电流电压互感器讲义山东计量院.pptx

一、概念解释一、概念解释二、电流互感器二、电流互感器三、电压互感器三、电压互感器一、概念解释一、概念解释1.1 互感器 Instrument transformer 一种为测量仪器、仪表、继电器和其它类似电器供电用的变压器。1.2 电流互感器 current transformer 一种在正常使用条件下其二次电流与一次电流实质上成正比、且在联结方法正确时其相位差接近于零的互感器。1.3 电压互感器 voltage transformer 一种在正常使用条件其二次电压与一次电压实质上成正比、且在联结方法正确时其相位差接近零的互感器。1.4 额定一次电流rated primary current 作为电流互感器性能基准的一次电流值。额定电流:在这个电流下，绕组可以长期通电而不被烧坏.所谓额定值是指用电器长期、安全工作条件下的最高限值。当绕组的电流超过额定电流时，叫做过负荷。1.5 额定一次电压 rated primary voltage 作为电压互感器性能基准的一次电压值。如3000V(相间电压）、3000/3 V线间电压）1.6 实际电流比 actual transformation ratio 实际一次电流与实际二次电流的比值。一般用 K 表示，即：1.7 额定电流比 额定一次电流与额定二次电流的比值。用Kn表示，简称为电流比。通常，CT的电流比，都是指它的额定电流比，即Kn=I1n/I2n如,150/5 A。当略去电流互感器误差不计时，实际电流比就等于额定电流比，即 K=Kn=图11.8 1.8 准确级准确级 accuracy classaccuracy class 对电流、电压互感器所给定的等级。互感器在规定使用条件下的误差应在规定限度内。规定使用条件：1.额定频率额定频率 2.2.额定功率因数额定功率因数 3.3.二次负荷为额定负荷的二次负荷为额定负荷的2525100%100%之间的任之间的任一数值。一数值。例：测量用电流互感器的误差限值准确度级别比 值 差相 位 差倍率因数额定电流下的百分数值倍率因数额定电流下的百分数值5201001205201001200.00110-62010101010-6(rad)201010100.00240202020402020200.0051005050501005050500.01%0.020.010.010.010.60.30.30.30.020.040.020.020.021.20.60.60.60.050.100.050.050.0542220.10.40.20.10.1158550.20.750.350.20.2301510100.51.50.750.50.59045303013.01.51.01.01829060601.9 电流互感器的额定电压电流互感器一 次绕组是串联接在线路上的，电流互感器额定电压并不是电流互感器一次绕组两端的电压，而是电流互感器一次绕组对二次绕组和地的绝缘电压，因而电流互感器所以的额定电压只是说明电流互感器的绝缘强度，而和电流互感器的容量没有任何直接的关系。例：如 LMZJ-0.5 中的0.5kV1.10 负荷 burden负荷：二次回路阻抗，用欧姆和功率因数表示。或者是二次回路的导纳，用西门子和功率因数(滞后或超前)表示。负荷通常以视在功率伏安值表示，它是在规定功率因数及额定二次电流下所汲取的。CT的负荷就是指电流互感器二次所接电气仪表和联结导线的总阻抗:Zn=R+jX。1.11额定负荷 rated burden额定负荷：确定互感器准确级所依据的负荷值。即为了制造和使用的方便，对于各种电流互感器，规定的标准负荷。CT的额定容量Sn，是指电流互感器在额定电流I2n和额定负载Zn下运行 时二次所输出的容量，容量的单位为伏安（VA）。S Sn n=I=I2n2n Z Zn n （1.1）例例 1 5/1 A5/1 A的电流互感器的额定二次负荷为的电流互感器的额定二次负荷为 1010，其额定容量是多少？如其，其额定容量是多少？如其cos=0.8 cos=0.8，则二次负，则二次负荷的有功分量和无功分量是多少？荷的有功分量和无功分量是多少？解 由式（1）额定容量为：Sn=（I2n）*Zn=1*10=10 VA；电阻：R=Zn cos=10*0.8=8，有功分量P=I2R=1*8=8VA;电抗：X=Zn sin=10*0.6=6 无功分量Q=I2X=1*6=6 VA即阻抗:Zn=R+jX =(8+j6)图2 阻抗三角形 PT的额定二次负荷：二次回路的导纳，用西门子和功率因数表示。n注：负荷通常以视在功率Sn伏安值表示，它是在规定的功率因数和额定二次电压下所汲取的。nPT额定容量Sn:是指电压互感器在额定电压和额定负荷下运行时二次所输出的容量，单位为伏安（VA）。额定容量额定容量:Sn=U2n 2 Y (1.2)导纳：导纳：Y Y=G G+jB B例例2 电压互感器的额定二次负荷为电压互感器的额定二次负荷为150VA150VA，额定二次，额定二次电压为电压为100V,100V,其额定二次导纳是多少？其额定二次导纳是多少？如如U2=80%U2n，则二次输出容量（视在功率）是多少？则二次输出容量（视在功率）是多少？解 由式（1.2）额定容量为：Sn=U2n Y =150/1002=0.015(S)二次输出容量：S=U2Y=802*0.015=96(VA)1.13磁场的基本物理量及定律 2.3.1磁感应强度B（磁通密度）是用来表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量，用符号B表示。B是一个矢量，它的方向和电流方向满足右手螺旋定则，单位为特斯拉（T）2.3.2磁通及其连续性定理 垂直穿过某一截面积S的磁感应强度B 的通量称为磁通量，简称磁通，用符号表示。磁通是一个标量，它的单位为韦伯(Wb)。(1-3)是衡量物质导磁能力大小的物理量，用符号表示。单位为亨/米（H/m）。真空中的0=410-7（H/m），0为一常数。非磁性材料（如空气、铜、铝、纸、木等）的导磁性较差，近似等于0；磁性材料的磁导率很高，0，常见的铁磁材料包括铁、钴、镍、钆及其合金，也称为铁磁物质。1.14 磁导率磁导率相对磁导率：r=/0材料名称铸铁镍锌铁氧体锰锌铁氧体硅钢片坡莫合金非晶、微晶合金相对磁导率2004001010003005000700010000210421051.21045.2105n n2.3.42.3.4磁场强度磁场强度:在任何磁介质中，磁场中某点的在任何磁介质中，磁场中某点的磁感应强度磁感应强度B B与同一点的磁导率与同一点的磁导率的比值称为该的比值称为该点的磁场强度点的磁场强度H H。n n H=B/(1.4)H=B/(1.4)n nH H是一个矢量，其方向即为该点是一个矢量，其方向即为该点B B的方向。单位为的方向。单位为安安/米（米（A/mA/m）。）。1.15磁场的基本定律（1 1）安培环路定律：在磁场中，对在磁场中，对H H的任意闭合路的任意闭合路径（环路）的线积分，等于该闭合路径所包围的电流的代径（环路）的线积分，等于该闭合路径所包围的电流的代数和，即称数和，即称安培环路定律安培环路定律。(1.5)(1.5)在磁路的任一回路中，各磁段磁压的代数和等于各磁通势在磁路的任一回路中，各磁段磁压的代数和等于各磁通势的代数和，该性质也称为的代数和，该性质也称为磁路基尔霍夫第二定律。磁路基尔霍夫第二定律。式中 称为磁阻磁阻。它表示磁路对磁通阻碍作用的大小。因铁磁物质的磁阻因铁磁物质的磁阻R Rm m不是常数，它会随励磁电流不是常数，它会随励磁电流I I0 0的改变而的改变而改变，因而通常不能用磁路的欧姆定律直接计算，但可以改变，因而通常不能用磁路的欧姆定律直接计算，但可以用于定性分析很多磁路问题。用于定性分析很多磁路问题。（2）磁路欧姆定律(1.6)（3）电磁感应定律(1.7)设电源电压为正弦变化，则主磁通的瞬时值为：电磁感应定律电磁感应定律：（1.7）1.16 铁磁材料的磁化曲线磁化：铁磁物质在磁场中呈现磁性的现象叫做铁磁物质的磁化。磁化曲线：铁磁物质的磁化特性常用BH曲线的形式表示，称为磁化曲线。实际上是从未饱和到饱和一族磁化曲线（图7）的顶点连线。如果测试频率较低，涡流和剩余损耗可以忽略，此磁化曲线称为基本磁化曲线。1.17 磁滞回线铁磁材料在交变磁场中反复磁化，其B-H关系曲线是一条闭合曲线，称为磁滞回线，如7图所示。这种磁感应强度B的变化滞后于磁磁场强度H的变化的特性称为磁滞特性。当H=0时的磁感应强度Br称为剩余磁感应强度，简称剩磁。若施加反方向的磁磁场强度-HC，则剩磁消失，此HC称为矫顽力。图4 磁滞回线铁损：铁磁材料在交变磁场中会消耗功率而发热，这种功率损耗称为铁损。铁损包括磁滞损耗和涡流损耗磁滞损耗：是铁磁分子在交变磁场中反复磁化所消耗的功率。涡流：铁磁材料在交变磁场作用下，其内部会产生许多环形感应电流，称为涡流。涡流损耗：是涡流流经铁磁材料时所产生的功率损耗。1.18 退磁如果用小于Hm的不同的磁场强度磁化铁磁材时，此时B与H的关系在饱和磁滞回线以内的一族磁滞回线。如果要使具有磁性的材料恢复到去磁状态，最好用一个高频磁场对材料磁化，并逐渐减少磁场强度H 0，即退磁。在IEC标准和国标中，电流互感器的误差都以退磁后的误差为准，主要的原因是电流互感器铁芯退磁后的状态是可复现的。不同的铁磁材料，其磁滞回线的形状不同。磁滞回线的面积宽大，矫顽力大的铁磁材料称为硬磁材料，如钴钢、铁铝合金等，可用作制造永久磁铁。磁滞回线的面积窄小，矫顽力小的铁磁材料称为软磁材料，如硅钢片、铸铁、坡莫合金、非晶合金和微晶合金等，可用作电工设备的铁心。1.19 基本磁化曲线 表示软磁材料的特性,常用一条基本磁化曲线近似替代磁滞回线，如图所示。从曲线可以看出，=B/H不是一个常数。B和H均从零开始，当H较小时，随着H,B 较慢；然后，随着H ,B迅速；当H大到一定值时，随着H,B 增长速度减小，逐渐趋于饱和，这种现象称为磁饱和。图5 基本磁化曲线电源和负载的区分U、I非关非关非关非关联联联联方向时，方向时，假定元件假定元件是电源。是电源。元元件件I+U元元件件IU+为了便于分析电路，应预先在电路图上标示出电压、电流的方向，电路图上的电压、电流方向称为参考方向参考方向，原则上可以任意假定。元件究竟是电源还是负载，应由元件上电压、电流的实际方向实际方向决定：实际方向关联时，元件是负载；实际方向非关联时，元件是电源。U、I关联关联关联关联方向时，方向时，假定元件假定元件 是负载。是负载。电流电流(强度强度)单位时间内通过导体横截面的电量。单位时间内通过导体横截面的电量。电流的大小：电流的大小：稳恒直流情况下：稳恒直流情况下：1.2 电压、电流及参考方向电压、电流及参考方向1.2.1 1.2.1 电流及参考方向电流及参考方向i dqdt=（1-1）电流的单位及换算：电流的单位及换算：安培(A)=库仑(C)/秒(s)1A=103mA=106A=109nAI q t=（1-2）电流是一个有方向的物理量，仅指出大小是不够电流是一个有方向的物理量，仅指出大小是不够的，的，规定规定规定规定以以正电荷移动的方向正电荷移动的方向正电荷移动的方向正电荷移动的方向为为电流的电流的电流的电流的真实方向真实方向真实方向真实方向。在分析计算电路时，可任意规定某一方向作为电流的参考方向参考方向或正方向，并用箭头表示箭头表示在电路图上。若计算结果为正值，说明电流的真实方向与参考方向相符，否则相反。如何判断电流的方向如何判断电流的方向在未规定参考方向的情况下，在未规定参考方向的情况下，电流的正负号是没有意义的。电流的正负号是没有意义的。电流的参考方向的另一种表示方法：双下标。电流的参考方向的另一种表示方法：双下标。如对某一电流，用如对某一电流，用iab表示参考方向由表示参考方向由a指向指向b.用用iba表示表示参参考方向由考方向由b指向指向a.显然，两者差一个符号，即显然，两者差一个符号，即iabab=-=-iba a1.2.2 1.2.2 电压及其参考方向电压及其参考方向Ia 电位电位V是是相对于参考点的电压相对于参考点的电压相对于参考点的电压相对于参考点的电压。参考点的。参考点的电位电位:Vb=0；a点电位：点电位：Va=E-IR0=IRERL+_R0S电压电压U是反映是反映电电电电场力作功场力作功场力作功场力作功本领的本领的物理量，是产生物理量，是产生电流的根本原因。电流的根本原因。电压的正方向规电压的正方向规定由定由“高高”电位电位指向指向“低低”电位。电位。电动势电动势E 只存只存在于电源内部，在于电源内部，其大小反映了其大小反映了电源力作功电源力作功电源力作功电源力作功的的本领。其方向本领。其方向规定由电源规定由电源“负极负极”指向电指向电源源“正极正极”。b+U 为描述和表征电荷与元件间能量交换的规模及为描述和表征电荷与元件间能量交换的规模及为描述和表征电荷与元件间能量交换的规模及为描述和表征电荷与元件间能量交换的规模及大小，引入电路物理量电压、电位和电动势。大小，引入电路物理量电压、电位和电动势。大小，引入电路物理量电压、电位和电动势。大小，引入电路物理量电压、电位和电动势。电压的定义式为：电压的定义式为：电压的定义式为：电压的定义式为：Uab=Wabq电位的定义式为：电位的定义式为：电位的定义式为：电位的定义式为：Va=Wa0q电动势的定义式为：电动势的定义式为：电动势的定义式为：电动势的定义式为：E=W源源q三者定义式三者定义式三者定义式三者定义式的的的的形式相同形式相同形式相同形式相同因此因此因此因此它们的它们的它们的它们的单位相同单位相同单位相同单位相同单位换算：单位换算：1V=101V=10-3-3kV=10kV=103 3mVmV电压的参考方向的三种表示方法电压的参考方向的三种表示方法1 1、采用正（、采用正（+）负（）负（-）极性表示）极性表示2 2、采用实线箭头表示、采用实线箭头表示A AB Bu u3 3、采用双下标表示、采用双下标表示如如u uABAB表示电压的参考方向由表示电压的参考方向由A A指向指向B BA AB B+u -+u -注意：注意：注意：注意：必须指定电压参考方向，这样电压的正值或负值才有意义。必须指定电压参考方向，这样电压的正值或负值才有意义。必须指定电压参考方向，这样电压的正值或负值才有意义。必须指定电压参考方向，这样电压的正值或负值才有意义。电压和电流一样，也是一个有方向的物理量。电压和电流一样，也是一个有方向的物理量。电压和电流一样，也是一个有方向的物理量。电压和电流一样，也是一个有方向的物理量。1 1）实际正方向：）实际正方向：）实际正方向：）实际正方向：规定为从高电位指向低电位。规定为从高电位指向低电位。规定为从高电位指向低电位。规定为从高电位指向低电位。2 2）参考正方向：）参考正方向：）参考正方向：）参考正方向：任意假定的方向。任意假定的方向。任意假定的方向。任意假定的方向。参考方向参考方向(1)(1)分析电路前应分析电路前应选定选定选定选定电压电流的电压电流的参考方向参考方向参考方向参考方向，并标在图中；，并标在图中；(2)(2)参考方向一经选定，在计算过程中不得任意改变。参考参考方向一经选定，在计算过程中不得任意改变。参考方向是列写方程式的需要，是待求值的假定方向而不是方向是列写方程式的需要，是待求值的假定方向而不是真实方向，因此不必追求它们的物理实质是否合理。真实方向，因此不必追求它们的物理实质是否合理。(4)(4)参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方向参考方向也称为假定正方向，以后讨论均在参考方向 下进行下进行，实际方向由计算结果确定。实际方向由计算结果确定。(3)(3)电电阻阻（或或阻阻抗抗）一一般般选选取取关关联联参参考考方方向向，独独立立源源上上一一般般选选取非关联参考方向。取非关联参考方向。(5)(5)在分析、计算电路的过程中，出现在分析、计算电路的过程中，出现“正、负正、负”、“加、加、减减”及及“相同、相反相同、相反”这几个名词概念时，切不可把它这几个名词概念时，切不可把它们混为一谈。们混为一谈。电位是一种由电路中的位置所确定的势能，具有电位是一种由电路中的位置所确定的势能，具有明显的相对性明显的相对性其高低正负取决于电路参考点。其高低正负取决于电路参考点。理论上电路参考点的选取是任意的，但实际应用理论上电路参考点的选取是任意的，但实际应用中经常以大地作为零电位点。中经常以大地作为零电位点。有些场合下，设备和有些场合下，设备和仪器的底盘或机壳与接地装置相连时，也常选取与仪器的底盘或机壳与接地装置相连时，也常选取与接地装置相连的机壳作为电路参考点；电子技术中为接地装置相连的机壳作为电路参考点；电子技术中为方便于问题的分析和研究，还常常把电子设备的公方便于问题的分析和研究，还常常把电子设备的公共连接点作为电路参考点。共连接点作为电路参考点。某点电位在数值上等于该点与参考点之间的电压。某点电位在数值上等于该点与参考点之间的电压。当电路参考点改变时，该电位随参考点发生变化，当电路参考点改变时，该电位随参考点发生变化，但它与原来参考点之间的差值不会发生改变。但它与原来参考点之间的差值不会发生改变。电压和电位的关系：电压和电位的关系：Uab=VaVb1.2.3 1.2.3 电位电位电压、电位和电动势的区别 电压和电位是衡量电场力作功本领的物理量，电动势则是衡量电源力作功本领的物理量；电路中两点间电压的大小只取决于两点间电位的差值，是绝对的量绝对的量；电位是相对的量相对的量，其高低正负取决于参考点；电动势只存在于电源内部只存在于电源内部。电动势和电位一样属于一种势能，它能够将低电位的正电荷推向高电位，如同水路中的水泵能够把低处的水抽到高处的作用一样。电动势在电路分析中也是一个有方向的物理量，其方向规定由电源由电源负极指向电源正极负极指向电源正极，即电位升高电位升高的方向。电流的定义及其电流的定义及其参考方向参考方向电压、电位、电压、电位、电势三者之电势三者之间的异同？间的异同？电压参考电压参考方向的表方向的表示方法？示方法？电流参考方向电流参考方向的表示方法？的表示方法？电压的定义及电压的定义及其参考方向其参考方向1.3 右手定则右手 握住导线，拇指指向电流流通方向，其余四指所指方向即为电流产生的磁场方向，如左图所示;如果是螺管线圈，则右手握住螺管，四指指向电流方向，则拇指指向就是磁场方向，如右图所示。1.31 线性电感元件u的参考方向与电流I 的参考方向一致。线性电感元件的u、L及磁通有以下关系。电感元件储存的磁场能量：(1.8)(1.9)1.32 互感自感磁通链:线圈1中的电流产生的磁通在穿越自身的线圈时，所产生的磁通链()互感磁通链:中的一部分或全部交链线圈2时产生的磁通链 第1个下标表示该磁通（链）所在线圈的编号，第2个下标表示产生该磁通（链）的施感电流所在线圈的编号。线圈1 和2 中的磁通链分别为:每一种磁通链都与产生它的施感电流成正比.即有自感磁通链：互感磁通链:式中M12和M21称为互感系数，简称互感。可以证明:M12=M21，当只有两个线圈有耦合时，可以略去M的下标，即M=M12=M21 当周围空间是当周围空间是各向同性各向同性的线性磁的线性磁介质时介质时1.33同名端对两个有耦合的线圈各取一个端子，并用相同的符号标记，这一对端子称为“同名端”。当一对施感电流从同名端流进（或流出）各自的线圈时，互感起增助作用。1.34空载变压器变压器空载运行的电磁关系 变压器空载示意图（1.10）（1.11）（1.7）(1.12)Em1、Em2分别是初级、次级绕组电势最大值，将其化为有效值有：就是我们称的电压变比电压变比，它决定于初级、次级绕组匝数之比。如果略去电阻压降和漏磁电势，由（1.10）、（1.11）式，则有:(1.13)(1.14)(1.15)(1.16)(1.17)1.35 变压器负载运行如图,接通负载后作用在磁路上的总磁势为I2N2+I1N1。根据安培环路定律应该满足 I0N1=I2N2+I1N1 （1.18）即有负载时作用在主磁路上的全部磁势应等于产生磁通所需的激磁磁势，称为磁势平衡式。(1.19)(1.20)互感器互感器互感器电压互感器电压互感器电流互感器电流互感器是一次回路和二次回是一次回路和二次回路的联络设备。路的联络设备。一次回路的一次回路的高电压、大高电压、大电流电流二次回路的二次回路的低电压低电压、大、大电流电流作用作用接入方式接入方式变换作用变换作用电气隔离作用电气隔离作用高电压、大电流变换为标准的低电高电压、大电流变换为标准的低电压、小电流。如压、小电流。如100V，5A，1A将二次设备与一次设备相隔离，保将二次设备与一次设备相隔离，保证了设备和人身安全证了设备和人身安全电压互感器电压互感器 一次绕组以并联形式接入一次回路；二次负一次绕组以并联形式接入一次回路；二次负荷以并联形式接在电压互感器的二次绕组回路。荷以并联形式接在电压互感器的二次绕组回路。电流互感器电流互感器 一次绕组以串联形式接入一次回路；二次负一次绕组以串联形式接入一次回路；二次负荷以串联形式接在电流互感器的二次绕组回路。荷以串联形式接在电流互感器的二次绕组回路。二、二、电流互感器电流互感器1.电流互感器的类别电流互感器的类别2.电流互感器的结构电流互感器的结构3.电流互感器的工作原理电流互感器的工作原理4.电流互感器的试验电流互感器的试验 电流互感器是将一次侧的电流按比例变为适合于仪器、仪表和保护控制装置使用的特种变压器。1 电流互感器的类别光电耦合式光电耦合式 、电子式电子式 单匝：单匝：母线式、芯柱式、套管式母线式、芯柱式、套管式 按一次绕组匝数分为：按一次绕组匝数分为：多匝式多匝式：线圈式、线环式、串级式线圈式、线环式、串级式 按安装地点分为按安装地点分为：户内式、户外式户内式、户外式 电磁式电磁式 电力系统用电力系统用（测量用、保护用）测量用、保护用）按用途分为按用途分为：仪用仪用 按绝缘可分为按绝缘可分为:干式、浇注式、油浸式、充气式干式、浇注式、油浸式、充气式 图11 5A5000A 标准电流互感器 图12电流互感器LMZJ-0.52 电流互感器的结构电流互感器基本结构一次、二次绕组铁芯绝缘材料电流互感器结构（以电流互感器结构（以LMZJ1-0.5为例）为例）1铭牌铭牌 2一次母线穿孔一次母线穿孔 3铁心，外绕二次绕组，树脂浇注铁心，外绕二次绕组，树脂浇注 4安装板安装板 5二次接线端子二次接线端子2.1 电流互感器的结构特点1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少；故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关；2）电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。图电流互感器原理简图2.2 铭牌型号：如LQJ-10；额定工作电压额定一次电流、额定二次电流、变比额定负荷：电路互感器二次侧以外的回路阻抗都是CT的负荷，通常以视在功率(VA)或阻抗(表示。额定功率因数：二次额定负荷阻抗的有功部分与额定视在功率之比。准确等级：测量常用的等级有0.01.0.2，0.5，0.2S，0.5S；保护用常用等级有5P，10P2.3电流互感器全型号的表示和含义3 电流互感器的工作原理满足磁动势平衡原理满足磁动势平衡原理：I I0 0N1=I=I2 2N2+I+I1 1N1 (2.1)(2.1)电流与匝数的乘积，单位电流与匝数的乘积，单位为安匝为安匝,也叫做也叫做安匝数安匝数.K=(2.2=(2.2）电流互感器原理电路电路电路电路例 3 一台额定二次电流为 5A 的电流互感器，一次绕组 25 匝，二次绕 组 150 匝，求它的额定电流比？解：由式（解：由式（2.22.2）即可求得电流比：）即可求得电流比：K=150/25=30/5K=150/25=30/5其电流比为其电流比为 30/530/5。例 4上述这台电流互感器，要改为 50/5，它的一次绕组要改成多少匝？解：互感器的安匝数为：解：互感器的安匝数为：I I1 1N N1 1=I=I2 2N N2 2=5*150=750A=5*150=750A N N1 1=750/I=750/I1 1=750/50=15=750/50=15 匝匝例例5额定电流比为额定电流比为150/5 A的电流互感器，的电流互感器，I2=2A,折算折算到一次，问到一次，问I1=?解：Kn=I1/I2=150/5I1=I2=KnI2=30*2=60（A）3.1电流互感器的等值电路和相量图 acb 为为RT ，cab=+；f =（I2-I1）/I1（-cb）/I1=-(I0/I1)sIn(+)100%（2.6）sIn=ca/I1=(I0/I1)cos(+)3438 （2.7）3.2电流互感器的误差的定义（1）复数误差：反转180的二次电流向量I2按额定电流比折算至一次后(-KnI2)，与实际一次电流I1向量之差，并用后者的百分数表示，即 (2.8)比值差比值差 f=cos(90+)=sin(+)100%相位差相位差=(I0/I1)sin(90+)=(I0/I1)cos(+)3438 f（2）电流互感器比差）电流互感器比差：二次电流二次电流I I2 2按额定电流比按额定电流比折算折算到一次后，与实际一次电流到一次后，与实际一次电流I I1 1大小之差，并大小之差，并用后者的百分数表示：用后者的百分数表示：f=(KnI2-I1)/I1100%(2-9)=(Kn-I1/I2)/(I1/I2)%=100(Kn-K)/K%(2-10)按按(2-10)(2-10)也可这样解释：互感器在测量电流时所也可这样解释：互感器在测量电流时所出现的误差，它是由于实际电流比与额定电流比出现的误差，它是由于实际电流比与额定电流比不相等造成的。不相等造成的。电流互感器相位差电流互感器相位差：就是二次电流反转就是二次电流反转 180180后，与后，与一次电流相角之差一次电流相角之差 ，并以分（，并以分（）为单位。）为单位。根据定义，当二次电流逆时针方向反转根据定义，当二次电流逆时针方向反转 180180后，若二次电流向量后，若二次电流向量超前超前一次电流向量时，相位一次电流向量时，相位差作为正值。差作为正值。(3)误差的另一种表示形式n n=(=(25.325.3 Z02L)/(N2 2Sk)k)（2-112-11）n n式中式中 LL单位单位 cmcm，Z Z0202=Z Z2 2+Z+Z单位单位，单位单位 T/OeT/Oe。=(1-14)3.3 电流对误差的影响 当电流当电流I B 由式由式=25.3 Z02L/N2Sk ；损耗角损耗角 sIn(+)cos(+)。因此，因此，当当I 时，时，比值差减得少，相位差，比值差减得少，相位差减得多。减得多。电流变化对比差、相位差的影响当电流当电流I 时时,f、绝对绝对值都减少，值都减少，f向正的方向变化；向正的方向变化；向负的方向变化。向负的方向变化。3.4 二次负荷对误差的影响=25.3 Z02L/N2Sk （2-11）当当Z EB 也略也略。则则 sIn(+)f ；cos(+)3.5 测量用电流互感器的用途用途用途有以下几方面：有以下几方面：1.1.起起绝缘和隔离绝缘和隔离的作用，以保证操作人员和仪表的的作用，以保证操作人员和仪表的安全；安全；2.2.用来用来测量测量高压或低压线路上的大电流和大功率。高压或低压线路上的大电流和大功率。3.3.有利于测量仪表的小型化、标准化。有利于测量仪表的小型化、标准化。1 1、绝缘必须可靠，以确保安全；、绝缘必须可靠，以确保安全；2 2、必须有一定的测量准确度；、必须有一定的测量准确度；3 3、仪表保安系数较小、仪表保安系数较小。当系统故障电流即很大电流通过电流互感器时，当系统故障电流即很大电流通过电流互感器时，仪表保安系数越小，说明互感器铁芯越饱和，二仪表保安系数越小，说明互感器铁芯越饱和，二次电流不会按照比例上升，互感器二次所接的仪次电流不会按照比例上升，互感器二次所接的仪表越安全。表越安全。3.6 对测量用电流互感器的主要要求3.7 仪用电流互感器 是在实验室内使用的一种电工仪器，也叫做是在实验室内使用的一种电工仪器，也叫做精精密电流互感器密电流互感器，一般都有多个电流比，主要用来扩，一般都有多个电流比，主要用来扩大电流仪表的量限大电流仪表的量限。1.1.扩大电流仪表的量限。扩大电流仪表的量限。2.2.作为标准与标准电流表、标准功率表或标准作为标准与标准电流表、标准功率表或标准电度表等配合，来检定相位低准确度的电表，功率电度表等配合，来检定相位低准确度的电表，功率表或电度表，或用来检定低准确度的电流互感器。表或电度表，或用来检定低准确度的电流互感器。3.8 保护用电流互感器 与继电装置配合，当线路发生短路、过电流等与继电装置配合，当线路发生短路、过电流等故障时，向继电装置供电切断故障线路，以保护线故障时，向继电装置供电切断故障线路，以保护线路中的贵重设备，如发电机和变压器等。路中的贵重设备，如发电机和变压器等。保护用电流互感器的主要要求：保护用电流互感器的主要要求：一、绝缘必须可靠，以确保安全；一、绝缘必须可靠，以确保安全；二、必须有足够大的准确限值系数；二、必须有足够大的准确限值系数；三、必须有足够的热稳定性和动稳定性。三、必须有足够的热稳定性和动稳定性。3.93.9电流互感器在接线中应注意以下内容电流互感器在接线中应注意以下内容 1）电流互感器的二次侧在使用时绝对不可开路。2）二次侧必须有一端接地。防止一、二次侧绝缘损坏，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全；3）一次侧串接在线路中，二次侧与继电器或测量仪表串接。4）接线时要注意其端子的极性。4 电流互感器的误差实验4.1 极性检查 当一次电流由L1进入一次绕组时，二次电流由 K1 流出。这样的极性标志叫做减极性。L1 或 K1 叫做极性端或同名端，有的用绕组旁加一圆点表示 极性端。4.24.2电流互感器的退磁电流互感器的退磁 CT在大电流下突然断电或运行中二次开路，以及通过直流电流进行试验后，铁芯都可能会产生剩磁，使磁导率下降，CT的误差增大。CT的退磁，就是将铁芯通以交流激磁，使铁芯的磁密和磁导率从低到高，越过最大磁导率，而达到饱和状态，然后逐渐降低磁场至零，使铁芯的磁密下降，磁导率通过最大磁导率再下降，以恢复铁芯的磁导率。一般来说，开路退磁，磁场很强，铁心很饱和；而闭路退磁，磁场较弱，铁心不很饱和。对于精密电流互感器，采用开路退磁铁心磁密很高，电压幅值很大，绕组开路电压很高，容易损坏绕组的绝缘和补偿元件；采用闭路退磁，磁密较低，可能达不到退磁的目的，但对互感器比较安全。4.3 电流互感器二次开路的危害在正常运行时，在正常运行时，I I1 1N N1 1+I+I2 2N N2 2=I=I0 0N N1 1CTCT二次线圈开路，二次线圈开路，I I2 2=0=0，,励磁磁势励磁磁势由正常由正常I I0 0 N N1 1数甚小的骤增为数甚小的骤增为I I1 1 N N1 1 （因因 I I1 1为恒定值），铁芯中的磁通急剧增加，为恒定值），铁芯中的磁通急剧增加，使铁芯达到饱和状态，铁损增大。使铁芯达到饱和状态，铁损增大。使互感器产生严重过热使互感器产生严重过热热击穿；二次侧感应出很高的电势，容易使二次侧感应出很高的电势，容易使CTCT二二次绝缘容易被击穿，对人身和设备都是次绝缘容易被击穿，对人身和设备都是极有害的极有害的电击穿。在铁芯中还会产生剩磁，使互感器特性在铁芯中还会产生剩磁，使互感器特性变坏，误差增大；变坏，误差增大；同时振动也相应增加。同时振动也相应增加。4.4 差值法测量电流互感器的误差JJG313、JJG314、JJG1021 三个规程都规定使用差值法测量互感器的误差。测量原理是：把被检互感器与标准互感器的二次电流、电压分别接在电桥的两个支路，在桥路的两个顶点形成差值电流或电压。差值可以通过平衡电桥测量，这时要在桥路中接入检流计和可调微差电流、电压源。差值也可以用不平衡电桥测量，这时要在桥路中接入电流电压测量电路和鉴相电路，通常不平衡电桥使用的是电子元件和数字处理器件。这两种误差试验器都称为互感器校验仪，测量结果用幅值比误差与相位误差表示，并且几乎都采用直角坐标方式计算误差。4.5.1 互感器校验仪的工作原理通常是测量同变比的标准互感器和被试互感器二者次级电流之间的相对误差：I=I/I2n=(I2x-I2n)/I2n=(I2x/I1X-I2n/I1n)/(I2n/I1n)=(1/Kx-1/Kn)/(1/Kn)=(Kn Kx)/K x4.5.2电子式及数字式互感器校验仪的工作原理采用差值直接测量法检定CT原理线路图中,R0是交流标准电阻,T0的二次电流I2经R0转换成参考电压U2；而差值电流I从运算放大器的反向端输入,经反馈电阻R1转换成U输出。采用差值直接测量法检定PT原理线路图中,R1和R2组成分压器,T0的二次电压U2经分压器分压成参考电压U2；U是Tx低电位端对地输出。问题问题1 1：为什么运行中的电流互感器二次不能开路：为什么运行中的电流互感器二次不能开路？产生的危害？产生的危害？问题问题2 2：电流互感器在接线中应注意什么？：电流互感器在接线中应注意什么？问题问题3 3：电流互感器退磁方法？：电流互感器退磁方法？问题问题4 4：差值比较法测量电流互感器的误差：差值比较法测量电流互感器的误差,通常通常是测量同量限的标准互感器和被试互感器二者次是测量同量限的标准互感器和被试互感器二者次级电流之间的相对误差，即，级电流之间的相对误差，即，试说明这一结果与互感器误差定义的一致性。试说明这一结果与互感器误差定义的一致性。三、电压互感器1.电压互感器的分类电压互感器的分类2.电压互感器的结构电压互感器的结构3.电磁式电压互感器的工作原理电磁式电压互感器的工作原理4.电压互感器的试验电压互感器的试验电压互感器 voltage transformer一种在正常使用条件其二次电压与一次电压实质上成正比、且在联结方法正确时其相位差接近零的互感器。电压互感器是将一次侧的高电压按比例变为适合于仪器、仪表和保护控制装置使用的变换设备。1.电压互感器的分类 1.按照结构分类：三相三柱式 三相式 三相五柱式 单相电压互感器 2.按照安装位置不同 母线PT:测量母线电压 线路PT:测量线路电压 3.按照原理分类 电磁式电压互感器 电力变压器型，原理和普通变压器相似,适用于6kV110kV系统；电容式电压互感器电容分压型,适用于110kV500kV系统；电容分压式电压互感器。优点：结构简单，造价低，且额定电压越高其优点也显著；电容器除用作电压互感器外，还兼做高频载波通讯的耦合电容；运行可靠，维护简便。缺点：输出容量较小；误差特性比电磁式电压互感器差一些。对电压互感器主要要求：1、绝缘必须可靠，以确保安全；2、必须有一定的测量准确度。使用电压互感器应注意以下事项 1）电压互感器的二次侧在工作时不能短路。当二次侧短路时，其电流很大（二次侧阻抗很小）将烧毁设备。2）电压互感器的二次侧必须有一端接地，防止一、二次侧击穿时，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全。3）电压互感器接线时，应注意一、二次侧接线端子的极性。以保证测量的准确性。4）电压互感器的一、二次侧通常都应装设熔丝作为短路保护，同时一次侧应装设隔离开关作为安全检修用。5）一次侧并接在线路中。充气式标准电压互感器浇注式标准电压互感器电磁式电压互感器的全型号的表示和含义2 电压互感器的基本结构电压互感器的基本结构主要由绕组、铁芯和绝缘组成。单相双绕组电压互感器有两个绕组：一次绕组和二次绕组。单相三绕组电压互感器有三个绕组：一次绕组、二次绕组和剩余电压绕组。三相双绕组和三绕组电压互感器的绕组，相当于三个单相双绕组和三绕组电压互感器的绕组。2.1 结构特点 1）容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上要求有较高的安全系数；2）电压互感器一次侧的电压U1为电网电压，不受互感器二次侧负荷的影响，一次侧电压高，需有足够的绝缘强度。