电磁式电流互感器的分类、型号和结构解析

（一）电磁式电流互感器的分类

（1）按安装地点可分为户内式和户外式。35kV及以上多制成户外式，并以瓷套为箱体，以节约材料，减轻重量和缩小体积；20kV及以下多制成户内式。

（2）按安装方式可分为穿墙式、支持式和套管式。穿墙式装设在穿过墙壁、天花板和地板的地方，并兼作套管绝缘子用；支持式安装在地面上或支柱上；套管式是安装在35kV及以上电力变压器或落地罐式断路器的套管绝缘子上。

（3）按一次绕组匝数可分为单匝式和多匝式。

（4）按绝缘方式分为干式、浇注式和油浸式。干式用绝缘胶浸渍，适用于低压户内使用；浇注式利用环氧树脂作绝缘，浇注成型，适用于35kV及以下的户内使用；油浸式用于户外。

（5）按功能划分电流互感器分为测量用电流互感器和保护用电流互感器两类，测量用电流互感器分为一般用途和特殊用途（S类）两类；保护用电流互感器分为P类、PR类、PX类和TP类，TP类适用于短路电流具有非周期分量时的暂态情况。

（6）按变流比可分为单变流比和多变流比。一组电流互感器一般具有多个二次绕组（铁芯）用于供给不同的仪表或继电保护。各个二次绕组的变比通常是相同的。电流互感器可通过改变一次绕组串并联实现不同变比见图4-6。某些特殊情况下，各二次绕组也可采用不同变比，这种互感器称为复式变比电流互感器。某些情况下，也可采用二次绕组采用抽头实现不同变比。当电流互感器经过两次变换才将正比于一次电流的信号传送至二次回路，第二次变换所用互感器称为辅助互感器。

图4-6　一次绕组串并联实现不同变比

单变流比互感器只有一种变流比，如0.38kV电流互感器的原绕组、副绕组均套在同一铁芯上，这种结构最简单。10kV及以上的电流互感器，常采用多个没有磁联系的独立铁芯和二次绕组。与共同的一次绕组组成单电流比、多二次绕组的电流互感器。这样可以由一台电流互感器实现测量和保护。通常10～35kV，有两个二次绕组；63～110kV有3～5个二次绕组；220kV及以上有4～7个二次绕组。对于110kV及以上的电流互感器，为了适应一次电流的变化和减少产品规格，常将一次绕组分成几组，通过切换来改变一次绕组的串、并联，以获得2～3种变流比。

（二）电流互感器的型号

电流互感器的型号由两部分组成，斜线以上包括产品型号符号和设计序号。横线后为耐压等级，单位kV。斜线后面部分，由两组数据组成，第一组表示准确度等级，第二组数字表示额定电流。表4-3是电流互感器型号代表字母及含义。

特殊使用环境代号主要有以下几种：

GY——高原地区用。

W——污秽地区用（W1，W2，W3对应污秽等级为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ）。

TA——干热带地区用。

TH——湿热带地区用。

表4-3　电流互感器型号代表字母及含义

注　当对正常产品加大容量或加强绝缘时，应在产品型号字母后加J表示。
①　以瓷箱做绝缘时，不表示。
②　电容型绝缘不表示，外绝缘为瓷箱式时，不表示。
③　主绝缘以瓷绝缘时表示，外绝缘以瓷箱式时不表示。
④　只使用于套管式互感器。

（三）电磁式电流互感器结构

1.单匝式和多匝式

单匝式和多匝式电磁式电流互感器结构原理如图4-7所示。单匝电磁式电流互感器的一次绕组由穿过铁芯的载流导体或母线制成，铁芯上绕有二次绕组，如图4-7（a）所示。单匝式的特点是一次绕组结构简单，容易制作，价格较低；短路电流流过时电动稳定性比较好。但这种结构的一次磁势比较小，如果一次电流很小，就会降低电流互感器的准确度，使测量误差增大，所以单匝式使用于一次额定电流比较大的场合。实例见图4-8。

图4-7　电磁式电流互感器结构原理图

（a）单匝式；（b）多匝式；（c）具有两个铁芯多匝式1—一次绕组；2—绝缘；3—铁芯；4—二次绕组

多匝式的情况正好和单匝式相反，如图4-7（b）所示，它的一次绕组绕过铁芯好几匝，通常有两个瓷绝缘套管，二次绕组也绕在铁芯上。多匝式制作时不方便，因为一次绕组要多绕几圈，但在同样的一次额定电流条件下，多匝式和单匝式比较，它的一次磁势就比较大，因此即使一次电流很小，而测量准确度也能高一些。多匝式的缺点是当线路上出现过电压时，过电压波通过电流互感器使一次绕组匝间承受较大的过电压。可能使一次绕组匝间绝缘损坏。通过大短路电流时也出现这种情况。因短路电流在线圈上有压降，使每匝线圈间受很大的匝间电位差作用。实例见图4-9。

图4-8　具有两个铁芯的LDC—10/1000型磁绝缘单匝穿墙电磁式电流互感器

1—一次绕组；2—瓷套管；3—法兰盘；4—封闭外壳；5，5'—二次绕组接线板；6—螺帽

图4-9　LMC—10/2000瓷绝缘母线型穿墙电磁式电流互感器

1，1'—二次绕组引出接头；2—母线支持板；3—用来引入母线的孔；4—法兰盘；5—封闭外壳；6—绝缘套管

2.干式、浇注式和油浸式(www.xing528.com)

（1）一般干式。适用于户内、低电压的互感器。多匝式的一次绕组和二次绕组为矩形筒式，绕在骨架上，绕组间用纸板绝缘，经浸漆处理后套在叠积式铁芯上。单匝母线式采用环形铁芯，经浸漆后装在支架上，或装在塑料壳内，也有采用环氧混合胶浇注的。

（2）浇注式。广泛用于10～20kV级电流互感器。一次绕组为单匝式或母线型时，铁芯为圆环型，二次均匀绕在铁芯上，一次导杆和二次均浇注成一整体。一次绕组为多匝时，铁芯多为叠积式，先将一、二次绕组浇注成一体，然后在叠装铁芯。

由于环氧混合胶的热胀系数与金属的热胀系数相比差别很大，浇注体内的金属零部件外面要有足够的缓冲层，缓冲层材料可以是泡沫塑料、泡沫橡胶、皱纹纸或瓦楞纸，也可采用弹性粉末。大电流母线型电流互感器还要考虑屏蔽相邻母线电流磁场的影响，屏蔽方法有两种：一种是绕制屏蔽绕组，另一种是浇注体外装铝屏蔽外罩。

（3）油浸式电流互感器。35kV及以上互外式电流互感器多为油浸式，主要由底座（或下油箱）、器身、储油柜（包括膨胀器）和瓷套四大件组成。瓷套是互感器的外绝缘，并兼作油的容器。63kV及以上的互感器的储油柜上装有串并联接线装置，全封闭结构的产品采用外换接结构。全封闭互感器采用金属膨胀器后，避免了油与外界空气直接接触，不易受潮、氧化，减少了用户的维修工作。为了减少一次绕组出头部分漏磁所造成的结构损耗，贮油柜多用铝合金铸成，当额定电流较小时，也可用铸铁贮油柜或薄钢板制成。

油浸式电流互感器的绝缘结构可分为链形绝缘和电容型绝缘两种。链形绝缘用于63kV及以下互感器，电容型绝缘多用于220kV及以上互感器。110kV的互感器有采用链形绝缘的，也有采用电容型绝缘的。

图4-10　链形绝缘结构

1—一次引线支架；2—主绝缘Ⅰ；3—一次绕组；4—主绝缘Ⅱ；5—二次绕组

图4-10中，链形绝缘结构的一次绕组可用纸包铜线连续绕制而成，可以实现较大的一次按匝以提高互感器的准确度；也可用分段的纸包铜线绕制，然后依次焊接成一次安匝。由于焊头不可能多，对于额定一次电流较小的互感器，这种绕组不可能实现较大的一次安匝，影响到互感器准确度的提高。额定一次电流较大时，可不用焊头，用半圆铝管制成一次绕组。两个半圆合成一个整圆。每个半圆即是一次绕组的一段（只有一匝），通过串、并联换接来改变电流比。链形绝缘结构的各个二次绕组分别饶在不同绕组的铁芯上，将几个二次绕组合在一起，装好支架，用电缆纸带包扎绝缘。二次绕组外包绝缘的厚度大约为总绝缘厚度的一半或略少。

图4-11　U字形电容绝缘结构原理

1—一次导体；2—高压电屏；3—中间电屏；4—地电屏；5—二次绕组

电容型绝缘的全部主绝缘都包在一次绕组上，若为倒立式结构，则是包在二次绕组上。为了充分利用材料的绝缘特性，在绝缘内设有电容屏，使电场均匀。这些电屏又叫做主屏。最内层的主屏接高电压、最外层的主屏（地屏）接地。倒立式结构则相反，最外层接高电压，最内层接地。各主屏形成一个串联的电容型组，若主屏间电容接近相等，则其中电压就接近于均匀。图4-11为U字形电容型绝缘的结构原理图。电屏用有孔铝箔制成或半导体制成，铝箔打孔是为了便于绝缘干燥处理和浸油处理。为了改善主屏端部的电场，在两个主屏之间放置有一些比较短的端屏（简称端屏）。

电容型绝缘的一次绕组形状，有图4-12（a）所示的U字形；也有图4-12（b）、（c）所示的吊环形。前者便于机器连续包扎，后者则由于引线部分紧凑，瓷套直径较小，产品总质量可以减轻，但是吊环形的三叉头处的绝缘包扎不能继续，必须手工操作，而且要加垫特制的异形纸，包扎时要非常仔细的操作。U字形一次绕组，其铁芯是连续卷制的圆环形铁芯。正立式吊环形则要求采用开口铁芯。但开口铁芯的励磁电流较大，对于制造高精度测量用互感器是一个不利因素。这是正立式吊环形很少得到采用的主要原因之一。

图4-12　电容型绝缘的一次绕组

（a）U字形；（b）正立吊环型；（c）倒立吊环型

图4-13　LCLWD3—220型瓷箱式电容绝缘电磁式电流互感器

1—油箱；2—二次接线盒；3—环形铁芯及二次绕组；4—压圈式卡接装置；5—U字形一次线圈；6—瓷套管；7—均压护罩；8—储油柜；9—一次绕组切换装置；10—一次出线端子；11—呼吸器

图4-13所示为LCLWD3—220型瓷箱式电容绝缘电磁式电流互感器。因为220kV及以上系统都是中性点直接接地系统，装置对地电压和对二次绕组的电压应为相电压。这种电流互感器的一次绕组对地和对二次绕组的绝缘应按相电压设计。一次绕组绝缘厚度很大，保证其中电场强度均匀，不容易造成局部击穿现象。为了改善绝缘而采用电容型绝缘。其结构如电容型套管，主绝缘完全包在一次绕组上。一次绕组开始包一层铝箔制成的“屏”之后，包一层绝缘，直至最后一层铝箔包完为止，共有10层铝箔“屏”接地。此类型电流互感器的一次绕组做成U字形，两端头从瓷箱帽侧面引出，L1经过瓷套管引出；L2直接从帽穿出，L2与瓷箱帽有电的联系，箱帽处在高电位状态中。四个环形铁芯用硅钢片卷制而成，分别套在U形一次绕组的两腿上，二次绕组缠绕在铁芯上。在瓷箱下部用铁板焊接而成的盖内，有10个端钮，其中8个端子是连接二次绕组端子的（1K1，1K2，2K1，2K2，3K1，3K2，4K1，4K2）。另有一个铁芯接地端钮，一个外屏接地端钮。图4-14所示为其内部电气接线示意图。

该型电流互感器的四个铁芯，其测量准确级不同。一个供测量仪表用，其余三个供继电保护用。一次绕组做成两段，两段并联时一次额定电流不变（铭牌值），而当两段串联时一次额定电流减半，利用此法改变电流互感器的额定变流比，这是工程上广泛使用的方法。在图4-14中电流互感器的瓷箱帽侧面有一次绕组切换装置，也就是绕组端子接线板。改变切换装置便可进行换接。换接工作必须在电流互感器停电条件下进行，且需做好安全措施。

图4-14　LCLWD3—220型电流互感器内部电气接线示意图

图4-15　SF6电流互感器

1—防爆片；2—壳体；3—二次绕组及屏蔽桶；4—一次绕组；5—二次出线管；6—套管；7—二次端子盒；8—底座

3.六氟化硫气体绝缘电流互感器结构

SF6电流互感器有两种结构形式：一种是与SF6组合电器（GIS）配套用的；一种是可单独使用的，通常称为独立式SF6电流互感器，这种互感器多做成倒立式结构，如图4-15所示。

SF6气体的绝缘性能与其压力有关。在这种互感器中气体压力一般选择0.3～0.35MPa，所以要求其壳体和瓷套都能承受较高的压力。壳体用强度较高的钢板制造，采用机械化焊接可以保证要求。瓷套采用高强瓷制造也能满足要求。高强瓷套在SF6断路器中已有足够的运行经验。也有采用环氧玻璃钢筒与硅橡胶制成的复合绝缘子作为SF6互感器外缘筒的产品。SF6气体的绝缘性能还和气体中的含水量有关。互感器的器身必须经真空干燥处理，处理方法是在产品装配完成后，再真空干燥，然后充入合格的SF6气体。SF6气体比变压器油容易泄露，因此对密封的要求更为严格，密封面和密封件都要保证足够的加工精度和表面质量。

互感器上装有防爆片，当产品发生故障，内部气体压力超过安全值时，防爆片破裂，释放内部压力，避免事故扩大。

互感器上装有监视产品内部压力的压力表，还装有能够吸附水分和SF6分解出的气体的装置。纯净的SF6气体是无色、无味、无臭、无毒的。但在高温电弧作用下，会分解出一些不完全氟化物，会对金属、陶瓷等物起腐蚀作用，也会对人体有危害，引起眼睛刺痛、呼吸困难，造成皮肤灼痛。必须控制其浓度，以免对操作人员的健康产生影响。SF6互感器充气及抽气应用专门的充气、抽气净化回收装置，要用专门的检漏仪和检漏装置检测产品的泄露量，因此其检修应由专业人员进行。