电流互感器

在各种保护系统中,几乎所有的交流保护继电器都是由电流互感器提供的电流驱动的。用低量程安培计测量高幅值交流电不是一种简单的方法。而且继电器必须额定大电流才能在这些大交流电下驱动。因此,电流互感器将电流从大电流转换为可测量的电流范围。电流互感器的具体应用涉及到各种因素,如机械结构类型、一次与二次电流的比例、绝缘类型(油绝缘或干绝缘)、热条件、精度、使用类型等。

电流变压器(CTS)

这是一种电流传感器,将给电流在次级的大小成比例的电流流过初级。用于将电源电路中的大电流转换为可测量电流范围的仪器和控制设备。此外,它们还能隔离电流表、其他测量仪器和控制设备与高压电源电路。它是最便宜和最简单的电流测量方法,超过了数字表和动圈叶片表的范围。

CT1.

电流互感器的初级绕组由一个或多个具有大横截面积的匝组成,并与被检测到电流的电路串联。在棒型ct中,初级绕组只有一圈,这意味着导体本身作为初级绕组。用具有小截面面积的细丝制成的大量匝数的二次绕组。该绕组连接到继电器的工作线圈或仪表的电流线圈,如图所示。通常,电流互感器的二次端子在全电流或额定一次电流时输出5A或1A电流。

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电流变压器的工作原理

电流互感器的操作类似于传统的电力变压器。另一方面,CTS基本上是升压电压变压器,这些是鉴于电流的降压变压器。这是因为在高压侧下方将是电流和低电压侧电流较高。当CT的主激励时,初级侧面安培转动在核心中产生磁场。与次级连接的这种磁通量引起EMF,并且该EMF驱动CT次级的电流。二次尝试中的电流要平衡主要安培转弯。因此,给出了初级和次要之间的关系

I1N1 = I2N2

I1 / i2 = n2 / n1

I1 / I2 = n

这叫做电流互感器的变换比。

其中i1和i2分别是初级电流和次级电流

N1和N2分别为主匝和次匝

N为次绕组与一次绕组的匝数比。

电流互感器
电流互感器

例如,一个典型的100到5A电流互感器的标称比例为单初级匝与20次级匝的比例或1:20。由上式可知,通过二次电流表电流和电流比,我们可以很容易地确定流过与主路相连的一次电流表的电流。在电力变压器中,一次电流取决于二次电流。相比之下,CT的一次绕组直接与电源电路串联,其上的电压降非常小,因此一次电流与二次电流无关。

应该注意,在主电动时,CT的次级不应保持打开。如果次级留下,则次级电流变为零,但实际上,次级安培转向初级安培转弯。因此,由于没有计数器二次MMF,未嵌起的主MMF在芯中产生大的磁通量。这导出了更多的核心损失,从而增加了核心的热量。此外,这导致诱导初级和次级侧的高EMF导致绝缘体损坏。因此,非常重要的是,辅助必须与仪器的低电阻电流线圈串联连接或简单地短路。而且,为了避免震动的危险,次级侧必须连接到地面。在实践中,CTS在次级端子处设置有短路开关。

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电流互感器的构造

电流互感器的结构可以是缠绕的或条形。伤口型CT类似于两个绕组传统变压器。初级绕组由多个全匝或多个转弯组成,它们在核心上受伤。对于低压缠绕型CT,次级匝缠绕在胶木前,并且在其间具有合适的绝缘,初级在次级绕组的顶部直接受伤。取决于核心结构,这些可以是环形或矩形或窗口类型CTS。在杆式CT中,初级绕组只需通过芯中心的单个杆,形成单匝初级绕组。

与电力变压器相比,CTS中使用的磁通密度远小得多。因此,选择核心材料,使得它们确保低磁阻,低核心损耗以及使用低密度的通量工作。由于环形芯具有较少且稳健的关节,因此它们提供低磁阻。用于芯的常用材料包括热轧硅钢,冷轧晶型硅钢和镍铁合金。对于高精度计量,CT的核心是用非常高级合金钢制成,称为亩膳食。提供绝缘材料,清漆和胶带材料用于小型线电压。但对于高线电压,使用复合填充或填充的CT。在较高传输电压中使用的CTS的情况下,次级绕组和HV导体之间的绝缘使用油浸纸。再次建设这种CTS可以是活罐和死罐形式。

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电流互感器类型

基于使用类型的因素,电路电压,安装方法等的因素,将电流变压器分为不同类型。这些类型中的一些包括

室内电流互感器

这些变压器一般用于低压电路,又分为绕线式、棒式和窗式变压器。就像一个普通的变压器,绕型变压器有初级和次级绕组。这些用于非常低的电流比,如求和应用。由于电流互感器的一次安培匝数较高,因此可以获得较高的测量精度。棒状电流互感器由棒状电流互感器组成,棒状电流互感器与棒状电流互感器组成,棒状电流互感器与棒状电流互感器组成。由于铁芯的磁化,棒式CT的精度降低,这需要在小电流额定值下占总安培匝数的很大比例。窗型ct安装在一次导体(或线导体)周围,因为它们没有一次导体。这些是最常见的ct可用的坚实和分裂的核心结构。在安装实窗CT前,必须断开一次导体,如果出现芯裂,可以直接安装在导体周围,无需断开导体。

CurrentTransformers.
CurrentTransformers.

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室外电流变压器

这些通常用于更高的电压电路,例如开关码和变电站。这些CTS配有油或SF6气体绝缘。与填充的油CT相比,SF6绝缘CTS重量轻。顶部罐连接到初级导体,因此这些被称为现场罐建筑CTS。使用小衬套,因为主要导体和罐处于相同的潜力。该罐安装在绝缘体结构上,如图所示。在底座上,辅助端子位于接线盒中。而且,在基座处提供接地端子。

OutdoorCurrentTransformer
OutdoorCurrentTransformer

对于多比率电流互感器,初级绕组是分裂式的。因此,在坦克上提供龙头以进行初级绕组。使用这些变压器,可以获得可变电流比在主或次级上提供分布。当施加到次要时,在应用于主要的时,在应用于主要的操作中,除了在最低范围内,大部分铜空间都是未使用的。

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衬套电流变压器

衬套类型CT也类似于杆式CT,其中芯和次级安装在主导体周围。次级绕组缠绕在圆形或环形芯上,圆形或环形芯安装在电力变压器的高压衬套中,或断路器,发电机或开关柜中。导体通过衬套作用作用初级绕组,并且芯布置成使得包围绝缘衬套。由于较少的耗费程度,衬套CT主要用于高压电路中的中继目的。

衬套电流变压器
衬套电流变压器

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便携式电流变压器

这些是用于高精度电流表和功率分析仪的高进动型ct。这些可以是分裂的核心,灵活和钳ON便携式ct。一个典型的便携式CT电流测量范围在1000到1500 A左右,并且这些CT为测量仪器提供了与高压电路的隔离。

便携式电流变压器
便携式电流变压器

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当前变压器中的错误

在理想的电流互感器中,初级到二次电流比与初级匝数比恰好等于初级匝数比,并且在精确的抗阶段中每个绕组产生相等的MMF。然而,在实际实践中,从反对派之间存在匝数比和某些相角的电流比率。这些称为比率误差和相位角误差。在用于高精度计量和测量的CTS的情况下,这些误差必须尽可能小。

考虑下面显示的电流变压器的相位图,

在哪里

io =没有负载电流

IM =无负载电流的磁化分量

IE =无负载电流的WATTFUL组件

Es和Ep分别=二次绕组和一次绕组的感应电压

NP和NS =分别和次级绕组中的匝数

IP且=初级电流和次级电流

RS =次级绕组的电阻

XS =次级绕组的电抗

β=相角误差

n =匝数比= N2/ N1

CT2.

为了保持励磁铁芯,CT吸引初级电流。该电流激励电流由两个组件组成,即磁化部件和WATTFUL组件,如图所示。在次级中诱导的EMF通过负担循环二次电流,并且由于次级绕组的固有电阻和电抗导致次级电压降。在上述相量中,I2被称为主(在虚线中示出),因此在初级和二次电流之间存在角度β。

比例错误

在上述相量,I1或初级电流由激励电流分量组成。因此,通过考虑三角形OBC,我们可以在I2,IO的矢量分量方面获得实际比率误差(反过来取决于磁化和无数组件)和I1。而且,二次电流受到其绕组阻力和电抗的影响,也受到负担的功率因数。但标称或额定电流比与初级转弯的比例完全相同。因此,CT的比率误差被定义为从标称比的变换的实际比率的变化。

电流或比率误差=(标称比率 - 实际比率)/实际比率

=(KN-R)/ R×100%

相角误差

在一个完美的电流互感器中,二次电流必须与一次电流精确地相差180度。换句话说,在一次电流和反向二次电流之间应该有一个零相角。在上述相量图中,反向二次电流以一定的角度超前一次电流,从而引入相角误差。如果反向二次电流滞后于一次电流,则相位角为正,而相位移为负。

为了减少CTS中的这些误差,令人兴奋或没有负载电流必须保持小,并且辅助负载的负载角也必须小。对于拥有这些要求,核心应具有低核心损耗和低稳定,以最大限度地减少励磁电流的磁力和​​磁化部件。此外,通过减少次级的数量并减少二次阻抗结果这些误差最小。

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电流变压器的应用

电流互感器用于各种应用中,从电力系统控制到工业,医疗,汽车和电信系统中的精确电流测量。一些应用程序包括

  • 延长测量仪器的范围,如电流表,能量计,kVA米,瓦特计等。
  • 差分循环电流保护系统。
  • 电力传输系统中的距离保护。
  • 过电流故障保护。

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