电流互感器二次线的计算.docx

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电流互感器二次线的计算

电流互感器二次线的计算

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电流互感器问答

15.当有几种表计接于同一组电流互感器时，其接线顺序如何?

　　答：

其接线顺序是：

指示仪表、电度仪表、记录仪表和发送仪表。

　　16.使用电流互感器应注意的要点有哪些?

　　答：

（I）电流互感器的配置应满足测量表计、自动装置的要求。

（2）要合理选择变比。

　　（3）极性应连接正确。

　　（4）运行中的电流互感器二次线圈不许开路.

　　（5）电流互感器二次应可靠接地。

　　（6）二次短路时严禁用保险丝代替短路线或短路片。

　　（7）二次线不得缠绕。

　　17.电流互感器的轮校周期和检修项目是什么?

　　答;计量用和作标准用的仪器和有特殊要求的电流互感器校验周期为每两年一次，一般仪用互感器核验周期为每四年一次。

仪用互感器的检验项目为：

校验一、二次线圈极性;测定比差和角差;测量绝缘电阻、介质损失以及而压试验.

　　18.怎样根据电流互感器二次阻抗正确选择二次接线的截面积?

答：

可根据下式计算进行选择

S≥ρLm/Z―（rq+ri+rc）.

　　式中S——连接导线的截面积

　　Lm——连接导线的计算长度m，单机接线Lm=2L，星形接线Lm=L，不完全星形接线Lm=√3

　　ρ——导线电阻率Ωmm2/m

　　Z——对应于电流互感器准确等级的二次负荷额定阻抗，可从铭牌查出。

　　rq——为仪表电流线圈的总阻抗Ω;rj——为继电器电流线圈的总阻抗Ω

　　rc——连接二次线的接触电阻一般取0.05Ω

　　19.电流互感器二次为什么要接地?

　　答：

二次接地后可以防止一次绝缘击穿，二次串入高压，威胁人身及设备的安全，属于保护接地。

接地点应在端子k2处，低压电流互感器一般采用二次保护接零的方式。

　　20对电流互感器如何进行技术管理?

　　答：

（1）电流互感器以及其它计量设备必须做好台帐，有专人管理。

并做好互感器转移记录。

（2）在供电企业内应建立各种相应的技术档案和管理制度，包括出厂原始记录、资料。

历年修校记录、检修工艺规程和质量标准.

　　（3）对计量用电流互感器的安装、更换、移动、校验、拆除、加封和接线工作均由供电企业负责，加强电能计量管理。

　　21.对低压互感器安装有什么要求?

　　答：

电流互感器的一次导线要满足安全工作电流要求。

二次线的截面不小于1.5mm2的绝缘铜线，其导线本身及串接其它仅表的阻抗值应小于或等于各互感器的规定值。

两只电流互感器间以及互感器与仪表和配电箱壁上下间距离大于或等于80mm，左右间距离大于或等于50mm.外漏铁芯要可靠接地，并保证二次接线不许开路.

　　22.对计量用电流互感器精度有哪些要求?

　　答：

装设在变压器、发电机和厂用电线路上和一般性用户计费用的电流互感器采用0.5级的专用互感器;对月售电量在100万kw·h及以上的用户应用0.2级的专用互感器。

　　23.更换电流互感器应注意哪些问题?

　　答：

在采取安全措施的条件下更换电流互感器其中的一只时，需要选用变比相同、极性相同、使用电压等级相符，伏安特性相近、试验合格的去更换。

对一组电流互感器全部更换的，要考虑更换后定值以及仪表的倍率，同时要注意用户帐卡收费倍率的变更。

　　24.电流互感器长时间过负荷运行有什么影响?

　　答：

（1）电流互感器误差增大，影响指示仪表以及计量的准确性。

（2）由于超负荷运行，铁芯和二次线圈过热，使绝缘老化快，甚至出现损坏等情况。

　　25.运行中的电流互感器易出现哪些问题?

　　答：

运行中的电流互感器可能出现二次开路、发热、冒烟、接线螺丝松动、声响异常等问题，因此要经常检查接头有无过热、有无声响、有无异味、绝缘部分有无破坏和放电现象。

26.为什么有时电流互感器二次侧开路，并没有发现什么异常现象?

　　答：

这主要是因为一次回路中没有负载电流或负载电流很小，这时励磁电流很小，铁芯没有饱和，因此就不会发生什么异常现象。

因此，。

在运行中，如果发现电流互感器二次开路，则应及时停电进行处理，负荷如果不允许停电时，应先将一次测的负荷电流减小，然后用绝缘工具进行处理。

　　27.怎样进行电流互感器故障检查与处理?

　　答：

电流互感器在正常运行中。

听不到“嗡嗡”声，如果二次开路或过载;会发出较大的“嗡嗡”声，这时通过电流表监视电流互感器是否二次侧开路。

　　电流互感器二次回路断线时，二次电流消失，这时应速将电流互感器二次短路。

在短路时发现有较大的火花时，则说明短路有效;若没有火花。

还须另找故障点，做此项工作时应使用可靠的保安用具，防止开路电压及火花伤人。

　　28.三相三线电度表有其中一相电流互感器二次极性接反，计测电量的更正系数是多少?

　　答：

若A相电流互感器极性接反，其更正系数为：

　　对于φ值应取更正接线后一个月的平均功率因数角。

　　29.某用户安装三相四线电度表加配一次匝数为3匝、变比为50/5的电流互感器计收电费，安装时误将电流互感器一次匝数分别穿为1匝、2匝、3匝，而收费按50/5计算，现已抄见电量1000kw·h，若在三相负载基本平衡的情况下，如何计算更正电量?

　　解;更正系数

　　30.使用50/5穿芯电流互感器，一次线圈要求绕2匝，而我们只绕三匝，充当100/5流互感器使用，这样对电度表计量有无影响?

　　答：

这样使用对电能计量没有影响，但此时计算电量的倍率是20才为正确。

在电流互感器一次安匝数相等的情况下，增加—一次线圈匝数，可减小倍率;反之，减少匝数时，可增大倍率，对计量一般没有影响

电流互感器二次负担之二次电缆负担？

我们知道CT二次负担包括二次电缆及负载（继电器、仪表等）。

在这里说一下二次电缆负担的计算方法，可以为我们CT选型及二次电缆选型提供依据。

我们知道导线电阻=ρL/S，ρ为导体的电阻率，铜的电阻率为0.0172，L为导体长度，单位米，S为导体截面，单位平方毫米。

举个例子，CT为星接，CT与控制室距离100米，那么每相CT电缆的负担为：

采用1.5平方电缆时：

0.0172×200/1.5=2.3欧采用2.5平方电缆时：

0.0172×200/2.5=1.376欧距离50米时1.5平电缆1.15欧，2.5平电缆0.7欧。

就地安装时2.5平线为0.07欧与继电器阻抗持平。

一般继电器的功率为1VA左右，微机保护每相功率也在1VA左右，折算到阻抗为0.04欧。

即便是3-4块继电器串在一起，也只是0.1欧多一点，所以CT的二次负担当CT与保护安装处的距离超过50米时主要体现在二次电缆的电阻上。

假设CT二次负担为20VA，即0.8欧，保护安装处距离CT100米。

那么需要电缆二次截面至少应为S=200×0.0172/0.8=4.3平方毫米，这时只能选择6平电缆或2芯2.5平电缆并联才能满足CT二次负担要求。

浅谈电流互感器在低压配电中的失真问题

关键词：

电流互感器变比总阻抗失真<--样本内容-->　　

一、引言　　

我们天津化工厂属氯碱化工企业，我所在的制碱分厂主要将电解工序NaOH溶液，NaOH浓度为32%液碱及电解液经过蒸发工序，包括三效顺流蒸发及降膜双效逆流蒸发，制成浓度为42%、45%、50%的液碱，这些液碱一部分直接做为产品销售，一部分45%--50%液碱被输送固碱工序进行大锅熬制，再经过片碱机制成浓度为99.5%的片碱，进行片碱销售。

在我分厂中的各类碱泵为低压配电中的主要负荷，对于带动碱泵的电机的电流监测在各生产工序中是普遍的和必须的。

低压三相异步电动机在运行中的电流监测是对泵运行状况以及工艺运行状况监控的一个有效手段，电机电流被作为一项工艺控制指标用来对设备及工艺进行监控，因此对于电流指示的误差要求越小越好。

二、存在的问题：

在老双效蒸发改造为三效蒸发期间，新的机泵配电安装后，调试时我们遇到了这样的问题，就是电流表指示值远远低于实际值，现挑选不同功率电机列表详述它们的失真情况，具体详见表1：

工艺位号电机功率（kW）互感器变比互感器与电流表连接导线长度（米）实际电流值I1（A）电流表指示值I2（A）失真率I2/I1（%）P01d37100/580673755%P08a18.575/512029931%P02c30100/550563054%P05a2275/51103090%　　由上表看出，上面几台电机电流指示全部失真，互感器与电流表连接导线长度都大于50米，导线越长，电流表失真越大，P05a及P08a电流表指示值仅为实际值的30%，电流变化的范围只在电流表盘面50%的范围内变动，操作工难以发现电机电流的升降波动，当负荷电流很小时，即空载轻载时，电流表指示基本为零，操作工会进行误判断，直接影响了操作工对机泵的控制及直观监控，不能及时发现电流的波动，给操作工的操作带来了很大的不便。

三、问题的原因分析：

工程中选用的电流互感器为LMZ1—0.5型，精度等级为0.5级，额定容量10VA。

　　1、首先从设计上对于电流互感器变比的选择来看，设计要求电流互感器额定一次电流的确定，应保证其在正常运行中实际负荷电流达到额定值的60%左右，至少应不小于30%。

当实际负荷电流小于30%时，应采用二次绕组具有抽头的多变比电流互感器，或0.5S、0.2S级电流互感器、或具有较高额定短时热电流和动稳定电流的电流互感器。

由上表看出实际负荷电流值都在额定值的60%左右，实际生产运行中电流值大部分时间在此范围内，此例中37KW、30KW、22KW电机的电流互感器变比，符合设计要求；18.5KW电机的变比为75/5，选型上略大。

　　2、从二次负荷来看，当二次回路端子间连接导线和指示仪表的总阻抗小于或大于互感器的铭牌上标定的额定二次回路阻抗，互感器的指示值都会失真。

额定二次回路阻抗通常以视在功率伏安值表示，它是二次回路在规定功率因数和额定二次电流下所汲取的，本例中为10VA。

现在回路中实际阻抗有二次导线阻抗、连接导线的接触电阻以及电流表的功率消耗，以伏安值表示的回路总阻抗为：

R=Rl+R2　　其中　　R—总阻抗,VA　　Rl—互感器与电流表间连接导线的线阻,VA　　R2—连接导线的接触电阻取0.1Ω，即0.1×5×5=2.5VA　　而Rl=（ρ*L/S）*I2①　　ρ---导线电阻率，55℃时铜线电阻率为0.0202Ω.mm2/m　　L---导线长度,m　　S---导线截面积，mm2　　I---互感器额定二次电流，本厂互感器为5A　　由公式可看出，导线的线阻与长度成正比，截面积成反比，导线越长，线阻越大，而Rc是固定的，则R与电流表的连接导线的长度成正比，导线越长，误差越大。

本例中，互感器与电流表连接导线为截面积1.5mm2的多芯控制电缆，并将表1中的长度代入公式①中：

　　P01d：

Rl=（ρ*L/S）*I2=（0.0202*80/1.5）*52=26.9VA　　R2=0.1×5×5=2.5VA　　总的回路阻抗伏安值R=Rl+R2=26.9+2.5=29.4VA　　P08a：

Rl=（ρ*L/S）*I2=（0.0202*120/1.5）*52=40.4VA　　R2=0.1×5×5=2.5VA　　总的回路阻抗伏安值R=Rl+R2=40.4+2.5=42.9VA　　P02c：

Rl=（ρ*L/S）*I2=（0.0202*50/1.5）*52=16.8VA　　R2=0.1×5×5=2.5VA　　总的回路阻抗伏安值R=Rl+R2=16.8+2.5=19.3VA　　P05a：

Rl=（ρ*L/S）*I2=（0.0202*110/1.5）*52=37.0VA　　R2=0.1×5×5=2.5VA　　总的回路阻抗伏安值R=Rl+R2=37.0+2.5=39.5VA　　从以上计算得出4台电机的总阻抗都远远大于互感器的额定二次负荷，P08a、P05a的总的回路阻抗远大于P01d、P02c，电机电流的失真也大。

　　3、其次从互感器结构上看，选用的电流互感器为0.5级LMZ系列电流互感器，0.5级在额定电流的100%时，误差不超过±5%，本型互感器5～600A的铁心为环型卷铁心，二次线圈沿铁心环状均匀分布，为树脂浇注作绝缘。

中间窗孔供一次母线通过之用。

本型互感器其优点是可在110%的额定电流下长期运行。

但其缺点在于：

A、由于母线穿孔，当一次母线在穿孔中位置发生变化时，就会产生误差。

B、因为是母线穿心式，一次一般取一匝，当额定电流低的时候，安匝数也就低，误差就增大。

C、而对于0.5级的电流互感器，其精确度较低，铁心质量也相对较差。

　　4、互感器的准确度是和负荷电流相联系的，负载电流在额定电流的120%以内，负载越大，电流互感器误差越小；当负载电流在额定电流的120%～165%之间时，随着负载电流增大，电流互感器误差增大，但在允许范围内逐渐趋于平衡。

这是因为在设计电流互感器时，决定电流互感器过载能力的饱和倍数一般最小为额定电流2～3倍，互感器在额定频率下，其比差及相角差应符合下表：

　　也就是说电流互感器在100%负荷时误差是最小的，由于小于互感器100%额定电流，就会有负的偏差，即电流表指示值是要小于实际值的。

实际电流小于互感器100%额定电流是电流表示值失真的又一原因。

　　5、电源频率的影响。

当一次电流为非正弦波形时，在电流的高次谐波作用下，电流互感器的量值将发生变化。

在生产实际中电源的频率由于各种因素，呈非正弦波形式。

直接影响了互感器的量值。

四、问题的解决方案：

对于电源频率为非正弦波的改造涉及面广，影响因素很多，属系统工程，可行性不大；而负荷电流的大小是由工艺设备条件所决定，因此我们从以下几点进行了改造。

　　1、减小总的回路阻抗，从而使互感器的误差向正方向移动。

根据公式①，总阻抗与导线截面积成反比，也就是增加互感器与电流表之间连接电缆的截面积，即可减小总的回路阻抗，将原来1.5mm2电缆两芯并成一芯，即连接电缆截面积变为3mm2，由于原来采用的多芯控制电缆，线缆芯数有富裕，因此采用此法，可不用更换电缆。

　　2、提高电流互感器的准确度，用LQG系列互感器代替LMZ系列互感器。

LQG－0.5型电流互感器的铁心系条形冷轧电工钢片迭成，铁心分上、下两柱，均套有二次线圈，一次线圈只布置在一个柱的二次线圈之外，并有磁分路作为补偿误差之用。

这种互感器是采用内外双线圈对误差进行补偿的，一次用多匝，安匝数相对来说可以做得高一点，再就是一次线是固定在绝缘体内的，不会发生位置变化，所以误差相对LMZ系列互感器来说小很多。

五、结论：

　　在根据实际情况没有更换电缆，仅更换了电流互感器，用尽量少的费用进行了改造，改造后的电流指示值见下表：

　　工艺位号电机功率（KW）实际电流值（A）电流表指示值（A）失真率　　P01d　　37　　65　　63　　97%　　P08a　　18.5　　32　　30　　94%　　P02c　　30　　55　　54　　98%　　P05a　　22　　36　　34　　94%　　可以看出指示值与实际值相差很小，采取的措施有效，并且改造费用不多，是经济可行的。

电流与电压互感器

重点：

掌握电流、电压互感器的作用、接线及运行要求；理解并掌握电流互感器10%误差曲线的含义及应用。

难点：

10%误差曲线的含义及应用。

能力培养要求：

会选择和校验继电保护用电流互感器、电压互感器。

学时：

3学时

（1）电流互感器

一、电流互感器的作用：

由于电力设备上通过的电流大多数为数值很高的大电流，为了便于测量，采用电流互感器进行变换，其二次侧额定电流值为5A（或1A）。

1、电流互感器的极性

电流互感器极性的一般采用减极性原则标注，即：

一、二次绕组中的电流在铁心中产生的磁通方向相反。

如图所示，则L1与K1为一对同极性端子。

电流互感器在电路中的符号如下图所示，用“TA”来表示,一次绕组一般用一根直线表示，一次绕组和二次绕组分别标记“●”的两个端子为同名端或同极性端。

二、电流互感器的误差

1、比差（变比误差）

理想情况下，电流互感器的额定变流比应为常数，但实际情况下，由于铁芯损耗、漏磁通和绕组漏电阻等因素的存在，实际变流比不等于额定变流比，所以出现数值上的误差，该误差即为比差。

电流互感器的允许最大比差为10%Ie，实际比差大小要随其一次电流倍数及二次负载阻抗大小而变化，通常把这种变化关系用10%误差曲线来表示，它反应了某台电流互感器一次电流倍数与最大允许负载阻抗的关系。

10%误差曲线图：

2、10%误差曲线图的使用

根据电网参数计算出一次电流倍数m,（m=I/Ie）从图中查出最大允许二次负载阻抗值，如果实际二次负载阻抗（包括该TA二次侧串联的所有继电器线圈阻抗、二次电缆阻抗和接触电阻）小于该允许值，则认为电流互感器的比差满足要求。

如果不满足要求，则应：

增大电流互感器的变比；增大二次电缆截面面积；降低接触电阻；减少电流互感器二次侧串联的线圈数量等。

3、角差

理想情况下，电流互感器一次电流与二次电流的相量应为同相位，但因为内阻抗和磁化电流的影响，实际二次电流相量与一次电流相量之间有一夹角δ，此夹角称为电流互感器的相角误差，简称角差。

角差的大小和正负，取决于空载电流和负载电流的大小和性质，电流互感器的允许角差为7°。

三、电流互感器的接线方式

电流互感器在电力系统中根据所要测量的电流的不同，就有了不同的接线方式，最常见的有以下几

种，如图所示。

（a）两相星形接线（b）两相电流差接线（c）三相星形接线

1．两相星形接线?

如图（a）所示。

两相星形接线又称不完全星形接线，这种接线只用两组电流互感器，一般测量两相的电流，但通过公共导线，也可测第三相的电流。

主要适用于小接地电流的三相三线制系统，在发电厂、变电所6～10kv馈线回路中，也常用来测量和监视三相系统的运行状况。

2．两相电流差接线

如图（b）所示。

两相电流差接线也称为两相交叉接线。

由相量图可知，二次侧公共线上电流为Ia—Ic，其相量值为相电流的√3倍。

这种接线很少用于测量回路，主要应用于中性点不直接接地系统的保护回路。

3．三相星形接线

如图（c）所示。

三相星形接线又称完全星形接线，它是由三只完全相同的电流互感器构成。

由于每相都有电流流过，当三相负载不平衡时，公共线中就有电流流过，此时,公共线是不能断开的，否则就会产生计量误差。

该种接线方式适用于高压大接地电流系统、发电机二次回路、低压三相四线制电路。

四、电流互感器使用的注意事项

1．电流互感器的接线应保证正确性。

一次绕组和被测电路串联，而二次绕组应和连接的所有测量仪表、继电保护装置或自动装置的电流线圈串联，同时要注意极性的正确性，一次绕组与二次绕组之间应为减极性关系，一次电流若从同名端流入，则二次电流应从同名端流出。

2．电流互感器二次侧所接负载是测量仪表、继电器的电流线圈等，它们匝数少、阻抗小，通过的电流非常大，因此电流互感器在正常运行状态下近似于短路状态。

3．电流互感器的二次绕组绝对不允许开路。

这是因为电流互感器正常工作时，二次电流有去磁作用，使合成磁势很小。

当二次绕组开路时，二次电流的去磁作用消失，一次电流将全部用来激磁，这时，将在二次侧产生超过正常值几十倍的磁通，结果会使铁芯过热而损坏互感器。

同时，由于铁芯中磁通的急剧增加，在二次绕组上产生过电压，可能达到数百甚至数千伏，将危及人身和设备安全。

因此，为了防止二次绕组开路，规定在二次回路中不准装熔断器等开关电器。

如果在运行中必须拆除测量仪表或继电器及其他工作时，应首先将二次绕组短路。

4．电流互感器的二次侧必须可靠接地，但接地点只允许有一个。

这是为了防止一、二次绕组之间绝缘损坏或击穿时，一次高电压窜入二次回路，危及人身和设备安全。

（2）电压互感器

电压互感器是一种小型的降压变压器，由铁芯、一次绕组、二次绕组、接线端子和绝缘支持物等构成，一次绕组并接于电力系统一次回路中，其二次绕组并接了测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈（即负载为多个元件时，负载并联后接入二次绕组，且额定电压为100V）。

由于电压互感器是将高电压变成低电压，所以它的一次绕组的匝数较多，而二次绕组的匝数较少。

电压互感器在电路中的符号如图b所示，用“TV”来表示，一、二次绕组绝缘套管分别标记“●”的两个端子为同名端或同极性端。

一、影响误差的运行因素

电压互感器在运行中与电流互感器一样也会产生误差，影响电压互感器误差的主要原因除了互感器本身铁芯、绕组等因素外，还有运行中一次电压、二次负载和负荷功率因数等参数对其也有影响。

因此，为了减少电压互感器的误差，在结构上，应采用导磁率高的冷轧硅钢片，减少电压互感器的损耗；在运行时，则应根据准确度的要求，把一次电压、二次负载

和负荷功率因数等参数控制在相应的范围内。

二、电压互感器的接线方式

电压互感器在电力系统中要测量的电压有线电压、相电压、相对地电压和单相接地时出现的零序电压。

为了测取这些电压，电压互感器就有了不同的接线方式，最常见的有以下几种，如图所示：

1．单相电压互感器接线

如图（a）所示为一只单相电压互感器接线，可用于测量35kv及以下中性点不直接接地系统的线电压或110kv以上中性点直接接地系统的相对地电压。

2．电压互感器的V，v接法

如图（b）所示，V，v接法就是将两台全绝缘单相电压互感器的高低压绕组分别接于相与相间构成不完全三角形。

这种接法广泛用于中性点不接地或经消弧线圈接地的35kV及以下的高压三相系统中，特别是10kV的三相系统中。

V，v接法不仅能节省一台电压互感器，还能满足三相表计所需要的线电压。

这种接线方法的缺点是不能测量相电压，不能接入监视系统绝缘状况的电压表。

3．电压互感器的Y，yn接法

如图（c）所示。

这种接法是用三台单相电压互感器构成一台三相电压互感器，也可以用一台三铁芯柱式三相电压互感器，将其高低压绕组分别接成星形。

Y，yn接法多用于小电流接地的高压三相系统，可以测量线电压，这种接线方法的缺点是：

①当三相负载不平衡时，会引起较大的误差；

②当一次高压侧有单相接地故障时，它的高压侧中性点不允许接地，否则，可能烧坏互感器，故而高压侧中性点无引出线，也就不能测量对地电压。

4．电压互感器的YN，yn△接法

如图（d）所示。

这种接法常用三台单相电压互感器构成三相电压互感器组，主要用于大电流接地系统中。

YN，yn△接法其主二次绕组既可测量线电压，又可测量相对地电压，辅助绕组二次绕组接成开口三角形供给单相接地保护使用。

当YN，yn△接法用于小接地电流系统时，通常都采用三相五柱式的电压互感器，如图所示。

其一次绕组和主二次绕组接成星形，并且中性点接地，辅助二次绕组接成开口三角形。

故三相五柱式的电压互感器可以测量线电压和相对地电压，辅助二次绕组可以接入交流电网绝缘监视用的继电器和信号指示器，以实现单相接地的继电保护。

三、电压互感器使用的注意事项

1．电压互感器在投入运行前要按照规程规定的项目进行试验检查。

例如，测极性、连接组别、摇绝缘、核相序等。

2．电压互感器的接线应保证其正确性，一次绕组和被测电路并联，二次绕组应和所接的测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈并联，同时要注意极性的正确性。

3．接在电压互感器二次侧负荷的容量应合适，接在电压互感器二次侧的负荷不应超过其额定容量