是用于测量，经常用于计费或测量运行中设备的电流大小。在对大的交变电流进行测量时，为方便仪表测量，并且降低直接测量高压电的危险性，经常需要使用电流互感器将其转变为较统一的电流，在此，电流互感器就起到变流和电气隔离的作用。电流互感器将高电流按要求成比例的转换为低电流，用于测量时将电流互感器的一次侧接一次系统，二次侧接测量仪表或继电保护装置等。

2、电流互感器的作用之二就是用于保护，经常与继电装置配合使用，当线路发生短路或者过载等故障时，电流互感器就向继电装置发送信号使其切断故障电路，从而达到保护供电系统安全的目的。保护用电流互感器不同于测量用电流互感器，其只有在电流比正常电流大几倍或几十倍的情况下才可以有效的进行工作，并且其要求绝缘可靠、具有足够大的准确限值系数、具有足够的热稳定性和动稳定性。