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互感器的工作原理、應用分類以及選型指南

發(fā)布時間:2024-09-10

       互感器又稱為儀用變壓器，是電流互感器和電壓互感器的統(tǒng)稱。能將高電壓變成低電壓、大電流變成小電流，用于量測或保護系統(tǒng)。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標準低電壓（100V）或標準小電流（5A或1A，均指額定值），以便實現(xiàn)測量儀表、保護設備及自動控制設備的標準化、小型化。同時互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設備的安全。

工作原理

      在供電用電的線路中，電流相差從幾安到幾萬安，電壓相差從幾伏到幾百萬伏。線路中電流電壓都比較高，如直接測量是非常危險的。為便于二次儀表測量需要轉換為比較統(tǒng)一的電流電壓，使用互感器起到變流變壓和電氣隔離的作用，顯示儀表大部分是指針式的電流電壓表，所以電流互感器的二次電流大多數(shù)是安培級的（如5等）。隨著時代發(fā)展，電量測量大多已經(jīng)達到數(shù)字化，而計算機的采樣的信號一般為毫安級（0-5V、4-20mA等）。微型電流互感器二次電流為毫安級，主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。微型電流互感器稱之為“儀用電流互感器”。（“儀用電流互感器”有一層含義是在實驗室使用的多電流比精密電流互感器，一般用于擴大儀表量程。）

      電流互感器原理線路圖微型電流互感器與變壓器類似也是根據(jù)電磁感應原理工作，變壓器變換的是電壓而微型電流互感器變換的是電流罷了。繞組N1接被測電流，稱為一次繞組（或原邊繞組、初級繞組）；繞組N2接測量儀表，稱為二次繞組（或副邊繞組、次級繞組）。

微型電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2的電流比，叫實際電流比K。微型電流互感器在額定工作電流下工作時的電流比叫電流互感器額定電流比，用Kn表示。Kn=I1n/I2n

應用

       電力系統(tǒng)為了傳輸電能，往往采用交流電壓、大電流回路把電力送往用戶，無法用儀表進行直接測量。互感器的作用，就是將交流電壓和大電流按比例降到可以用儀表直接測量的數(shù)值，便于儀表直接測量，同時為繼電保護和自動裝置提供電源。電力系統(tǒng)用互感器是將電網(wǎng)高電壓、大電流的信息傳遞到低電壓、小電流二次側的計量、測量儀表及繼電保護、自動裝置的一種特殊變壓器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的聯(lián)絡元件，其一次繞組接入電網(wǎng)，二次繞組分別與測量儀表、保護裝置等互相連接?；ジ衅髋c測量儀表和計量裝置配合，可以測量一次系統(tǒng)的電壓、電流和電能；與繼電保護和自動裝置配合，可以構成對電網(wǎng)各種故障的電氣保護和自動控制。互感器性能的好壞，直接影響到電力系統(tǒng)測量、計量的準確性和繼電器保護裝置動作的可靠性。

分類

       變頻功率傳感器是一種電子式互感器，變頻功率傳感器通過對輸入的電壓、電流信號進行采樣，再將采樣值通過電纜、光纖等傳輸系統(tǒng)與數(shù)字量輸入二次儀表相連，數(shù)字量輸入二次儀表對電壓、電流的采樣值進行運算，可以獲取電壓有效值、電流有效值、基波電壓、基波電流、諧波電壓、諧波電流、有功功率、基波功率、諧波功率等參數(shù)。

       互感器分為電壓互感器和電流互感器兩大類，其主要作用有：將一次系統(tǒng)的電壓、電流信息準確地傳遞到二次側相關設備；將一次系統(tǒng)的高電壓、大電流變換為二次側的低電壓（標準值）、小電流（標準值），使測量、計量儀表和繼電器等裝置標準化、小型化，并降低了對二次設備的絕緣要求；將二次側設備以及二次系統(tǒng)與一次系統(tǒng)高壓設備在電氣方面很好地隔離，從而保證了二次設備和人身的安全。

電壓互感器

       測量用電流互感器主要與測量儀表配合，在線路正常工作狀態(tài)下，用來測量電流、電壓、功率等。測量用微型電流互感器主要要求：

1、絕緣可靠；

2、足夠高的測量精度；

3、當被測線路發(fā)生故障出現(xiàn)的大電流時互感器應在適當?shù)牧砍虄?nèi)飽和（如500%的額定電流）以保護測量儀表。

保護用電流互感器保護用電流互感器主要與繼電裝置配合，在線路發(fā)生短路過載等故障時，向繼電裝置提供信號切斷故障電路，以保護供電系統(tǒng)的安全。保護用微型電流互感器的工作條件與測量用互感器完全不同，保護用互感器只是在比正常電流大幾倍幾十倍的電流時才開始有效的工作。

電流互感器

       利用變壓器原、副邊電流成比例的特點制成。其工作原理、等值電路也與一般變壓器相同，只是其原邊繞組串聯(lián)在被測電路中，且匝數(shù)很少；副邊繞組接電流表、繼電器電流線圈等低阻抗負載，近似短路。原邊電流（即被測電流）和副邊電流取決于被測線路的負載，而與電流互感器的副邊負載無關。由于副邊接近于短路，所以原、副邊電壓U1和都很小，勵磁電流I0也很小。 電流互感器運行時，副邊不允許開路。因為一旦開路，原邊電流均成為勵磁電流，使磁通和副邊電壓大大超過正常值而危及人身和設備安全。因此，電流互感器副邊回路中不許接熔斷器，也不允許在運行時未經(jīng)旁路就拆下電流表、繼電器等設備。 電流互感器的接線方式按其所接負載的運行要求確定。最常用的接線方式為單相，三相星形和不完全星形。

組合互感器

       組合互感器是將電壓互感器、電流互感器組合到一起的互感器。組合互感器可將高電壓變化為低電壓，將大電流變化為低電流，從而起到對電能計量的目的。

鉗形互感器

       鉗形電流互感器是一款精密電流互感器（直流傳感器），是專門為電力現(xiàn)場測量計量使用特點設計的。該系列互感器選用高導磁材料制成，精度高。線性優(yōu)。抗干擾能力強等。使用時可以直接夾住母線或母排上無須截線停電其使用十分方便。它可配合多種測量儀器，電能表現(xiàn)場校驗儀、多功能電能表、示波器、數(shù)字萬用表、雙鉗式接地電阻測試儀、雙鉗式相位伏安表等，?可在電力不斷電狀態(tài)下，對多種電參量進行測量和比對。

零序互感器

        零序電流保護的基本原理是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節(jié)點的復電流的代數(shù)和等于零。在線路與電氣設備正常的情況下，各相電流的矢量和等于零，因此，零序電流互感器的二次側繞組無信號輸出，執(zhí)行元件不動作。當發(fā)生接地故障時的各相電流的矢量和不為零，故障電流使零序電流互感器的環(huán)形鐵芯中產(chǎn)生磁通，零序電流互感器的二次側感應電壓使執(zhí)行元件動作，帶動脫扣裝置，切換供電網(wǎng)絡，達到接地故障保護的目的。 作用：當電路中發(fā)生觸電或漏電故障時，保護動作，切斷電源。 使用：可在三相線路上各裝一個電流互感器，或讓三相導線一起穿過一零序電流互感器，也可在中性線N上安裝一個零序電流互感器，利用其來檢測三相的電流矢量和。零序電流互感器采用ABS工程塑料外殼、全樹脂澆注成密封，有效避免了互感器在長期使用過程中的銹蝕。絕緣性能好，外形美觀。具有靈敏度高、線性度好運行可靠，安裝方便等特點。其性能優(yōu)于一般的零序電流互感器，使用范圍廣泛，不僅適用于電磁型繼電保護，還能適用于電子和微機保護裝置。