电流互感器的工作原理简介

图3-60所示为馈电回路上的三相电流互感器TAa、TAb、TAc，它们与三只电流表PAa、PAb、PAc构成的电流测量回路，其中C相电流互感器的二次绕组与其他电流互感器的二次绕组实施保护接地。

电流互感器的铁心上有两组绕组，其中匝数较少的是一次绕组，匝数较多的是二次绕组。一次绕组串接在供配电系统的一次回路中，绕组中流过一次系统的电流；二次绕组与测量仪表构成闭合的二次回路。

在实际使用的低压电流互感器中，往往一次绕组采用穿芯式，如图3-61所示。

图3-60 应用在馈电主回路中的三相电流互感器

图3-61 电流互感器一次和二次绕组

因为电流互感器的一次绕组的阻抗远远小于负载阻抗，其对一次电流的影响可以忽略不计，所以电流互感器一次绕组中的电流是真实的一次系统电流。

电流互感器二次绕组电流与一次绕组电流之比等于一、二次绕组的匝数比，由此可以从二次电流的大小推测一次电流的大小。

电流互感器二次绕组的阻抗很大，而一次绕组的阻抗很小，所以电流互感器相当于一台接近于短路运行的变流器。

定义电流互感器的变流比为

式中 I₁、I₂——电流互感器的一、二次额定电流；

N₁、N2——电流互感器一、二次绕组的匝数；

K_i电流互感器变流比，或简称为变比。(www.xing528.com)

（1）误差的定义

从电流互感器的变比公式中可以看到一次电流I₁=K_iI₂，其中没有考虑到误差的影响。定义电流互感器的相对测量误差的公式如下：

除了测量值的误差以外还有测量角误差。测量角的误差定义是：将二次电流相量旋转180°后于一次电流相量之间的夹角，并规定一次电流相量落后时取正值。在实用中测量角误差可以忽略。

（2）误差与准确度等级

根据误差的大小，将电流互感器按测量精确度要求分成0.2级、0.5级、1级、3级和B级。其中0.2级为精密测量级，0.5级为计量级，1级为变、配电所中常用的测量仪表准确度等级，3级为一般供电系统中常用的指示仪表准确度等级，B级为继保装置使用的准确度等级。

值得注意的是：当电流互感器的一次回路流过额定电流时，测量误差才满足标称准确度等级。例如，当变比为1000/5误差为0.5%的电流互感器其一次电流为1000A时，测量误差ΔI%≤0.5。

（3）误差分析

电流互感器的传变特性曲线图如图3-62a所示，其等效电路曲线图如图3-62b所示。

图3-62 电流互感器的传变特性

a）曲线图 b）等效电路

电流互感器的传变特性具有非线性特征。从左图可以看出：当一次电流越大时，实际传变特性与理想传变特性的偏差越大，误差也因此而越大；从右图可以看出：误差的大小还取决于二次回路的阻抗。电流互感器的二次侧相当于具有非线性内阻抗的电流源，电流源的电流与一次电流之比等于变比。二次电流I₂是从电流源内阻抗分流得到的，因此二次阻抗越大，内阻抗分流所占的分量就越多，测量误差也就越大。

因此，必须限制二次阻抗的数值不超过限度。一般地，二次回路的负载不能超过两级，否则将使测量误差变大。例如一只电流表加上一只电度表是允许的，但若再加上一只无功电度表则将超出阻抗允许值，此时会加大测量误差。