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电流互感器的类型区分,分为哪些种类?

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电流互感器变换的是电流罢了。

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电流互感器(CT)的区分类型主要有以下几种,基于不同的分类标准:

一、 按结构和工作原理区分 (主流分类)

  1. 电磁式电流互感器:

    • 原理: 基于电磁感应原理(类似变压器)。一次电流在铁芯中产生磁通,在二次绕组中感应出比例缩小的电流。
    • 构成: 通常包含一次绕组(或导体穿过铁芯窗口)、铁芯、二次绕组。
    • 特点: 技术成熟,应用最广泛,精度高(尤其是测量用),结构相对简单。二次侧不能开路运行。
    • 细分:
      • 贯穿式/母线式/条形电流互感器: 铁芯为矩形,一次绕组就是被测量的单根导体(母线或电缆),贯穿铁芯窗口。
      • 绕线式电流互感器: 一次绕组由多匝导线绕制在铁芯上。
      • 套管式电流互感器: 通常围绕在高压设备(如变压器、断路器)的绝缘套管末屏上安装。
      • 分裂式电流互感器: 铁芯可开合,方便在不拆线的情况下安装在现有线路上。
  2. 电子式电流互感器:

    • 原理: 利用非传统电磁感应原理(如光学、空芯线圈)将一次电流信号转换为小电压信号或光信号,经电子电路处理/转换后输出。
    • 主要类型:
      • 罗氏线圈:
        • 原理: 空芯线圈(无铁磁材料),二次输出信号是线圈两端的感应电压(与被测电流的导数成正比)。
        • 特点: 无磁饱和、线性度好、暂态响应快、测量范围宽。输出通常需要积分电路或数字处理才能还原为电流波形。适合保护和高频暂态测量。
      • 光学电流互感器:
        • 原理: 基于法拉第磁光效应或磁致伸缩效应。偏振光通过磁光材料(如光纤)时,其偏振面旋转角度与电流产生的磁场成正比。
        • 特点: 完全绝缘(高电压端无需供电)、无磁饱和、频带宽、暂态特性好、抗电磁干扰能力强、体积小重量轻。 是智能电网、特高压等前沿应用的热点。
      • 低功率电流互感器:
        • 原理: 基本原理同电磁式CT,但设计成让铁芯在正常工作时接近饱和,使铁芯的励磁阻抗显著降低,二次输出为小电压信号(通常是几十到几百毫伏),需要高输入阻抗的电子设备接收。
        • 特点: 二次近似为电压源,接近开路危险小。输出功率低,需与合并单元等设备配合使用。

二、 按绝缘方式区分

  1. 干式电流互感器:
    • 绝缘材料: 主要采用环氧树脂浇注、塑料外壳加空气间隙或SMC/DMC模塑料等。
    • 应用: 户内中低压系统(如开关柜、配电盘)。结构简单、免维护、无火灾风险。
  2. 浇注式电流互感器:
    • 绝缘材料: 采用优质环氧树脂或其他特种树脂将铁芯、绕组等封装在绝缘外壳内。
    • 应用: 户内中低压系统,比干式防护等级更高。
  3. 油浸式电流互感器:
    • 绝缘材料: 绝缘油(通常为矿物油或合成酯)。
    • 应用: 主要用于户外中高压系统。绝缘和散热性能好,但体积重量大,有漏油、着火风险。
  4. 气体绝缘电流互感器:
    • 绝缘材料: SF6(六氟化硫)气体。
    • 应用: 常用于GIS(气体绝缘开关设备)内部或特高压系统中。绝缘强度高、体积紧凑、防火防爆。

三、 按用途或功能区分

  1. 测量用电流互感器:
    • 核心要求: 高精度(尤其在正常负荷范围内,要求较小的比差和角差)。
    • 目的: 连接电能表、功率表等,用于电能计量、负荷监测。通常带有较高的过载能力保护(如5P, 10P后的数值表示允许的复合误差限值倍数,如5P20中的20),但饱和点较低(通常在额定电流的120%-200%),以在短路故障时保护二次仪表。
  2. 保护用电流互感器:
    • 核心要求: 良好的暂态特性、抗饱和能力、较大的准确限值系数。
    • 目的: 连接继电保护装置,用于检测和切除系统故障(如短路)。要求在一次短路电流倍数很大时(如几十倍额定电流),其误差仍在允许范围内(保证精度),确保保护装置可靠动作(准确限值系数如5P, 10P, TP类)。铁芯设计饱和点较高(TP类有特殊要求)。

四、 按安装方式区分

  1. 支柱式电流互感器:
    • 固定安装在支架或设备基础上,常用于户外。
  2. 穿墙式电流互感器:
    • 直接安装在建筑物墙壁或电气设备的隔板上,一次导体穿过互感器中心和墙壁。
  3. 套管式电流互感器:
    • 套在变压器、断路器等设备的绝缘套管(末屏)上,主要用于变压器保护和测量。
  4. GIS内置式电流互感器:
    • 安装在GIS设备气室内部,环绕在高压导杆周围。
  5. 可开合式(钳形)电流互感器:
    • 铁芯可打开以套在导线(或电缆)上测量电流,常用于便携式测量仪器。

五、 按测量范围或精度等级区分

重要提示

选择电流互感器时,需综合考虑额定电压、额定一次电流、额定二次电流(通常5A或1A)、准确度等级、容量(负荷)、准确限值系数(保护用)、绝缘水平、安装方式、环境条件等多种因素。

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