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电流互感器原理及测试方法电流互感器（Current Transformer，简称CT）是一种用于测量高电流的电气设备，主要用于将高电流变换成较小电流，以便进行测量、保护和控制等操作。
本文将详细介绍电流互感器的工作原理和测试方法。
一、工作原理当高电流通过一次线圈时，会在磁芯内产生磁场。
由于磁芯的存在，磁场会集中在磁芯中，形成一条闭合磁通。
根据电磁感应定律，二次线圈中就会产生相应的电动势，从而在二次线圈上产生一定电流。
该电流与一次线圈中的电流成正比，即I2=(N2/N1)I1，其中I1为一次线圈中的电流，I2为二次线圈中的电流，N1为一次线圈的绕组数，N2为二次线圈的绕组数。
由于一次线圈中的电流较大，而二次线圈中的电流较小，因此通常将电流互感器的变比称为额定变比。
二、测试方法为了保证电流互感器的准确性和可靠性，需要对其进行定期的测试和校验。
下面将介绍电流互感器的测试方法。
1.直流短路方法直流短路方法是一种常用的检测电流互感器变化特性的方法。
具体操作步骤如下：（1）用直流电源将0.2～0.5倍额定电流加到电流互感器的一次绕组上；（2）记录电流互感器二次绕组上的电流值，并标定；（3）通过改变一次绕组上的电流，重复上述操作，记录多组数据；（4）根据测得的数据绘制电流互感器的变比特性曲线。
2.测量铭牌参数法测量铭牌参数法是通过测量和计算电流互感器的参数来进行测试的方法。
具体操作步骤如下：（1）根据电流互感器的铭牌参数，测量和记录其一次绕组和二次绕组的电流，电压和绕组数等参数；（2）通过计算，得到电流互感器的变比值和额定负荷等参数；（3）将测得的结果与标定的结果进行比较，看是否在允许范围内。
3.比值测试法比值测试法是通过测量电流互感器的比值误差来进行测试的方法。
具体操作步骤如下：（1）将标准电流与电流互感器的一次绕组相连接，将电流互感器的二次绕组接到比率变送器等测试设备上；（2）根据被测电流互感器的铭牌参数设置标准电流值，并记录；（3）测量电流互感器输出的电流值，并记录；（4）通过计算，得到电流互感器的比值误差，并与标准误差进行比较。
电流互感器基本介绍作用电流互感器（Current transformer 简称CT）[1]的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。
如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。
使用1）电流互感器的接线应遵守串联原则：即一次绕阻应与被测电路串联，而二次绕阻则与所有仪表负载电流互感器串联2）按被测电流大小，选择合适的变化，否则误差将增大。
同时，二次侧一端必须接地，以防绝缘一旦损坏时，一次侧高压窜入二次低压侧，造成人身和设备事故3）二次侧绝对不允许开路，因一旦开路，一次侧电流I1全部成为磁化电流，引起φm和E2骤增，造成铁心过度饱和磁化，发热严重乃至烧毁线圈；同时，磁路过度饱和磁化后，使误差增大。
电流互感器在正常工作时，二次侧近似于短路，若突然使其开路，则励磁电动势由数值很小的值骤变为很大的值，铁芯中的磁通呈现严重饱和的平顶波，因此二次侧绕组将在磁通过零时感应出很高的尖顶波，其值可达到数千甚至上万伏，危及工作人员的安全及仪表的绝缘性能。
另外，二次侧开路使二次侧电压达几百伏，一旦触及将造成触电事故。
因此，电流互感器二次侧都备有短路开关，防止二次侧开路。
在使用过程中，二次侧一旦开路应马上撤掉电路负载，然后，再停电处理。
一切处理好后方可再用。
4）为了满足测量仪表、继电保护、断路器失灵判断和故障滤波等装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段断路器、母线断路器、旁路断路器等回路中均设2～8个二次绕阻的电流互感器。
对于大电流接地系统，一般按三相配置；对于小电流接地系统，依具体要求按二相或三相配置5）对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。
例如：若有两组电流互感器，且位置允许时，应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中6）为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧7）为了减轻发电机内部故障时的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。
电流互感器的原理和选用电流互感器（Current Transformer，简称CT）是一种用于测量和保护电路中电流的装置。
它通过感应电流来转换高电流为可测量的小电流，使得测量设备和保护装置能够安全地工作。
下面将详细介绍电流互感器的原理和选用。
一、电流互感器的原理电流互感器的原理基于法拉第电磁感应定律，即在一个闭合线圈内，当有电流通过时，会在线圈周围产生一个磁场。
电流互感器通常由一个环形的铁芯和线圈组成。
当被测电流通过铁芯上的一侧线圈时，会在铁芯中产生一个磁场。
根据法拉第电磁感应定律，这个磁场会感应出与被测电流成正比的电动势在另一侧的线圈上。
这样，高电流就可以通过电流互感器转换为可测量的小电流。
I2=(N2/N1)*I1其中，I1为被测电流，N1为被测电流通过的线圈匝数，I2为输出电流，N2为输出线圈匝数。
根据这个公式，可以根据需要选择合适的线圈匝数，以便将高电流转换为适合测量和保护装置的低电流。
二、电流互感器的选用1.测量范围：根据被测电流的范围选择合适的电流互感器。
一般来说，电流互感器的额定测量范围应大于被测电流的最大值，以确保测量的准确性。
2.额定负荷：电流互感器的额定负荷是指在额定电流下，可以连续工作的时间。
根据被测电流的特点和工作环境的需求，选择合适的额定负荷，以确保电流互感器的长期稳定性。
3.准确性：电流互感器的准确性是指输出电流与被测电流之间的差异。
根据测量的精度要求，选择合适的准确性等级，一般有0.2级、0.5级和1级等。
4.频率响应：电流互感器的频率响应是指在不同频率下的输出电流与被测电流之间的差异。
根据被测电流的频率特点，选择具有合适频率响应的电流互感器。
5.安装方式：根据安装环境的不同，选择合适的安装方式。
常见的安装方式有插入式和固定式两种。
插入式电流互感器适用于已有电路中的电流测量，而固定式电流互感器适用于新建电路和设备。
6.阻抗：电流互感器的阻抗是指在额定电流下的阻抗大小。
电流互感器的计算公式
（原创实用版）
目录
1.电流互感器的概念与作用
2.电流互感器的计算公式
3.计算公式的应用举例
4.电流互感器与电压变压器的区别
正文
电流互感器是一种用于测量电流的设备，它可以将大电流转换为小电流，以便于测量和保护电路。
电流互感器的工作原理是基于电磁感应，当一次导线穿过互感器的铁心时，会在二次侧产生电流。
电流互感器的变流比是固定的，通常为 60/5，即一次电流为 60A 时，二次电流为 5A。
电流互感器的计算公式如下：
二次电流（I2）= 一次电流（I1）×变流比（N）
其中，一次电流是指通过互感器的主线电流，二次电流是指通过互感器的副线电流，变流比是指一次电流与二次电流的比值。
举例来说，如果一次电流为 15A，变流比为 60/5，那么可以通过以下公式计算出二次电流：
I2 = I1 × N
I2 = 15A × (60/5)
I2 = 180A
因此，当一次电流为 15A 时，互感器产生的二次电流为 180A。
需要注意的是，电流互感器的二次电流不能直接用于测量，因为其数值较大。
通常需要通过电流表进行测量，而电流表的满偏转电流为 15A。
因此，在实际应用中，需要根据电流互感器的变流比和一次电流，计算出二次电流，以便于通过电流表进行测量。
电流互感器与电压变压器的区别在于，电流互感器试图把电流从原边变换到副边，而电压变压器试图把电压从原边变换到副边。
电流互感器的电压大小由负载决定，而电压变压器的电压大小由原边电压决定。
电流互感器的作用和原理
电流互感器是测量高电流的一种电器元件，其作用是将高电流转换为与之成比例的低电流，方便进行测量和监控。
其原理是基于电磁感应定律，通过在电流互感器的磁芯中产生磁场，使被测电流的变化产生反应并转换为次级线圈中的电压。
具体原理如下：
1. 线圈：电流互感器内部有一个主线圈和一个次级线圈。
主线圈绕在铁芯上，被测电流通过主线圈，形成主磁场。
2. 磁芯：电流互感器的铁芯是由磁导率高的材料制成，如铁、硅钢等。
铁芯起到增强和引导磁场的作用，使其能够有效地感应次级线圈中的电压。
3. 次级线圈：主磁场的变化会在磁芯中感应出次级电流，次级电流在次级线圈中产生电压。
次级线圈通常是由细导线绕成，绕制成比主线圈匝数更多的线圈，以增加电压的变化比例。
4. 变比：电流互感器的变比是次级线圈匝数与主线圈匝数的比值。
通过适当选择匝数比，可以实现将高电流转换成相对较低的电压量，方便进行测量和监控。
综上所述，电流互感器通过电磁感应定律将高电流转化为低电流，并利用变比使测量更加方便和准确。
它广泛应用于电能计量、电力系统保护、电力负荷管理等领域。
电流互感器在供电用电的线路中电流电压大大小小相差悬殊从几安到几万安都有。
为便于二次仪表测量需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。
电流互感器就起到变流和电气隔离作用。
较早前，显示仪表大部分是指针式的电流电压表，所以电流互感器的二次电流大多数是安培级的（如5A等）。
现在的电量测量大多数字化，而计算机的采样的信号一般为毫安级（0-5V、4-20mA等）。
微型电流互感器二次电流为毫安级，主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。
微型电流互感器也有人称之为“仪用电流互感器”。
（“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器，一般用于扩大仪表量程。
）电流互感器微型电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作,变压器变换的是电压而微型电流互感器变换的是电流罢了。
如图绕组N1接被测电流，称为一次绕组（或原边绕组、初级绕组）；绕组N2接测量仪表，称为二次绕组（或副边绕组、次级绕组）。
微型电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比，叫实际电流比K。
微型电流互感器在额定工作电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比，用Kn表示。
Kn=I1n/I2n微型电流互感器大致可分为两类，测量用电流互感器和保护用电流互感器。
测量用电流互感器主要与测量仪表配合，在线路正常工作状态下，用来测量电流、电压、功率等。
测量用微型电流互感器主要要求：1、绝缘可靠，2、足够高的测量精度，3、当被测线路发生故障出现的大电流时互感器应在适当的量程内饱和（如500%的额定电流）以保护测量仪表。
电流互感器保护用电流互感器主要与继电装置配合，在线路发生短路过载等故障时，向继电装置提供信号切断故障电路，以保护供电系统的安全。
保护用微型电流互感器的工作条件与测量用互感器完全不同，保护用互感器只是在比正常电流大几倍几十倍的电流时才开始有效的工作。
保护用互感器主要要求：1、绝缘可靠，2、足够大的准确限值系数，3、足够的热稳定性和动稳定性。
保护用互感器在额定负荷下能够满足准确级的要求最大一次电流叫额定准确限值一次电流。
准确限值系数就是额定准确限值一次电流与额定一次电流比。
当一次电流足够大时铁芯就会饱和起不到反映一次电流的作用，准确限值系数就是表示这种特性。
保护用互感器准确等级5P、10P，表示在额定准确限值一次电流时的允许误差5%、10%线路发生故障时的冲击电流产生热和电磁力，保护用电流互感器必须承受。
二次绕组短路情况下，电流互感器在一秒内能承受而无损伤的一次电流有效值，称额定短时热电流。
二次绕组短路情况下，电流互感器能承受而无损伤的一次电流峰值，称额定动稳定电流。
保护用电流互感器分为：1、过负荷保护电流互感器，2、差动保护电流互感器，3、接地保微型电压互感器,由于尺寸工艺原因通常采用电流型的电压互感器。
实际上就是额定电流比为1，一次二次电流都是毫安级的电流互感器（如：2mA/2mA）。
以后叙述中如无特别指出，互感器都是指电流互感器。
电流互感器工作时，互感器一次绕组与限流电阻R串联接被测电压，二次输出接运放进行I/V变换（或直接电阻采样）。
此时一次电流为I1=U/（R+r），二次电流I2=I1/Kn，其中r为一次绕组电流互感器运行时，副边不允许开路。
因为一旦开路，原边电流均成为励磁电流，使磁通和副边电压大大超过正常值而危及人身和设备安全。
因此，电流互感器副边回路中不许接熔断电流互感器的接线方式按其所接负载的运行要求确定。
最常用的接线方式为单相，三相星形和不完全星形（图4a、b、c）。
电流互感器接线方式额定变比和误差互感器的额定变比KN指电压互感器的额定电压比和电流互感器的额定电流比。
前者定义为原边绕组额定电压U1N与副边绕组额定电压U2N之比；后者则为额定电流I1N与I2N之比。
即KN＝U1N/U2N（对电压互感器）KN＝I1N/I2N（对电流互感器）电压（或电流）互感器原边电压（或电流）在一定范围内变动时,一般规定为0.85～1.15U1N （或10～120%I1N）,副边电压（或电流）应按比例变化,而且原、副边电压(或电流)应该同相位。
但由于互感器存在内阻抗、励磁电流和损耗等因素而使比值及相位出现误差，分别称为比差和角差。
比差为经折算后的二次电压（或二次电流）与一次电压（或一次电流）量值大小之差对后者之比，即电流互感器电流互感器fU 为电压互感器的比差，fI 为电流互感器的比差。
当KNU2>U1（或KNI2>I1）时，比差为正，反之为负。
对没有采取补偿措施的电压互感器，比差为负，角差一般为正值，比差的绝对值和角差均随电压的增大而减小；铁心饱和时，比差与角差均随电压的增大而增大。
对于没有采取补偿措施的电流互感器，比差为负值，角差为正值，比差的绝对值和角差均随电流增大而减小。
采用补偿的办法可以减小互感器的误差。
一般通过在互感器上加绕附加绕组或增添附加铁心，以及接入相应的电阻、电感、电容元件来补偿。
常用的补偿法有匝数补偿、分数匝补偿、小铁心补偿、并联电容补偿等。
电流互感器的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。
如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电户外型电流互感器1 电流互感器选择与检验的原则1)电流互感器额定电压不小于装设点线路额定电压；2)根据一次负荷计算电流IC选择电流互感器变化；3)根据二次回路的要求选择电流互感器的准确度并校验准确度；4)校验动稳定度和热稳定度。
2 电流互感器变流比选择电流互感器一次额定电流I1n和二次额定电流I2n之比，称为电流互感器的额定变流比，Ki ＝I1n／I2n≈N2／N1。
式中，N1和N2为电流互感器一次绕组和二次绕组的匝数。
电流互感器一次侧额定电流标准比（如20、30、40、50、75、100、150(A)、2Xa／C）等多种规格，二次侧额定电流通常为1A或5A。
其中2Xa／C表示同一台产品有两种电流比，通过改变产品顶部储油柜外的连接片接线方式实现，当串联时，电流比为a／c，并联时电流比为2Xa／C。
一般情况下，计量用电流互感器变流比的选择应使其一次额定电流I1n不小于线路中的负荷电流（即计算IC）。
如线路中负荷计算电流为350A，则电流互感器的变流比应选择400／5。
保护用的电流互感器为保证其准确度要求，可以将变比选得大一些。
表1 电流互感器准确级和误差限值电流互感器3 电流互感器准确度选择及校验高精度钳型电流互感器所谓准确度是指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大误差。
中国电流互感器的准确度和误差限值如表1所示，对于不同的测量仪表，应选用不同准确度的电流互感器。
准确度选择的原则：计费计量用的电流互感器其准度为0．2～0．5级；用于监视各进出线回路中负荷电流大小的电流表应选用1．0—3．0级电流互感器。
为了保证准确度误差不超过规定值，一般还校验电流互感器二次负荷（伏安），互感器二次负荷S2不大于额定负荷S2n，所选准确度才能得到保证。
准确度校验公式：S2≤S2n。
二次回路的负荷l：取决于二次回路的阻抗Z2的值，则：S2＝I2n2︱Z2︱≈I2n2（∑︱Zi︱+ RWl+RXC）或S2V1≈∑Si+I2n2（RWl+RXC）式中，Si、Zi为二次回路中的仪表、继电器线圈的额定负荷和阻抗，RXC为二次回路中所有接头、触点的接触电阻，一般取0．1Ω，RWL为二次回路导线电阻，计算公式化为：RWL＝LC／（r×S）。
式中，r为导线的导电率，铜线r＝53m／（Ωmm2），铝线r＝32m（Ωmm2），S为导线截面积（mm2），LC为导线的计算长度（m）。
设互感器到仪表单向长度为L1，则：L1互感器为星形接LC＝L1两相V形接线2L1一相式接线继电保护用的电流互感器的准确度常用的有5P和l0P。
保护级的准确度是以额定准确限值一次电流下的最大复合误差ε%来标称的（如5P对应的ε%＝5%）。
所谓额定准确限值一次电流即一次电流为额定一次电流的倍数（n＝I1／I1n），也称为额定准确限值系数。
即要求保护用的电流互感器在可能出现的范围内，其最大复合误差不超过ε%值。
电流互感器ε%误差曲线校验步骤：(1)按照保护装置类型计算流过电流互感器的一次电流倍数；(2)根据电流互感器的型号、变比和一次电流倍数，在10%误差曲线上确定电流互感器的允许二次负荷；(3)按照对电流互感器二次负荷最严重的短路类型，计算电流互感器的实际二次负荷；(4)比较实际二次负荷与允许二次负荷。
如实际二次负荷小于允许二次负荷，表示电流互感器的误差不超过10%误差：1)增大连接导线截面或缩短连接导线长度，以减小实际二次负荷；2)选择比较大的电流互感器，减小一次电流倍数，增大允许二次负荷；3)将电流互感器的二次绕组串联起来，使允许二次负荷增大一倍。
4 电流互感器动稳定度和热稳定度校验厂家的产品技术参数中都给出了动稳定倍数Kes和热稳定倍数Kt，因此按下列公式分别校验动稳定和热定度即可。
1)动稳定度校验Kes×I1N≥iSh；2)热稳定度校验(KtI1n)2t≥I(3)∞tima电流互感器1）电流互感器的接线应遵守串联原则：即一次绕阻应与被测电路串联，而二次绕阻则与所有仪表负载串联；2）按被测电流大小，选择合适的变化，否则误差将增大。
同时，二次侧一端必须接地，以防绝缘一旦损坏时，一次侧高压窜入二次低压侧，造成人身和设备事故；3）二次侧绝对不允许开路，因一旦开路，一次侧电流I1全部成为磁化电流，引起φm和E2骤增，造成铁心过度饱和磁化，发热严重乃至烧毁线圈；同时，磁路过度饱和磁化后，使误差增大。
另外，二次侧开路使E2达几百伏，一旦触及造成触电事故。
因此，电流互感器二次侧都备有短路开关，防止一次侧开路。
如图l中K0，在使用过程中，二次侧一旦开路应马上撤掉电路负载，然后，再停车处理。
一切处理好后方可再用。
4）为了满足测量仪表、继电保护、断路器失灵判断和故障录波等装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段断路器、母联断路器、旁路断路器等回路中均设具有2～8个二次绕阻的电流互感器。
对于大电流接地系统，一般按三相配置；对于小电流接地系统，依具体要求按二相或三相配置；5）对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。
例如：若有两组电流互感器，且位置允许时，应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中；6)为了防止支柱式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧；7)为了减轻发电机内部故障时的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。
为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。
