电流互感器基础知识

图四 互感器二次负担示意图
试验时我们向二次回路分别通入相间电流，测量电压。从而计算出相间阻抗ZAB、ZBC、ZCA。从A相通入单相电流测量电压，得出ZAO。于是我们就可以计算出各相及零相二次负担为：
ZA=ZAB+ZAC-ZBC/2
ZB=ZAB+ZBC-ZCA/2
ZC=ZBC+ZCA-ZAB/2
ZO=ZAO-ZA
二次负担的大小还与故障类型和互感器接线形式有关，因此进行二次负担测量时好要考虑固定接线方式的情况下哪种故障类型时二次负担最大。当然，计算m值时所用的故障电流也要采用同样的故障类型。两者要综合考虑，总的目的是使互感器工作条件最恶劣。
3.5.分析结论
在3.3中我们计算出了励磁阻抗，那么更加10％误差的要求，就可以求出满足误差要求的最大的二次允许负载。在3.4中我们又测得了互感器的二次实际负载。如果实测负载大于允许最大的二次负载，则互感器误差不符合要求。反之则符合误差要求。
如果10％误差不符合要求一般的做法有：
增大二次电缆界面积（减少二次阻抗）
串接同型同变比电流互感器（减少互感器励磁电流）
改用伏安特性较高的绕组（励磁阻抗增大）
提高电流互感器变比（增大励磁阻抗）
在这里有一点必须明确，上面进行的所有计算均为稳态量的计算。即使计算结果完全符合误差要求，当故障量中暂态量很大时，仍然会产生很大的误差。也就是说对于暂态饱和和暂态误差，上面的计算是无意义的。因为对于暂态分量的形式和大小我们无法把握和预知。对于由于暂态分量造成的误差，一般要采用暂态特性的互感器以及在保护中采取相应的措施以避免对保护动作行为的影响。
最后还有一点需要说明，现在我们经常会遇到伏安特性很高的互感器。我们在进行伏安特性试验时，现有的仪器根本不能将励磁电流升到足够高的水平。下面是一组实际测得的某互感器的伏安特性数据：
I(A)0.0150.020.0250.040.08
U(V)7007808209701230
从上表中我们可以看到，励磁电流还不到0.1A，电压就已经超过1000V。即使互感器二次额定电流为1A，那么我们考虑到短路电流倍数，将励磁电流升到一个足够的值显然是不可能的。这里不可能有两个，一是现有的常用试验仪器的容量不够；二是考虑到二次回路的耐压水平也就是2000KV而已，真的通过其它方式将电压升高，不仅可能造成二次设备的损坏，而且也并不符合实际运行情况。对于这种情况，我们其实并不需要知道某个我们应该计算的励磁电流对应的电压。这是因为在励磁特性曲线中，即使互感器已经饱和，随着励磁电流的增加，励磁电压也是在增加的（只不过趋于平缓而已），至少是不会下降的。因此，以上表为例，我们大可以通过短路电流倍数的计算确定励磁电流值，然后用1230V，甚至是700V作为电压值进行计算。这显然是比常规的算法对互感器的要求更加苛刻了，因此不会造成错误的计算。而计算结果中，我们会发现，即使是采用这种更加苛刻的算法，这种高伏安特性的互感器允许的实际二次负载往往仍远远小于实际负载。另外我们可以换一个角度来看这个问题，其实励磁电压高，实际上就是说明互感器的励磁阻抗值很大（看一下图二 电流互感器伏安特性示意图），那么当然其允许的二次负载也必然很大。

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4.1. 继电保护应采用保护级绕组。故障录波一般应单独采用保护级绕组以防止故障电流大时出现录波失真。条件不允许时可和保护共用一个绕组，但要布置在保护装置后面。表计应采用测量计绕组，一是保证精度，而是在故障时互感器容易饱和以保护表计不损坏。
4.2.电流互感器的布置要把握两个原则，一是要防止出现保护死区，二是要躲过互感器易发生故障的部分。为防止死区，一般要求各种保护的保护范围之间要有交叉，同时要求电流互感器的一次测极性端必须安装咱母线侧。这是因为互感器二次绕组的排列是以互感器一次极性端为参考的，如果一次极性端放置错误，那么尽管在二次绕组的分配上考虑到了交叉问题，仍然会出现保护范围的死区。另外，由于互感器底部最易发生故障，而母线保护动作停电范围太大，因此一般要注意母线保护要尽量躲开互感器底部。
我们可以通过两个例子进行说明。图五中表示的为线路保护的两个互感器布置方案。方案一中发生K1故障时，线路保护不能动作，但母线保护能快速切除故障，缺点是停电范围过大。方案二中，如果K2点发生故障，线路保护能快速动作跳开断路器，但不能消除故障。需要启动失灵保护来切除故障，而失灵保护带有延时且停电范围同样过大。因此互感器配置宜选择方案一。

图五 互感器绕组布置实例1
图六中为考虑互感器内部故障保护避免死区的情况。图中所示互感器为U型互感器，其弯曲部分容易与油箱发生短路故障。 线路保护与母线保护的四种配置方案如图所示。在K点发生故障时：方案一线路保护切除故障，具有选择性影响范围小；方案二，母线保护切除故障停电范围大；方案三线路保护和母线保护均动作切除故障，但母线保护动作扩大了停电范围；方案四，两套保护均不动作，存在保护范围的死区。因此，应该采用方案一。