电流互感器二次负载的计算及选择

潮州供电局 陈健彤

电流互感器二次负载的计算及选择

潮州供电局 陈健彤

电流互感器是用一种将大电流按照一定的变比变换成小电流的仪器，当电流互感器用于电路时，可作电流、电能、功率测量和继电保护及自动化设备的辅助装置，它将大电流变换成小电流——现在在厂站中大多变换成1A的电流，供给二次回路测量仪表和继电保护等设备用，从而保证测量仪表及其他装置的安全，并使其便于工作。对电流互感器的二次负载的计算有利于进行负载的匹配，确保其准确度。本文对完全星形接线及不完全星形接线下，不同故障反映的二次负载进行了计算。

电流互感器；二次负载

1.电流互感器简介

互感器就是将电力网络中的大电流、高电压这些高电平的电力参数按比例变换成低电平的参数或信号，以供测量仪器仪表、继电保护和其他类似仪器使用的变压器。

而电流互感器是用一种将大电流按照一定的变比变换成小电流的仪器，当电流互感器用于电路时，可作电流、电能、功率测量和继电保护及自动化设备的辅助装置，它将大电流变换成小电流——现在在厂站中大多变换成1A的电流，供给二次回路测量仪表和继电保护等设备用，从而保证测量仪表及其他装置的安全，并使其便于工作。

目前用于敞开式的超高压变电站中的油浸式电流互感器，有电容型结构和链型2种。电容型结构的主绝缘由若干串联的电容屏(多为铝箔与半导体纸)与绝缘纸组成；链型结构的是将一次绕组与绕有二次绕组的环状铁心交叉后形成“8”字形，一、二次绕组分开绝缘，并与铁心一起浸入有绝缘油的瓷套内。

油浸式电流互感器通常装有隔膜或金属膨胀器，使油与空气隔离，防止绝缘受潮与氧化。为防止瓷套炸裂的危险，以硅橡胶伞裙代替瓷套的六氟化硫( )气体绝缘的电流互感器也已开始投入运行。

2.电流互感器的特点

1)电流互器的二次回路中所串的负载一般是电流表以及继电器等元件中的电流线圈，阻抗一般不大，因此，电流互感器的正常运行情况相当于二次侧短路的变压器运行状态。

2)电流互感器的一次电流是由电网输送的负载决定的，在一定的条件(下文会提到)下，二次侧的电流大小是由一起起主导作用。

3)电流互感器中，当二次回路的负载阻抗发生变化时，会影响二次电动势。因为，电流互感器的二次回路是闭合的，在某一定值的一次电流作用下，感应二次电流的大小决定于二次回路中的阻抗，当二次阻抗值较大时，二次电流会相应地减小，一次电流中，用来平衡二次电流的分量也就随之变小，作用于励磁回路的电流分量增多，造成二次电动势升高。相反地，当二次阻抗变小时，感应的二次电流增大，一次电流中用于平衡二次电流的分量就大，作用于励磁回路的电流分量减小，二次电动势因此降低。也就是说，一次电流、励磁电流、二次阻抗、二次电流、二次电动势这几个量是互为因果关系的。

4)电流互感器能够用来测量电流，是因为它是一个恒流源，且电流表的电流线圈阻抗较小，串进回路中，对回路电流影响不大。当然，这一点只适用于电流互感器在额定负载范围内，根据上文可知，负载增大超过允许值时，会影响二次电流，进而使误差增加到超过允许的范围。

3.电流互感器的二次侧阻抗值

电流互感器的二次侧阻抗值是指接在二次绕组上端子间的阻抗、仪器和连接导线等的总阻抗，通常以阻抗值表示，又称为电流互感器的负荷。

一般在电流互感器铭牌上标注的准确度等级与二次侧外阻抗大小有关，电流互感器的误差随着外阻抗的增大则愈大，使二次电流值的准确度等级降低。为了确保电流互感器在使用中不超过铭牌中标注的准确度等级，就要求二次侧所接负荷的阻抗值不应大于某一数值，因此，铭牌上要标定二次侧阻抗值。

图1 完全星形接线及零序电流保护接线

图2 不完全星形保护接线图

I2e是电流互感器的二次额定电流，A；

Z是电流互感器的二次负载阻抗，Ω；

S是电流互感器的二次容量，VA。

二次负载阻抗的大小对互感器的准确度有影响，如上文提到的，当TA的二次负载阻抗超出了容许值时，励磁电流随之增大，从而造成铁芯饱和，一次电流的很大一部分被用来供给励磁电流，使得互感器的误差增大，使准确度下降。

4.计算电流互感器二次负载

根据继电保护与自动装置的不同，电流互感器二次绕组的接线方式有所不同。一般有完全(三相)星形接线；不完全(两相)星形接线；三角形接线；两相差接线及其它。

计算电流互感器二次负载时：

(1)完全星形接线及零序电流保护接线见图1。

1)三相短路(此时中性线没有电流)

2)两相短路(以ab相短路为例)

3)单相短路（以a相短路为例）

若二次负载采用 2ZL+ZK+ZK,0，则在计算电流倍数时，应采用单相接地电流值；若采用ZL+ZK，则应采用相间短路电流值。哪种情况严重，就采用哪种组合方式。

(2)不完全星形保护接线见图2。

1)三相短路（此时流经中性线的电流与B相大小相等方向相反）

2)两相短路(以ab相或bc相短路为例)

3)两相短路（以ac相短路为例，此时中性线内无电流）

其它接线方式下，发生短路的情况可相应计算出来，在此就不一一列举了。

根据计算的结果，将实测阻抗值按最严重的短路类型换算成Z，可算出允许的二次负载。

当计算发现二次负载不满足要求时，可通过以下方式进行处理：

①增大二次电流截面；

②串接备用电流互感器使允许负载增大1倍；

③改用伏安特性较高的二次绕组；

④提高电压互感器变比。

5.使用电流互感器时应注意的问题

1)电流互感器的配置应满足测量表计、继电保护与自动装置的要求，并分别由单独的二次绕组供电，这样才可既满足不同设备的要求，并且不会相互影响；

2)选择电流互感器时，额定电压应等于被测电路的电压，其一次额定电流应大于被测电路的最大持续工作电流，同时其结构型号及容量应满足准确度要求；

3)运行中的电流互感器的二次绕组不应开路，否则开口处电压可能达到几千伏，对设备或人身造成严重危害；

4)电流互感器的二次绕组、铁心及外壳应可靠接地，且接地点只允许有一个。

[1]贾伟.电网运行与管理技术问答[M].北京:中国电力出版社,2007.

[2]国家电力调度通信中心编.电力系统继电保护实用技术问答[M].北京:中国电力出版社,1999.11.

[3]刘清汉等.继电保护工[M].北京:中国水利水电出版社,2003.

陈健彤（1971—），男，广东潮州人，工程师，研究方向：电气。