如何选择电流互感器？

互感器分为电流互感器TA和电压互感器TV，它们既是电力系统中一次系统与二次系统间的联络元件，同时也是一次系统与二次系统的隔离元件。它们将一次系统的高电压、大电流，转变为二次系统的低电压、小电流，供测量、监视、控制及继电保护使用。

互感器的具体作用是：

（1）将一次系统各级电压均变成100V（或对地以下的低电压，将一次系统各回路电流均变成5A（或1A、0.5A）以下的小电流，以便于测量仪表及继电器的小型化、系列化、标准化。

（2）将一次系统与二次系统在电气方面隔离，同时互感器二次侧必须有一点可靠接地，从而保证了二次设备及人员的安全。

一、电流互感器介绍

电流互感器TA（又称CT）是将一次系统大电流转变为二次系统小电流的设备。

（一）电流互感器的特点

（1）一次绕组线径较粗而匝数很少；二次绕组线径较细而匝数较多。

（2）一次绕组串联接入一次电路，通过一次绕组的电流，只取决于一次回路负载的多少与性质，而与二次侧负载无关；而其二次电流在理想情况下仅取决于一次电流。

（3）电流互感器的额定电流比（一、二次额定电流之比）近似等于二次与一次匝数之比，即：

为便于生产，电流互感器的一次额定电流已标准化，二次侧额定电流也规定为5A（1A或0.5A），所以电流互感器的额定电流比也已标准化。

（4）电流互感器二次绕组所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，均为串联关系，正常工作时，电流互感器二次侧接近于短路状态。

（二）电流互感器的准确级和额定容量

1.电流互感器的准确级

电流互感器的误差与其结构、铁芯材料及尺寸、二次绕组匝数、二次回路负载大小及性质、一次电流大小等有关。电流互感器的准确级就是其最大允许电流误差的百分值。电流互感器的准确级分为0.2、0.5、1.0、3、10及保护级（B级）。

GB1208—1975《电流互感器准确级和误差限值标准》示于表8-2。

表8-2电流互感器准确级和误差限值

2.电流互感器的额定容量

电流互感器的额定容量为如果二次额定电流已规定为5A，也可写成：

即电流互感器的额定容量与二次侧额定阻抗Z2N成比例，所以有时就用二次侧额定阻抗的欧姆值来表示电流互感器的额定容量。

（三）电流互感器的分类

电流互感器的种类很多，型号中的字母符号代表了其类型，其表示方式如下：

① ② ③ ④ ⑤—⑥/⑦

①互感器代号：L—电流互感器。

②结构特点：A—穿墙式；B—支持式；C—瓷箱式；D—单匝贯穿式；J—接地保护；Z—支柱式；F—复匝贯穿式；M—母线式；Q—线圈式；R—装入式。

③绝缘方式：C—瓷绝缘；Z—环氧树脂浇注绝缘；L—电缆型；G—改进型；W—户外式；S—速饱和的。

④使用特点：D或C—差动保护用；B—过流保护用；J—加大容量；Q—加强型；X—适用于配电箱；W—户外用。

⑤设计序号。

⑥额定电压，kV。

⑦额定电流，A。

举例：

LFCD—10/400，400/5，D/3表示多匝、瓷绝缘、户内式可用于差动保护的电流互感器，10kV电压级，额定电流比为400/5，带有两个二次绕组，一个用作差动保护（D级），另一个用作一般测量（3级）。

不同的二次负荷对电流互感器有不同的精度要求，为了节省空间和成本，往往几个铁芯（各自绕着相应的二次绕组）共享一个一次线圈，构成一台电流互感器。一般3～35kV电流互感器均有两个二次绕组；110kV电流互感器有3～4个二次绕组；而220kV则有4～5个二次绕组。

另外，为了适应不同一次负荷电流的要求，110kV及以上的电流互感器常将一次绕组分成几组，通过改变一次绕组的串、并联关系，即可很方便地获得2～3个不同的额定电流比。

二、电流互感器选择

选择电流互感器时，首先要根据装设地点、用途等具体条件确定互感器的结构类型、准确等级、额定电流比KL；其次要根据互感器的额定容量和二次负荷，计算二次回路连接导线的截面积；最后校验其动稳定和热稳定。

（一）结构类型和准确度的确定

根据配电装置的类型，相应选择户内或户外式电流互感器。一般情况下，35kV以下为户内式，而35kV及以上为户外式或装入式（装入变压器或断路器内部）。

电流互感器准确级的确定，取决于二次负荷的性质。0.2级用于实验室的精密测量、重要的发电机和变压器回路及500kV重要回路；二次负荷如果属一般电能计量，则电流互感器采用0.5级；功率表和电流表可配用1.0级的电流互感器；一般测量则可用3.0级。如果几个性质不同的测量仪表需要共用一台电流互感器时，则互感器的准确级应按就高不就低的原则确定。

一般用于继电保护装置的电流互感器，可选5P或10P级（在旧型号中，则为B、C、D级）。此外还应按10%误差曲线进行校验，保证在短路时误差也不会超过-10%。

（二）额定电压的选择

电流互感器的额定电压，应满足下列条件：

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式中 UN——电流互感器的额定电压，kV；

UNS——电流互感器安装处的电网电压，kV。

（三）额定电流的选择及额定电流比的确定

电流互感器一次绕组的额定电流I1N已标准化，应选择比一次回路最大长期电流Imax略大一点的标准值。当I1N确定之后，电流互感器的额定电流比也随之确定，即为KL=I1N/5（1）。

（四）二次回路连接导线截面积的计算

电流互感器准确级确定以后，能够查出保证其准确级的二次负荷Z2N，应使：

式中 rz——二次负载（测量仪表或继电器的电流线圈）的电阻；

rw——连接导线的电阻；

rj——连接处的接触电阻（一般取0.1Ω）。

上式中除rw外均可查得，于是可求出允许的rw值。由于导线电阻与导线截面、长度及电阻率均有关，所以连接导线的最小截面应为：

式中 ρ——连接导线的电阻率，Ω•mm2/m，控制电缆一般采用铜导线，ρ=0.0175；

L——连接导线的计算长度，m，计算长度L与电流互感器接线有关。

如果电流互感器至测量仪表的距离为L1，当电流互感器采用单相接线时，L=2L1；当电流互感器采用不完全星形接线时，则；当电流互感器采用星形接线时，中性线的电流很小，故可取L≈L1。

为了保证连接导线的机械强度，要求导线的最小截面不应小于1.5mm2（铜）。

（五）热稳定校验

电流互感器的热稳定校验，应满足下列条件：

式中 Qk——短路电流在短路作用时间内的热效应，kA2•s；

Kt——电流互感器热稳定倍数，即电流互感器1s热稳定电流与一次线圈额定电流的比值，可从表8-3、表8-4或手册中查到。

（六）动稳定校验

电流互感器的动稳定校验包括两个方面的内容，即内部电动力稳定性校验和外部电动力稳定性校验。

1.电流互感器内部动稳定校验

对于复匝式电流互感器，应满足：

式中 Kd——电流互感器动稳定倍数，可由表8-3、表8-4查得。

表8-3 部分电流互感器技术数据（一）

表8-4 部分电流互感器技术数据（二）

续表

2.电流互感器外部动稳定校验

（1）相间相互作用的电动力有可能使瓷绝缘的电流互感器损坏。电流互感器外部动稳定应满足：

式中 Fp——作用于电流互感器端部的允许电动力，由制造厂家提供，N；

L——电流互感器瓷帽端部至最近一个母线支持绝缘子之间的距离，m；

a——相间距离，m；

ish——短路冲击电流，kA。

（2）若电流互感器为母线瓷套绝缘（如LMC型），其动稳定校验应满足：

式中 Fp——作用于瓷套端部的允许电动力，N；

L——计算长度，m；

L1——电流互感器瓷套帽端至最近一个母线支持绝缘子的距离，m；

L2——电流互感器自身两瓷套帽端的距离，m。