电子式电流互感器原理

电子式电流互感器是智能电网的基础和关键设备之一，目前已成为科研院所研究的热点和前沿方向。本文针对PCB平面螺旋空心线圈新型电子式电流互感器进行研究，选题具有重要的理论意义和实际应用价值。电流互感器（current transformer，简称CT）是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路电流信息的传感器。无论是在高压系统或者是电压系统中，电流互感器都是不可缺少的一部分。

IEC 60044-8所规定的单相电子式电流互感器的通用框图如图1.1所示[10]。

图1.1 单相电子式电流互感器通用框图

电子式电流互感器基本原理：将一次侧被测电流转换成便于传输的信号（数字信号或者频率变换信号），经传输系统传送到二次侧，二次侧经过处理后以模拟量或者数字量的形式输出，供测量和保护用。

电子式电流互感器的传感头是其核心部件，一次电流传感头的性能直接影响甚至决定了电子式电流互感器的性能。

PCB平面螺旋空心线圈电子式电流互感器是我校近几年来提出的一种新型结构电子式电流互感器。其传感头的结构简单，抗干扰性能也优于前面介绍的传统空心线圈和PCB型空心线圈的抗干扰性[30]。PCB空心线圈是以PCB为骨架，印制导线代替传统空心线圈的绕线。

PCB平面

浅谈电子式电流电压互感器及其应用

据国家电网建设中长期发展规划，开发能长期对系统运行状态进行自动监测、诊断和保护、促进高压开关的智能化发展水平的光机电一体化设备，是城乡电网迈向自动化的迫切要求。

加速开发作为系统一次电量采集单元的电子式电流电压互感器尤显迫切，这也是电力系统自动化、数字化发展的需要。而电子式互感器是满足现代电力系统中高压电器设备向智能化、模块化、小型化、多功能、免维护方向发展的关键设备之一。

随着电力系统数字化的普及以及电力系统升级的需要，电子式互感器已经越来越多的应用于各种自动化变电站以及城市和农村电网改造中。

现代化的微机综合测量保护装置及仪器仪表不再需要互感器提供能量来工作，而仅需互感器将一次电流电压信息完整、及时、准确的采集并传送过来即可，仅需几伏的电压信号和极小的功率就能满足其接口需求，而电子式电流电压互感器能很好满足这一要求。作为传统电磁式电流电压互感器理想的换代产品，将给电力测量和保护领域带来革命性变革。将电子式电流电压互感器应用于电器成套设备中，将全面提升产品的智能化水平。

电子式互感器已成为国内外知名企业、科研院所和大专院校投资和研发的热点领域。ABB、川奇、西门子等国外著名电器制造商均已投入大量资金进行了

（五）电子式互感器

电子式互感器应选用成熟的产品，若投标设备非投标人自行生产的设备，则投标人须获得原厂商省级及以上区域授权，且投标设备须具有在国家电网或南方电网1个110kV及以上电压等级数字化变电站三套及以上成功运行的经验。 1. 电子式互感器基本要求

1.1. 电子式互感器分为罗氏线圈电子式互感器和光学电子式互感器，可根

据具体工程要求进行选型应用。

1.2. 电子式互感器可以采用电流、电压混合式互感器，也可单独配置，现

场安装按间隔布置。

1.3. 新建变电站110kV及以上电压等级的互感器应使用数字信号输出的电

子式互感器；10/35kV开关柜安装方式时宜采用小信号模拟量输出的电流电压一体化电子式互感器。若采用户外敞开式配电装置保护测控集中布置时，采用电子式互感器。

1.4. 双重化保护装置使用电子式互感器的传感模块和采集单元按双重化配

置，并相互独立，使用不同回路的电源供电。每路采集单元应至少包含两路保护用A/D和一路测量（计量）用A/D，在准确度和特性满足要求的情况下，测量（计量）用A/D可与保护用A/D共用，每路采集单元对应一台独立合并单元。

1.5. 单套配置的电子式电流互感器，其传感单元和采集单元按单套配置，

采集单元应包含两路保护用

电子式电流互感器模拟量电压输出的额定值

模拟量输出与数字量输出的电流互感器/电压互感器的系统/准确度比较

对构成元件为相同准确级的各系统进行比较时，采用数字量输出的ECT和EVT的系统，其系统总准确度与采用模拟量输出的系统的不一样。见图D.6。当采用数字量输出的ECT和EVT时，由纯数字信号传输引起的误差被排除。在此情况下，只要计算精度选择恰当，仪表因是数字值的纯计算而不会增加任何误差。在仪表中，受温度或长期漂移影响的可能性也全部被消除。

图 D.6 常规计量系统与数字量输出的

ECT

0.2级

缆线 无附加误差

EVT 0.2级数字仪表 无附加误差

计量输出 误差0.4%

电流互感器0.2级

电缆 误差0.1%

电压互感器0.2级1.1

常仪表 0.2级

计量输出 误差0.7%

数字输出的ECT和EVT计量系统

ECT和EVT计量系

统的误差比较

电子式电流互感器模拟量电压输出的额定值

模拟量输出型电子式电流互感器的技术信息

范围

本附录适用于新制造的模拟量输出型电子式电流互感器，用于电气测量仪器和继电保护装置。

电子式电流互感器采用电流传感器（例如，电流互感器，霍尔效应传感器，空心线圈（罗戈夫斯基线圈））和/或光学装置，由二次转换器提供模拟量电压输出。电子式电流互感器可以包含二

6.6电流互感器的选择及校验

1）选择校验条件 （1）种类和型式的选择：

选择电流互感器种类和形式时，应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，再根据安装地点（屋内、屋外）和安装方式（穿墙式、支持式、装入式等）来选择。110kV侧配电装置安装在屋外，所以其电流互感器选择屋外式，而35kV和10kV侧配电装置安装在屋内，所以其电流互感器选择屋内式。

（2）按一次额定电压选择：UN?UNs

（3）一次工作电流应尽量接近额定电流：I1N?Imax （4）热稳定检验：kt?（5）动稳定校验：kes?2）电流互感器的确定 110kV侧电流互感器的确定：

（1）主变侧：Imax=275.55A 变比=500/5=100

一次侧接线：Y二次侧接线：?，二次侧额定电流

UN?UNs=110kV IN?Imax=275.55A

275.55?3?4.77A

100275.55?3477.26 nTAH?55(3)2I?tima公式(6-13) 公式(6-14) 公式(6-15)

ILN

ish2ILN 公式(6-16)

选择型号为LCW-110瓷绝缘户外式型电流互感器，额定电压110kV ，1s热稳定倍数75，动稳定倍数150。准确级0.

6.6电流互感器的选择及校验

1）选择校验条件 （1）种类和型式的选择：

选择电流互感器种类和形式时，应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，再根据安装地点（屋内、屋外）和安装方式（穿墙式、支持式、装入式等）来选择。110kV侧配电装置安装在屋外，所以其电流互感器选择屋外式，而35kV和10kV侧配电装置安装在屋内，所以其电流互感器选择屋内式。

（2）按一次额定电压选择：UN?UNs

（3）一次工作电流应尽量接近额定电流：I1N?Imax （4）热稳定检验：kt?（5）动稳定校验：kes?2）电流互感器的确定 110kV侧电流互感器的确定：

（1）主变侧：Imax=275.55A 变比=500/5=100

一次侧接线：Y二次侧接线：?，二次侧额定电流

UN?UNs=110kV IN?Imax=275.55A

275.55?3?4.77A

100275.55?3477.26 nTAH?55(3)2I?tima公式(6-13) 公式(6-14) 公式(6-15)

ILN

ish2ILN 公式(6-16)

选择型号为LCW-110瓷绝缘户外式型电流互感器，额定电压110kV ，1s热稳定倍数75，动稳定倍数150。准确级0.

1.用途

本产品为配合接地检测用的高精度零序电流互感器，在电力、石油、化工、铁路、煤炭、纺织等各系统里的发电厂、变电站、开关站中，用于不接地系统、经消弧线圈接地系统(通称为小电流接地系统)的电力系统中0.6～66KV线路上，配合微机式接地检测装置或带接地检测功能的微机保护，选择出接地线路，正确切除故障。本产品也可与共用发电机母线的中小型发电机的零序方向电流定子接地保护配套使用，保证定子接地保护有选择性准确动作。本产品在原方（接地）电流很宽的范围内,从0.2A到100A均可保证足够的准确度，以保证在各种接地方式下接地选线的正确性。

本产品可与本公司生产的ATX-99型、北京天利自动化设备研究所生产的TLX-99型和国内、外各厂家生产的微机式接地检测装置或西门子公司、北京四方继保自动化公司、阿城继电器股份公司、黑龙江光宇集团公司和国内、外各厂家生产的带接地检测功能的微机保护配套应用，使之充分发挥作用，准确选出接地线路。

2.型号、规格 2.1型号及其含义

L J W Z --

-----------规格代号，见表1； -------------

电流互感器知识简介

电流互感器知识简介

为了保证电力系统安全经济运行,必须对电力设备的运行情况进行监视和测量.但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备,而需要将一次系统的高电压和大电流按比例变换成低电压和小电流,供给测量仪表和保护装置使用.执行这些变换任务的设备,最常见的就是我们通常所说的互感器.进行电压转换的是电压互感器(voltagetransformer),而进行电流转换的互感器为电流互感器(currenttransformer),简称为CT.本文将讨论电流互感器的相关基本知识. 1.电流互感器的基本原理

1.1电流互感器的基本等值电路如图1所示.

图1电流互感器基本等值电路

图中,Es—二次感应电势,Us—二次负荷电压,Ip—一次电流,Ip/Kn—二次全电流,Is—二次电流,

Ie—励磁电流,N1—一次绕组匝数,N2—二次绕组匝数,Kn—匝数比,Kn=N2/N1,Xct—二次绕组电抗(低漏磁互感器可忽略),Rct—二次绕组电阻,Zb—二次负荷阻抗(包括二次设备及连接导线),Ze—励磁阻抗.

电流互感器的一次绕组和二次绕组绕在同一个磁路闭合的铁心上.如果一次绕组中有电流流过,将在二次绕组中感应出相应的电动势.在二次

电流互感器与电压互感器

1、基本概念

1.1大电流接地系统、小电流接地系统？

系统电压在110KV及以上，中性点直接接地的系统称为大电流接地系统； 系统电压等级在35KV及以下，中性点不接地或经消弧线圈接地的系统称为小电流接地系统。

1.2中性点接地系统和中性点不接地系统的优缺点？

中性点接地系统：优点：发生单相接地时，系统电压仍保持平衡，且故障电流比较小，系统可运行2小时；缺点：内部过电压对相电压倍数较高。

中性点接地系统：优点：内部过电压对相电压倍数较低；缺点：单相接地短路电流很大，甚至超过三相短路电流，可能使用电设备损坏，而且发生故障时回引起短路电流波形畸变，使继电保护复杂化。 1.3单相接地故障电压电流分析及向量图

分析前说明：中性点接地与不接地的区别，中性点接地，相电压就是对地（中性点）的电压，无论怎么其他相接地，他都不会变化，因为中性地点不会产生偏移，但是中性点不接地系统相电压是对中性点的电压，当单相接地的时候，中性点会产生位移，即将接地相变为0电位点，所以导致当中性点不接地系统单相接地时，其他正常相对地电压上升为线电压。

(1)当系统正常运行，没有相接地时，中性点电压为0，而这时地的电压也是0，即中性点O和地O’是一个

第三章 互感器

第2节 电流互感器

一、电流互感器的工作原理及特点

电流互感器是二次回路中，供测量和保护用的电流源。通过它正确反映电气一次没备的正常运行和故障情况下的电流。

目前农村配电网中均采用电磁式电流互感器（用字母TA表示）。

其特点是：一次绕组串联在电路中，并且匝数很少；一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关；电流互感器二次绕组所接仪表和继电器电流线圈阻抗很小所以在正常情况下，电流互感器在接近短路状态下运行。电流互感器一、二次额定电流之比，称为电流互感器的额定互感比，即Ki=I1e/I2e。

LZZJ-10 LA-10Q LCWD-10

500kV断路器及TA

电流互感器工作原理

二、电流互感器的误差

电流互感器的等值电路及相量图，如图所示。

图中以二次电流I2为基准，画在第一象限水平轴上，即I2初相角为0。二次电压U2较I2超前二次负荷功率因数角Ψ2，E2超前I2二次总阻抗角a。铁芯磁通φ超前E290℃。励磁磁势I0N1对φ超前铁芯损耗角Ψ。根据磁势平衡原理I1N1?I2N2?I0N1和相量图可知，一次通过的实际电流与二次电流测量值乘以额