电流互感器的基本工作原理和特点

电流互感器的工作原理

电流互感器原理是依据电磁感应原理制成的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量，二次侧不可开路。

电流互感器的主要所用是用来将交流电路中的大电流转换为一定比例的小电流(我国标准为5安倍)，以供测量和继电保护之用。大家应该知道在发电、变电、输电、配电过程中由于用电设备的不同，电流往往从几十安到几万安都有，而且这些电路还可能伴随高压。那么为了能够对这些线路的电路进行监控、测量，同时又要解决高压、高电流带来的危险，这时就需要用到电流互感器了。有些人可能见过电工用的钳形表，这是一种用来测量交流电流的设备，它那个“钳”便是穿心式电流互感器。

电流互感器由一次线圈、二次线圈、铁心、绝缘支撑及出线端子等组成。电流互感器的铁心由硅钢片叠制而成，其一次线圈与主电路串联，且通过被测电流I1，它在铁心内产生交变磁通，使二次线圈感应出相应的二次电流I2。如将励磁损耗忽略不计，则I1n1=I2n2，其中n1和n2分别为一、二次线圈的匝数。电流互感器的变流比K=I1/I2=n2/n1。

由于电流互感器的一次线圈连接在主电路中，所以一次线圈对地必须采取与一次线路电压相适应的绝缘材料，以确保二次回路与人身的安全。二次回路由电流互感器的二次线圈、仪表以及继电器的电流线圈串联组成。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。

电流互感器的原理是依据电磁感应原理，它的一次绕组经常有线路的全部电流流过，电流互感器在工作时，它的2次回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。

在理想的电流互感器中，如果假定空载电流Ⅰ0=0，则总磁动势Ⅰ0N0=0，根据能量守恒定律，一次绕组磁动势等于二次绕组磁动势，即Ⅰ1NI=-Ⅰ2N2。即电流互感器的电流与它的匝数成反比，一次电流对二次电流的比值Ⅰ1/Ⅰ2称为电流互感器的电流比。当知道二次电流时，乘上电流比就可以求出一次电流，这时二次电流的相量与一次电流的相量相差1800。

 

电流互感器的特点

所谓的电流互感器，一般是由闭合铁心、绕组根据电磁感应原理构成。它的一次侧绕组匝数相对较少，需要串联在电流线路中，所有电流从一次侧绕组流过。而二次侧绕组的匝数较多，其串联于回路保护和仪表测量时，电流互感器的二次测回路形式为闭合状态。所以能够看出，较低的串联线圈阻抗存在于测量仪表和保护回路中，类似于变压器的短路运行。实际上就相当于将一次侧大电流通过电流互感器转化为二次侧小电流，同时能够充分利用，不允许二次侧中存在有开路问题。通常5A或1A的额定电流存在于电流互感器的二次侧中。由于二次侧开路会有较高的电压产生，对运行人员和设备产生直接影响，所以运行中的电流互感器二次回路不允许开路。

 

为了使工作人员在接触继电器和测量仪表的安全性得到保障，需要将可靠的接地置于电流互感器二次侧内，一般情况下断开电流互感器的二次回路前，需要用铜线短接二次端子。电流互感器通常分为两种形式，一种是电磁式，另一种是电容式，它的一次绕组在电力线路中直接串联，被测线路的电流直接影响着一次绕组中的电流。电力部门要将短路开关预留在二次侧，假如出现开路，需要将电路负载及时撤掉，随后停电进行处理，等处理完以后才能够进行使用。与此同时，根据串联原则，电流互感器的接线必须将二次绕组串联于继电器或测量仪表的电流线圈中。

审核编辑 黄昊宇