专题十三 电流互感器（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题十三 电流互感器（教案）-河北省对口升学《电机与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

一、考纲解读

1.需熟记电流互感器的定义、基本结构、额定二次电流等基础参数，理解电磁感应原理在其工作中的应用，明确其“将大电流按比例转换为小电流”的核心功能。

2.能准确解读电流互感器型号含义，根据使用场景（如计量、保护）选择适配的准确度等级；理解副绕组严禁开路的原因及接地的必要性，具备将理论规则与实际操作结合的能力。

3.掌握钳形电流表的工作特点（无需断开电路）和使用步骤，能解释其“便携式电流互感器”的本质，符合职高课程理论联系实操的核心要求，适配岗位技能需求。

4.能根据具体设备或场景，判断其中电流互感器的类型，并简要分析选择该类型的原因。

二、知识点梳理

一、电流互感器

电力系统中,高电压和大电流不便于直接测量,通常用特种专用的变压器把大电流变成小电流、把高电压变成低电压再进行测量。这种用途的变压器称为电流互感器和电压互感器,统称仪用变压器。

利用互感器进行测量有很多优点:

(1)使带有仪表的测量电路同高压隔离,保证人身和测量仪表的安全。

(2)便于使测量仪表标准化,可使用不同的互感器来扩大仪表的量程,提高测量的准确度

(3)可以减少测量中的能量损耗,而且方便快捷。

因此,在交流电路多种测量以及各种控制和保护电路中,大量应用了互感器。

1.电流互感器的结构及工作原理

电流互感器的结构、工作原理与普通双绕组变压器相似,也是由铁心和一次、二次绕组两个主要部分构成。其主要特点在于,电流互感器一次绕组的匝数很少,一般只有一匝到几匝。使用中,一次绕组串联在被测电路中,流过被测电流,如图 3-1所示。

二次绕组的匝数很多,用较细的导线绕制。

根据测量的目的不同,二次绕组连接电流表或电能表的电流线圈或电流继电器。这些仪表的阻抗极小,所以二次绕组接近短路状态。与普通变压器的短路情况相似。二次绕组的电动势很小,一般只有几伏,所以铁心内的磁通也很小()。

互感器的励磁磁通势也很小。根据变压器的变流比公式

式中——称为电流互感器的额定电流比。

上式表明,在电流互感器中,二次绕组的电流与电流比的乘积,等于一次绕组的电流值,即被测电流值。例如,电流表读数为3A,电流比为 40/5 时,则被测电流值

2.电流互感器的型号及规格

为了减少误差,电流互感器的铁心磁感应强度一般设计为 0.8~1T(特),而且要求二次绕组所接仪表的总阻抗不得大于规定的阻抗值,电流互感器的准确度等级为 0.2级、0.5级、1.0级、3.0级和 10.0级。准确度是根据测量时存在的误差大小确定的。例如,0.5级的电流互感器表示在额定电流时,测量误差最大不超过±0.5%,准确度数值越小等级越高,测量误差越小,价格也越贵。

电流互感器一次绕组额定电流可设计在 0~15 000 A(或 25 000 A)之间,电流互感器的二次绕组额定电流通常采用5A。有的电流互感器具有圆环形铁心,被测线路的导线可在其圆环形铁心上绕几周,以实现不同的变流比。

电流互感器的型号由两部分组成,斜线以上部分包括符号和数字,所用符号含义见表 3-1。

符号后面的数字表示耐压等级,单位为kV。斜线下面部分,由两组数字组成,第一组数字表示准确度等级,第二组数字表示额定电流。例如,LOG-0.5/0.5-100,表示改进型线圈式电流互感器,耐压等级为 0.5 kV,准确度等级为 0.5级,测量线路额定电流为 100 A。互感器铭牌中符号的含义见表 3-1。

在选择电流互感器时,必须按互感器的额定电压、二次绕组额定电流及二次绕组额定负载阳抗值适当选取。一般选取与被测电流额定值相符的电流互感器,若不符合时,应选择稍大于被测电流额定值的电流互感器。

电流互感器也可作为提供控制信号之用,用来监视电路的运行状态。

3.电流互感器使用规则

为了测量的准确和安全,在使用电流互感器时,必须注意以下三点:

(1)电流互感器在运行中,二次绕组绝对不能开路。若开路,互感器即成为空载运行,流过一次绕组的线路电流,全部成为互感器的励磁电流。二次绕组此时没有电流通过,二次绕组电流的去磁作用消失,一次绕组磁动势 1,N,不变,使铁心中磁感应强度提高很多倍,磁路严重饱和,磁通的波形为平顶波,在磁通变化过程中,过零时相当快。

因而在二次绕组中感应出很高的尖峰电动势,其峰值可达数千伏,会造成互感器绝缘击穿,也可能造成人身伤害,如图 3-2 所示。

另外,由于磁感应强度增大,铁损耗增加,铁心过热,加速绝缘物老化。在电流互感器二次绕组电路中,绝对不允许接装熔断器;当二次绕组不接电流表时,要把二次绕组短接,若要拆下运行中的电流表,必须先把互感器二次绕组短接后,才能把电流表拆下来。

(2)电流互感器的铁心和二次绕组必须同时可靠接地,最好在同一点接地,以免高压侧绝缘击穿时,损坏仪表或造成人身伤亡。

(3)二次绕组负载阻抗要小于规定的阻抗,互感器准确度等级要比所接仪表的准确度高两级。

4.便携式电流互感器(钳形电流表)

利用互感器原理制造的便携式钳形电流表如图 3-3 所示。它的闭合铁心可以张开,将被测载流导线钳人铁心窗口中,被测导线相当于电流互感器的一次绕组,铁心上绕二次绕组,与测量仪表相连,可直接读出被测电流的数值。其优点是测量线路电流时不必断开电路,使用方便。