淺談供電系統測量電路的儀用互感器

朱運曉

（新鄉職業技術學院，河南 新鄉 453006）

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淺談供電系統測量電路的儀用互感器

朱運曉

（新鄉職業技術學院，河南 新鄉 453006）

摘要：本文介紹了供電系統電路測量中常用的電壓互感器和電流互感器。在測量電路中，用電壓互感器測電壓，用電流互感器測電流。

關鍵詞：電壓互感器；電流互感器

一、概述

儀用互感器是電力系統、用戶供配電系統中專供測量和保護用的一種主要電器。它是一種特殊變壓器，儀用互感器可分為電壓互感器和電流互感器兩大類：前者能將系統的高電壓變成標準的低電壓；后者能將高壓系統中的電流或低壓系統中的大電流變成低壓標準的小電流，用以供給測量儀表和繼電器。

二、電壓互感器測電壓

（一）電壓互感器的工作原理。

電壓互感器又稱儀用變壓器，習稱“壓變”。按其工作原理可分為電磁感應原理和電容分壓原理兩類。常用的電壓互感器是利用電磁感應原理工作的，它的基本構造與普通變壓器相同。主要由鐵芯，一次繞組、二次繞組組成，電壓互感器一次繞組匝數較多，二次繞組匝數較少，使用時一次繞組與被測量電路并聯，二次繞組與測量儀表或繼電器等電壓線圈并聯。由于測量儀表、繼電器等電壓線圈的阻抗很大，因此，電壓互感器在正常運行中相當于一個空載運行的降壓變壓器，它的二次電壓基本上等與二次電動勢值，且取決于恒定的一次電壓值，所以電壓互感器在準確度所允許的負載范圍內，能夠精確地測量一次電壓。

電壓互感器工作時相當于一臺降壓變壓器，其一次電壓U1與二次電壓U2間，存在著下列關系U1/U2=N1/N2=Ku，式中 N1、N2-電壓互感器一次和二次繞組的匝數；Ku-變壓比，一般采用銘牌上標的一、二次額定電壓之比，如10000/100。

所以，當知道電壓互感器的二次電壓U2時，再乘以變壓比Ku，就可求出電壓互感器的一次電壓U1。這就是利用電壓互感器二次側低壓電表間接測量出一次側高電壓數值的道理。

（二）電壓互感器的安裝和使用。

1.電壓互感器的安裝。電壓互感器是供給交流高壓裝置中的測量儀器和繼電保護裝置啟動用電壓的電源。它在運輸過程中因受震動常發生瓷套管損壞或螺栓松動等現象，故在安裝前必須檢查。電壓互感器一般均直接安裝于混凝土墩上，安裝前混凝土墩應達到一定強度。電壓互感器有時也裝在成套開關柜內，對這種電壓互感器只須檢查接線。

2.電壓互感器使用注意事項。電壓互感器除應根據所測電壓的高低來進行選擇外，還應注意使所接測量表計和繼電器等所消耗的功率不超過電壓互感器的額定容量。否則，電壓互感器的準確度將降低。在電壓互感器的銘牌上，標出了與準確度相對應的容量。

電壓互感器的一次繞組和二次繞組，一般都應裝設熔斷器進行短路保護。電壓互感器一次側的熔斷器，用于保護電壓互感器的內部短路故障及電壓互感器與電網聯結線上的短路故障。10KV電壓互感器一次側熔絲的額定電流一般選為0.5A。電壓互感器的二次側在工作時不得短路，所以在二次側主回路上裝設了總熔斷器，用于保護總熔斷器以下回路的短路故障；為了防止測量表計的電壓回路短路，影響二次主回路工作，在表計回路上還加設有熔斷器。為了保證人身和設備的安全，電壓互感器的二次側有一端必須接地。

三、電流互感器測電流

（一）電流互感器的原理。電流互感器又稱儀用變流器，習稱“流變”。它一次繞組匝數很少，導線很粗；二次繞組匝數很多、導線較細，是用來把大電流變為小電流的變流器。工作時，一次繞組串聯在供電系統的一次電路中；二次繞組則與儀表、繼電器的電流線圈串聯連接，形成一個閉合回路。由于這些電流線圈的阻抗很小，所以工作時，電流互感器二次側接近于短路狀態，而一次側通過的電流與二次側的阻抗無關，它決定于主電路的負載電流。

一次繞組通過一次電流I1，產生的磁化力I1W1，大部分被二次電流I2通過二次繞組產生的磁化力I2W2所平衡，只有小部分磁化力I0W1在鐵心中產生磁通Ф0。據磁化力平衡原理有式I1W1=I2W2+ I0W1，若忽略激磁電流I0，則I1W1=I2W2 即I1=W2/W1*I2=K1I2式中W1、W2-電流互感器一次、二次繞組的匝數；K1-變流比（一般銘牌上標有該值，即一、二次額定電流之比，如300/5）。所以當知道電流互感器的二次電流I2時，乘上變流比K1就可求出一次電流I1。這就是利用電流互感器二次側小電流表間接測量出一次側大電流的道理。

（二）電流互感器的安裝和使用。1.電流互感器的安裝。電流互感器是供給測量儀表和繼電保護啟動用電流的電源。電流互感器的安裝方式要視設備配置情況而定，一般有：將電流互感安裝在金屬構架上；在母線穿過墻壁或樓板的地方，將電流互感器直接用基礎螺栓固定在墻壁或樓板上；或者先將角鋼做成矩形框架、埋入墻壁或樓板中，再將與框架同樣大小的鐵板用螺栓固定在框架上，然后再將電流互感器固定在鋼板上；安裝在成套配電柜內；對這種電流互感器不需進行本體安裝，只要檢查接線。2.電流互感器使用注意事項。電流互感器的準確度與其二次側所接負載的大小有關。一定的準確度，對應一定的二次側額定容量。實際負載超過規定的額定容量時，準確度將降低。二次側負載包括二次繞組所串接的儀表、繼電器的電流線圈及連接導線的阻抗。所以串接的儀表數不宜過多，一般不超過3～4只；連接的導線也不宜過細，一般銅芯絕緣線的截面不小于1.5平方毫米，鋁心不小于2.5平方毫米，以免影響測量精確度。

電流互感器的二次側有一端必須保護接地。這是為了防止一、二次繞組絕緣擊穿時一次側的高壓竄入二次側，威脅人身安全及毀壞設備。

電流互感器在連接時，要注意其一、二次繞組接線端子上的極性不能接錯。電流互感器的二次側在工作時決不能開路。這是因其一次電流的大小與二次負載電流的大小無關。當二次側開路時I2=0，此時有：I1W1+I2W2=I0W1 即一次繞組磁化力全部變成了總磁化力，也就是一次電流完全成了勵磁電流。這將會導致鐵心中磁通急劇增加，使二次繞組上產生很高的電動勢，威脅人身安全，造成儀表、保護裝置和互感器二次側開路時，有關表計會有變化或指示為零，若使連接螺釘松動還可能有打火現象。

四、結束語

本文對供電系統測量電路常用的電壓互感器和電流互感器從測量原理、安裝和使用方法及注意事項等幾個方面做了比較詳細的說明，對供電系統安裝檢修維護人員有很好的指導作用。

參考文獻：

［1］朱獻清. 物業供用電［M］. 北京：機械工業出版社，2003.

［2］談笑君，尹春燕. 變配電所及其安全運行［M］. 北京：機械工業出版社， 2004.

［3］熊信銀，張步涵. 電力系統工程基礎［M］. 湖北：華中科技大學出版社，2003.

中圖分類號：TM45

文獻標識碼：A

文章編號：1671-864X（2016）07-0130-01