互感器的工作原理及其選配原則

容文斌

（廣東電網公司江門臺山供電局,廣東　臺山　529200）

互感器的工作原理及其選配原則

容文斌

（廣東電網公司江門臺山供電局,廣東臺山529200）

摘要：在電力系統中為了傳輸電能，一定要采用交流電壓、大電流回路把電力送往用戶，無法用儀表進行直接測量?；ジ衅鞯淖饔茫褪菍⒔涣麟妷汉痛箅娏靼幢壤档娇梢杂脙x表直接測量的數值，便于儀表直接測量，同時為繼電保護和自動裝置提供電源。在電力系統中互感器扮演著重要的角色。本文將對互感器的工作原理及其選配原則進行論述。

關鍵詞：互感器；工作原理；選配原則

1　互感器的種類與結構

1.1互感器的種類

互感器是電力系統中較為重要的組成部分，互感器進行電力系統后在很大的程度上降低了電量的損耗，增大了電力傳輸的安全性?；ジ衅魍ㄟ^對線圈扎數的控制來進行電流或者是電壓的調控，在進行電力傳輸時，可以對電壓進行調整以減小電力傳輸中的損耗，同時在送點入戶時利用互感器進行工作來減低電壓。保證用電的安全性。常見的互感器有電流互感器和電壓互感器，在使用中二者的主要功能都是對輸送電壓、電流進行調整。除了電壓互感器和電流互感器之外，還有二者結合的組合互感器、鉗形互感器、零序互感器等，互感器的主要作用體現在以下各個方面：一是通過調控保證人身的安全以及減小損耗，二是互感器在測量儀器上的運用使得測量結果更加的準確，也使得測量的過程演化得更加的簡單、安全。

1.2互感器的結構

在現今電力系統中所使用的電流互感器中多為電磁式，從這種互感器的結構來說，與變壓器的結構基本是相同的，只是二者在使用上有所區別。組成互感器的組成部分主要有鐵芯、以及閉合的纏繞在鐵芯上且絕緣的繞組。通常繞組被分為一次繞組（N1）和二次繞組（N2），兩繞組之間的線圈比例便決定了電流、電壓的比值。一次繞組通常是與被測電路連接，而二組繞組通常是與測量儀器相連。在電力系統中為了便于測量，保證測量的安全性都會將電流、電壓降低，在此時則要求二次繞組的線圈數大于或者小于一次繞組的線圈數。互感器的結構較為簡單，但是簡單的結構后面隱藏著重要的工作原理。

2　互感器的工作原理

2.1電流互感器的工作原理

電流互感器（見圖1）的重要作用就是對電流進行調整。按照電流互感器的用途來分，通常電流互感器可以分為兩類：一類是測量電流、功率等信息的測量用電流互感器；另一類是繼電保護和自動控制用的保護用電流互感器。按照電流互感器的繞組線圈匝數來分，電流互感器可分為單匝式和多匝式。電流互感器按照不同的方式進行劃分則會出現不同的命名，但是不管命名的方式是怎樣的，電流互感器的工作原理均是相同的。

圖6　重新緊固螺栓1

（7）由于開關分閘時間合格，此次并不需對分閘彈簧進行調整。

（8）恢復開關操作機構箱后柜門并投上開關儲能電機電源，對合閘彈簧進行儲能。

（9）對5041開關分合閘時間進行重新測量，測量合格。

2　處理結果

對5041開關B相的合閘彈簧進行了行程調整后，北京ABB再次對5041開關B相的合分時間進行了測量，測試數據如下：

5041開關斷口　B1　B2合閘時間（ms）　60.2　60.3分閘時間（ms）　21.3　20.0合分時間（ms）　43.3　41.8預投時間（ms）　10.4　11.4線圈1

線圈2　5041開關斷口　B1　B2合閘時間（ms）　60.2　60.4分閘時間（ms）　21.4　20.2合分時間（ms）　43.4　42.0預投時間（ms）　10.8　11.3

根據復測的結果，5041開關B相的合分時間已滿足瑞典ABB的標準（不大于47mS）。

參考文獻：

[1]朱韜析,史志鴻,郭衛明等.斷路器操作箱和就地操作機構內合閘回路的配合問題[J].電力系統保護與控制,2010,38（8）：115-119.DOI：10.3969/j.issn.1674-3415.2010.08.025.

[2]曹樹江,林榕.斷路器操動機構與繼電保護控制回路的協 調 與 配 合 [J].繼 電 器,2005,33（24）：72-77.DOI：10.3969/j.issn.1674-3415.2005.24.017.

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[4]慈超超,程志秋.高壓斷路器的控制回路[J].科技視界,2014（22）：277-277,299.

圖1　電流互感器工作原理圖

電流互感器與電壓互感器的組成構建都是相同的，即鐵芯加上兩個繞組，二者的區別在于連接的方式，電壓互感器與元電路的連接方式的串聯，但是電流互感器中一次繞組合二次繞組的諒解方式均為并聯。在這種連接方式下意味著電流互感器處的電壓與被測電路以及測量儀器的電壓均是相同的。在電力系統中，通常是將較大的電流（I1）轉變為較小的電流（I2），因此要求一次繞組（N1）線圈的匝數小于二次繞組（N2）的匝數。電流互感器的工作原理與一般變壓器的原理相同，通過電流在互感器中形成的磁感勢和電感勢達到減小電流的目的。

令一次繞組中通入的電流為I1，則二次繞組中產生的感應電流則為I2，此時則有

I1*N1+I2*N2=I10*N1

其中I10為勵磁磁動勢。

在整個過程中，存在一定的損耗，但是當忽略損耗時，可以將I1O看作是約等于零的值。在此時，則有

I1*N1+I2*N2=0

經過轉化變形可得I1/I2=N2/N1

2.2電壓互感器的工作原理

按照不同方式進行分類，電壓互感器可以分為很多的種類。按照相數進行電壓互感器分類時，通?？梢苑譃槿?，三相三芯，三相五芯三類。然而不同相型的電壓互感器又可以分為很多不同的型號。

就電壓互感器原理接線圖（見圖2）來看，與變壓器的工作原理基本是相似的，只是在較小的方面存在一定的差別。電壓變壓器也是由一次繞組和二次繞組共同纏繞在同一閉合的鐵芯上構成的。

圖2　電壓互感器原理接線圖

電壓互感器是一種將高電壓轉變為低電壓的儀器，供電給儀表以便于測量。因此N1的數量與N2的數量相比較多，這能夠實現電壓互感器轉變電壓的目的。在進行電壓的降低時，按照電壓降低的倍數，例如使轉變電壓與原電壓的比值為1：3，則N1：N2的比值應為1：3，也就是繞組的線圈匝數與電壓的比值成正比。繞組一在與被測電路并聯，繞組二與各種儀器的連接方式也是并聯，也就是說電壓互感器處的電壓與被測電路的電壓時相同的。為了保護互感器的安全，通常在連接時會在二次互感器處安裝熔斷器，以保證互感器以及整個電路系統的安全，一般在條件允許的情況下，人們也會給一次互感處安裝上熔斷器，保障高壓下一次系統的安全。

繞組線圈匝數的計算公式為

U1/U2=N1/N2

3　互感器的選配原則

互感器對于電流電壓的測量以及電力系統的保護具有重要的作用，但是互感器在電力系統中進行應用時并不是隨意的使用，而是要經過一定的選配程序才能選擇出合適的互感器的?；ジ衅鬟x配的失誤往往會導致測量結果的不準確、儀器的破壞、甚至導致安全事故的發生，因此做好互感器的選配工作變得越發的重要，在進行互感器的選配時，作為選配人員需要遵守一定的選配原則，這些原則是選配的基礎，也是選擇出合適互感器的保障。

3.1額定一次電壓和電流

在進行互感器的選配時一定要注意，所選擇的互感器的額定一次電壓一定要大于、等于回路的一次電壓，而其一次電流則根據所屬設備的作答電流做選擇，也就是互感器的額定一次電壓和電流均要大于外電壓和電流。總之一次電流、電壓的的選擇應該要保證二次電流、電壓的正常，能夠滿足回路保護裝置的整定值的選擇性和準確性要求。

3.2額定二次電流及負荷

常見的電流互感器的額定二次電流有兩種分別為：1安和5安，通常為了減少二次互感器的負荷，減少損耗和投資，大多數的變電所會選擇1安的二次電流。但是對于面臨擴建的變電所往往會選擇5安的二次電壓。至于額定電流的選擇，在同一個變電站內可以同時選擇兩種二次電流，但是同一電級往往不會選擇不同的額定二次電流，

所謂的二次負荷其實就是指容量與阻抗的比值，但是在進行互感器的選配時一定要注意二次負荷的計算以及選擇工作，在進行二次負荷的計算時，對于計算所涉及到的量的測量一定要保證其準確性，不能出現誤差，不然會導致整個計算過程的錯誤，最后出現結果的不準確性，而二次負荷的不準確往往會帶來造價過高和互感器結構性能收到破壞等結果?；ジ衅鞯亩呜摵深~定值通常有2.5、5、7.5、10、15、20、30、40等，當然當實際需求的二次負荷值較大時，也可以進行較大二次負荷的選擇。

3.3保護用電流互感器

保護用電流互感器主要有PR和PX兩類，在進行互感器的選配時同時也要注意，保護用電流互感器的選配。在進行選擇時要考慮到對于電壓的要求，因為電壓的不同將會直接影響到保護用電流互感器的選擇。此外還要充分的考慮多方面的問題，結合實際應用的環境和要求，選擇出合適的保護用電流互感器。

4　結語

電力系統的穩定性和安全性將會是電力發展的關鍵，同時也是推動社會進步，經濟發展的主要動力，因此做好電力系統的相關工作變得極其重要，互感器是電力系統運行的核心部件，理解互感器的工作原理，了解互感器的選配原則對于加強互感器的良好應用，推動電力系統的改造，電力產業的發展具有重要的意義。

[1] 滕宇.電流互感器的工作原理及二次回路的檢驗[J].硅谷，2012（04）.

[2] 董義華.基于電子式互感器的智能行波測距系統[J].山東大學，2013（05）.

作者簡介：陳濤（1978-）男, 工程師。