电能计量

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第三章测量用互感器 ( 第三节 )

电能计量主讲李丽 [email protected] 西南科技大学

3.3 电流互感器的结构和误差一、电流互感器的结构

最简单的电流互感器包含一次绕组、二次绕组和铁芯各一个，如图3-11。对准确度较高的电流互感器设有辅助绕组或辅助铁芯。

电流互感器是一种电流变换装置，将线路中的大电流变成小电流（二次电流），供给测量仪表和继电保护装置。二次电流的额定值 I2n为 5A 或 1A ，其中 5A 较为常见。


图 3-11 电流互感器的结构图和图形及文字符号1— 铁芯 ;2— 一次绕组 ;3— 二次绕组

LQJ-10TA

TA


二、电流互感器的铭牌标志 1 、电流互感器型号的含义：


如图 3-12 为低压系统中常用的户内加大容量型、母线树脂浇注式 LMZJ1-0.5[(500~800)/5A] 电流互感器外形图 , 俗称穿心式电流互感器。而图 3-13 所示为高压系统中常用的户内 LQJ-10 型。

图 3-12 LMZJ1-0.5 型电流互感器外形图

图 3-13 LQJ-10 型电流互感器外形图

例如：

一次母线穿孔

铭牌

二次接线端子

一次接线端子

二次接线端子

一次绕组

两个二次绕组

铁芯以及二次绕组


三、电流互感器的分类

常见的是按一次绕组匝数分类： 1 ）单匝式电流互感器 2 ）多匝式电流互感器 3 ）多抽头式电流互感器


1 ）单匝式电流互感器

优点是结构简单、尺寸小、成本低、价格便宜，通过短路电流时稳定性较高；

缺点：当被测电流小时准确度低。单匝式电流互感器一次绕组的额定电流等级一

般有 50 、 75 、 150 、 200 、 300 、 500 、600A 等，当一次绕组的电流超过 600A 时，一定要采用单匝式。

一次母线穿孔


2 ）多匝式电流互感器

优点：一次绕组由穿过环形铁芯的多匝绕组构成，因为一次绕组匝数较多，即使一次电流很小也能具有较高的准确度；

多匝式电流互感器的铁芯也可以制成两个或两个以上，每个铁芯有自己独立的二次绕组，一次绕组为共用，因此，可得到两个电流互感器的变比。

缺点：构造复杂，而且不能制成母线型的 TA 。目前，该种电流互感器有被淘汰的趋势。


3 ）多抽头式电流互感器

一种特殊的电流互感器，原理如图。

一个一次绕组，二次绕组按各种变比进行抽头，达到多变比。

优点 :当客户的电流大幅度地增加或减小时，不用更换TA，只需改变抽头位置即可。

要求 :供电公司应随时核对、调整客户的实际变比 KI值。

电源测

负载测

L1

L2

100/5200/5

300/5

图 3-14 多抽头式电流互感器原理图

K1

K2

K3

K4


四、电流互感器的工作原理 1 、电流互感器有以下特点：电流互感器的一次绕组的匝数很少，串联在电路中，所以一

次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，和二次电流大小无关。

电流互感器二次绕组所接仪表和仪器的阻抗很小，在正常情况下接近于短路状态运行。电流互感器二次绕组短路是不会发生问题的。（而电力变压器的二次绕组是不允许短路运行的）。

电流互感器二次绕组开路时会产生高压烧坏仪表，所以，二次绕组不允许开路。

电流互感器一、二次电流的关系。近似地有：

2211 NINI


两个概念：

电流互感器的变比 KI：

电流互感器的额定电流：一次额定电流 I1n：电流互感器一次绕组允许

通过的最大长期工作电流。二次额定电流 I2n：一般为 5安。理想情况下 ,对实际电流 I1、 I2有：

1 2

2 1

nI

n

I NK

I N

1 2

2 1I

I NK

I N


五、电流互感器的误差（由于空载电流的存在）

1 ）比差：

2 ）角差：相位误差。是旋转 180º后的二次电流相量与一次电流相量的相位差。

%100%100%100

2

1

2

1

1

2

1

121

2

I

III K

KK

IIII

NN

I

IINN

f

实际电流变比

电流互感器变比

旋转180°


六、影响电流互感器误差的主要因素（工作条件）

1 、一次电流的影响：当一次电流越接近额定值，比差和角差越趋近于零。因此，电流互感器应尽量在其额定电流下运行。

2 、二次负载的影响：所以，电流互感器所带负载一定不能超过其额定二次负载总值，否则，电流互感器的实际准确度等级将下降。

3 、负载功率因数的影响：比差随功率因数角φ按正弦规律变化，角差则按余弦规律变化。

4 、电流频率的影响：当频率升高或降低时，比差和角差都会受到影响。


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