测量继电保护和自动化电路中的电流互感器

变电站的动力设备在组织上分为两类装置：

1.传输能量的所有功率的电源电路；

2. 辅助设备，允许您控制主循环中发生的过程并控制它们。

电源设备位于开阔区域或封闭开关设备中，二次设备位于继电器面板上、特殊机柜或独立单元中。

在动力装置与测量、管理、保护和控制机构之间执行信息传递功能的中间连接是测量互感器。像所有此类设备一样，它们的两侧具有不同的电压值：

1.高压，对应第一回路的参数；

2.低电压，可以降低能源设备对服务人员的影响风险以及用于创建控制和监控设备的材料成本。

形容词“测量”反映了这些电气设备的用途，因为它们非常准确地模拟了电力设备上发生的所有过程，并分为变压器：

1.电流（CT）；

2.电压（VT）。

它们根据转换的一般物理原理工作，但具有不同的设计和包含在初级电路中的方法。

电流互感器的制造和工作原理

操作原理和设备

在设计中 测量电流互感器 将流入初级电路的大值电流的矢量值转换为按比例减小的幅度，并以相同的方式确定次级电路中矢量的方向。

磁路装置

在结构上，电流互感器与任何其他变压器一样，由位于公共磁路周围的两个绝缘绕组组成。它由层压金属板制成，这些金属板使用特殊类型的电工钢熔化。这样做是为了减少在线圈周围的闭环中循环的磁通量路径中的磁阻，并减少通过 涡流.

用于继电保护和自动化方案的电流互感器不能有一个磁芯，而是两个，不同的是板的数量和所用铁的总体积。这样做是为了创建两种类型的线圈，它们可以在以下情况下可靠地工作：

1. 标称工作条件；

2.或由短路电流引起的显着过载。

第一个设计用于进行测量，第二个用于连接关闭新兴异常模式的保护。

线圈和连接端子的布置

为在电气装置电路中永久运行而设计和制造的电流互感器绕组满足电流安全通过及其热效应的要求。因此，它们由铜、钢或铝制成，其横截面积不包括增加的热量。

由于初级电流总是大于次级电流，因此它的绕组在尺寸上非常突出，如下图右侧变压器所示。

左边和中间结构根本没有力量。相反，在外壳中提供开口，电源线或固定总线穿过该开口。通常，此类模型用于高达 1000 伏的电气装置。

在变压器绕组的端子上，始终有一个固定夹具，用于使用螺栓和螺钉夹连接母线和连接线。这是电接触可能断开的关键位置之一，可能会导致损坏或扰乱测量系统的准确运行。在操作检查期间始终注意其在初级和次级电路中的钳位质量。

电流互感器端子在制造过程中已在工厂标记，并标记：

• L1和L2为初级电流的输入和输出；

• I1 和 I2 — 次级。

这些指数表示匝数相对于彼此的缠绕方向，并影响电源和模拟电路的正确连接，以及电流矢量沿电路分布的特性。它们在变压器的初始安装或有缺陷的设备更换期间受到关注，甚至在设备组装之前和安装之后通过各种电气检查方法进行检查。

初级电路W1和次级W2的匝数不一样，但差别很大。高压电流互感器通常只有一根直母线穿过磁路，用作电源绕组。次级绕组匝数较多，影响变压比。为了便于使用，写成两个绕组中电流标称值的分数表达式。

例如，箱体铭牌上的600/5字样，表示变压器拟接在额定电流为600安培的高压设备上，在二次回路中只变5个。

每个测量电流互感器都连接到主网络的自己的相位。继电保护和自动化装置的次级绕组数量通常会增加，以便在电流电路铁芯中单独使用，用于：

• 测量工具;

• 一般保护；

• 轮胎和轮胎保护。

这种方法消除了次要电路对重要电路的影响，简化了它们在工作电压下对工作设备的维护和测试。

为了标记此类次级绕组的端子，名称 1I1、1I2、1I3 用于开头，2I1、2I2、2I3 用于结尾。

隔离装置

每个电流互感器型号都设计为在初级绕组上承受一定量的高压。位于绕组和外壳之间的绝缘层必须能长期承受同类电源网络的电势。

在高压电流互感器的绝缘外侧，根据用途的不同，可采用以下几种：

• 瓷桌布；

• 压实环氧树脂；

• 某些类型的塑料。

相同的材料可以辅以变压器纸或油来绝缘绕组上的内部导线交叉并消除匝间故障。

精度等级 TT

理想情况下，变压器理论上应该准确运行而不会引入错误。然而，在实际结构中，能量会损失以在内部加热导线、克服磁阻并形成涡流。

因此，至少有一点，但转换过程受到干扰，这会影响初级电流矢量从其次级值的比例复制的准确性，并在空间方向上产生偏差。所有的电流互感器都有一定的测量误差，它被归一化为绝对误差与幅值和角度标称值之比的百分比。

精度等级 电流互感器用数值«0.2»、«0.5»、«1»、«3»、«5»、«10​​»表示。

0.2 级变压器适用于重要的实验室测量。0.5 级旨在准确测量 1 级仪表用于商业用途的电流。

第 2 级继电器和控制帐户的操作电流测量在 1 级中进行。驱动器的驱动线圈连接到第 10 级精度的电流互感器。它们完全在初级网络的短路模式下工作。

TT开关电路

在电力行业，主要使用三线或四线电源线。为了控制通过它们的电流，使用了各种方案来连接测量互感器。

1、电气设备

照片显示了使用两个电流互感器测量 10 千伏三线电源电路电流的变体。

在这里可以看到，A 和 C 初级相连接母线用螺栓固定在电流互感器的端子上，次级电路隐藏在栅栏后面，并从单独的电缆线束引入保护管，保护管连接到继电器室用于将电路连接到接线端子。

相同的安装原则适用于其他方案。 高压设备如图所示为 110 kV 网络。

在这里，互感器的外壳使用安全法规要求的接地钢筋混凝土平台安装在高处。初级绕组与电源线的连接是在一个切口中完成的，所有次级电路都在附近带有接线端子的盒子中引出。

二次电流电路的电缆连接受到金属盖和混凝土板的保护，免受意外的外部机械冲击。

2.次级绕组

如上所述，电流互感器的输出导体汇集在一起​​以与测量设备或保护设备一起运行。这会影响电路的组装。

如果需要使用电流表控制每相的负载电流，则使用经典连接选项 - 全星形电路。

在这种情况下，每个设备都会显示其相位的当前值，同时考虑到它们之间的角度。在这种模式下使用自动记录器最方便地允许您显示正弦曲线的形状并根据它们构建负载分布矢量图。

通常，在 6 ÷ 10 kV 出线馈线上，为了节省，安装的不是三个，而是两个测量电流互感器，不使用一个 B 相。这种情况如上图所示。允许您将电流表插入不完整的星形电路。

由于附加设备电流的重新分配，结果显示 A 相和 C 相的矢量和，在网络的对称负载模式下，它与 B 相的矢量方向相反。

下图显示了用继电器接通两个测量电流互感器以监测线路电流的情况。

该方案允许完全控制平衡负载和三相短路。当发生两相短路时，尤其是 AB 或 BC 时，这种滤波器的灵敏度被大大低估了。

通过将全星形电路中的测量电流互感器和控制继电器的绕组连接到组合中性线，创建了一种用于监测零序电流的常用方案。

流过线圈的电流是通过将三相矢量相加而产生的。在对称模式下，它是平衡的，在发生单相或两相短路时，不平衡分量在继电器中释放。

测量用电流互感器及其二次回路的性能特点

操作切换

在电流互感器运行期间，初级和次级绕组中的电流形成磁通量平衡。因此，它们的大小平衡，方向相反，并补偿闭合电路中产生的 EMF 的影响.

如果初级绕组开路，电流将停止流过它，所有次级电路将被简单地断开。但是当电流通过初级时次级电路不能打开，否则在次级绕组中磁通量的作用下，会产生电动势，该电动势不会消耗在低电阻闭合环路中的电流，但在待机模式下使用。

这导致开路触点出现高电位，达到几千伏，能够破坏次级电路的绝缘，扰乱设备的运行，并对维修人员造成触电伤害。

因此，电流互感器次级电路的所有切换都按照严格定义的技术进行，并且始终在监管人员的监督下，不会中断电流电路。为此，请使用：

• 特殊类型的接线端子，允许您在中断服务的部分中断期间安装额外的短路；

• 用短跳线测试电流块；

• 特殊按键设计。

应急过程记录器

测量设备根据固定参数的类型分为：

• 标称工作条件；

• 系统中过电流的发生。

记录设备的敏感元件直接按比例感知输入信号并显示它。如果在其输入端输入的电流值失真，则该错误将被引入读数中。

出于这个原因，设计用于测量紧急电流而非标称电流的设备连接到电流互感器保护的核心，而不是测量。

在此处阅读有关测量电压互感器的设备和操作原理的信息： 测量继电保护和自动化电路中的电压互感器