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电流互感器结构原理2007-12-10 19:02:00

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1 普通电流互感器结构原理
  电流互感器的结构较为简单,由相互绝缘的一次绕组、二次绕组、铁心以及构架、壳体、接线端子等组成。其工作原理与变压器基本相同,一次绕组的匝数(N1)较少,直接串联于电源线路中,一次负荷电流(g45-1.gif (173 bytes))通过一次绕组时,产生的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流(g45-2.gif (179 bytes));二次绕组的匝数(N2)较多,与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷(Z)串联形成闭合回路,见图5-1。

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图5-1 普通电流互感器结构原理图

  由于一次绕组与二次绕组有相等的安培匝数,I1N1=I2N2,电流互感器额定电流比:g45-3.gif (463 bytes)。电流互感器实际运行中负荷阻抗很小,二次绕组接近于短路状态,相当于一个短路运行的变压器。

2 穿心式电流互感器结构原理

  穿心式电流互感器其本身结构不设一次绕组,载流(负荷电流)导线由L1至L2穿过由硅钢片擀卷制成的圆形(或其他形状)铁心起一次绕组作用。二次绕组直接均匀地缠绕在圆形铁心上,与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷串联形成闭合回路,见图5-2。

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图5-2 穿心式电流互感器结构原理图

  由于穿心式电流互感器不设一次绕组,其变比根据一次绕组穿过互感器铁心中的匝数确定,穿心匝数越多,变比越小;反之,穿心匝数越少,变比越大,额定电流比:g45-4.gif (312 bytes)

式中I1——穿心一匝时一次额定电流;
  n——穿心匝数。

3 特殊型号电流互感器

3.1多抽头电流互感器。这种型号的电流互感器,一次绕组不变,在绕制二次绕组时,增加几个抽头,以获得多个不同变比。它具有一个铁心和一个匝数固定的一次绕组,其二次绕组用绝缘铜线绕在套装于铁心上的绝缘筒上,将不同变比的二次绕组抽头引出,接在接线端子座上,每个抽头设置各自的接线端子,这样就形成了多个变比,见图5-3。

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图5-3 多抽头电流互感器原理图

  例如二次绕组增加两个抽头,K1、K2为100/5,K1、K3为75/5,K1、K4为50/5等。此种电流互感器的优点是可以根据负荷电流变比,调换二次接线端子的接线来改变变比,而不需要更换电流互感器,给使用提供了方便。
3.2不同变比电流互感器。这种型号的电流互感器具有同一个铁心和一次绕组,而二次绕组则分为两个匝数不同、各自独立的绕组,以满足同一负荷电流情况下不同变比、不同准确度等级的需要,见图5-4。

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图5-4 不同变比电流互感器原理图

  例如在同一负荷情况下,为了保证电能计量准确,要求变比较小一些(以满足负荷电流在一次额定值的2/3左右),准确度等级高一些(如1K1、1K2为200/5、0.2级);而用电设备的继电保护,考虑到故障电流的保护系数较大,则要求变比较大一些,准确度等级可以稍低一点(如2K1、2K2为300/5、1级)。
3.3一次绕组可调,二次多绕组电流互感器。这种电流互感器的特点是变比量程多,而且可以变更,多见于高压电流互感器。其一次绕组分为两段,分别穿过互感器的铁心,二次绕组分为两个带抽头的、不同准确度等级的独立绕组。一次绕组与装置在互感器外侧的连接片连接,通过变更连接片的位置,使一次绕组形成串联或并联接线,从而改变一次绕组的匝数,以获得不同的变比。带抽头的二次绕组自身分为两个不同变比和不同准确度等级的绕组,随着一次绕组连接片位置的变更,一次绕组匝数相应改变,其变比也随之改变,这样就形成了多量程的变比,见图5-5(图中虚线为电流互感器一次绕组外侧的连接片)。
  带抽头的二次独立绕组的不同变比和不同准确度等级,可以分别应用于电能计量、指示仪表、变送器、继电保护等,以满足各自不同的使用要求。例如当电流互感器一次绕组串联时(图5-5a),1K1、1K2,1K2、1K3,2K1、2K2,2K2、2K3为300/5,1K1、1K3,2K1、2K3为150/5;当电流互感器一次绕组并联时(图5-5b),1K1、1K2,1K2、1K3,2K1、2K2,2K2、2K3为600/5,1K1、1K3,2K1、2K3为300/5。其接线图和准确度等级标准在铭牌上或使用说明书中。

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(a)一次串联(两匝)

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(b)一次并联(一匝)

图5-5 一次绕组匝数可调、二次多绕组的电流互感器原理图

3.4组合式电流电压互感器。组合式互感器由电流互感器和电压互感器(详细内容本讲第四节介绍)组合而成,多安装于高压计量箱、柜,用作计量电能或用作用电设备继电保护装置的电源。
  组合式电流电压互感器是将两台或三台电流互感器的一次、二次绕组及铁心和电压互感器的一、二次绕组及铁心,固定在钢体构架上,浸入装有变压器油的箱体内,其一、二次绕组出线均引出,接在箱体外的高、低压瓷瓶上,形成绝缘、封闭的整体。一次侧与供电线路连接,二次侧与计量装置或继电保护装置连接。根据不同的需要,组合式电流电压互感器分为V/V接线和Y/Y接线两种,以计量三相负荷平衡或不平衡时的电能,见图5-6(a)、(b)。

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(a)两台电流互感器和电压互感器V/V接线

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(b)三台电流互感器和电压互感器Y/Y接线

图5-6 组合式电流电压互感器

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