測量繼電保護和自動化電路中的電流互感器

變電站的動力設備在組織上分為兩類裝置：

1.傳輸能量的所有功率的電源電路；

2. 輔助設備，允許您控制主循環中發生的過程並控制它們。

電源設備位於開闊區域或封閉開關設備中，二次設備位於繼電器面板上、特殊機櫃或獨立單元中。

在動力裝置與測量、管理、保護和控制機構之間執行信息傳遞功能的中間連接是測量互感器。像所有此類設備一樣，它們的兩側具有不同的電壓值：

1.高壓，對應第一迴路的參數；

2.低電壓，可以降低能源設備對服務人員影響的風險以及用於創建控制和監控設備的材料成本。

形容詞“測量”反映了這些電氣設備的用途，因為它們非常準確地模擬了電力​​設備上發生的所有過程，並分為變壓器：

1.電流（CT）；

2.電壓（VT）。

它們根據轉換的一般物理原理工作，但具有不同的設計和包含在初級電路中的方法。

電流互感器的製造和工作原理

操作原理和設備

在設計中 測量電流互感器 將初級電路中流動的大值電流的矢量值轉換為按比例減小的幅度，並以相同的方式確定次級電路中矢量的方向。

磁路裝置

在結構上，電流互感器與任何其他變壓器一樣，由兩個位於公共磁路周圍的絕緣繞組組成。它由層壓金屬板製成，這些金屬板使用特殊類型的電工鋼熔化。這樣做是為了減少在線圈周圍的閉環中循環的磁通量路徑中的磁阻，並減少通過 渦流.

用於繼電保護和自動化方案的電流互感器不能有一個磁芯，而是兩個，不同的是板的數量和所用鐵的總體積。這樣做是為了創建兩種類型的線圈，它們可以在以下情況下可靠地工作：

1. 標稱工作條件；

2.或由短路電流引起的顯著過載。

第一個設計用於進行測量，第二個用於連接關閉新興異常模式的保護。

線圈和連接端子的佈置

為在電氣裝置電路中永久運行而設計和製造的電流互感器繞組滿足電流安全通過及其熱效應的要求。因此，它們由銅、鋼或鋁製成，其橫截面積不包括增加的熱量。

由於初級電流總是大於次級電流，因此它的繞組在尺寸上非常突出，如下圖右側變壓器所示。

左邊和中間結構根本沒有力量。相反，在外殼中提供開口，電源線或固定總線穿過該開口。通常，此類模型用於高達 1000 伏的電氣裝置。

在變壓器繞組的端子上，始終有一個固定夾具，用於使用螺栓和螺釘夾連接母線和連接線。這是電接觸可能斷開的關鍵位置之一，可能會導致損壞或擾亂測量系統的準確運行。在操作檢查期間始終注意其在初級和次級電路中的箝位質量。

電流互感器端子在製造過程中已在工廠標記，並標記：

• L1和L2為初級電流的輸入和輸出；

• I1 和 I2 — 次級。

這些指數表示匝數相對於彼此的纏繞方向，並影響電源和模擬電路的正確連接，以及電流矢量沿電路分佈的特性。它們在變壓器的初始安裝或有缺陷的設備更換期間受到關注，甚至在設備組裝之前和安裝之後通過各種電氣檢查方法進行檢查。

初級電路W1和次級W2的匝數不一樣，但差別很大。高壓電流互感器通常只有一根直母線穿過磁路，用作電源繞組。次級繞組匝數較多，影響變壓比。為了便於使用，寫成兩個繞組中電流標稱值的分數表達式。

例如，箱體銘牌上的600/5字樣，表示變壓器擬接在額定電流為600安培的高壓設備上，在二次迴路中只變5個。

每個測量電流互感器都連接到主網絡的自己的相位。繼電保護和自動化裝置的次級繞組數量通常會增加，以便在電流電路鐵芯中單獨使用，用於：

• 測量工具;

• 一般保護；

• 輪胎和輪胎保護。

這種方法消除了次要電路對重要電路的影響，簡化了它們在工作電壓下對工作設備的維護和測試。

為了標記此類次級繞組的端子，名稱 1I1、1I2、1I3 用於開頭，2I1、2I2、2I3 用於結尾。

隔離裝置

每個電流互感器型號都設計為在初級繞組上承受一定量的高壓。位於繞組和外殼之間的絕緣層必須能長期承受同類電源網絡的電勢。

在高壓電流互感器的絕緣外側，根據用途的不同，可採用以下材料：

• 瓷桌布；

• 壓實環氧樹脂；

• 某些類型的塑料。

相同的材料可以輔以變壓器紙或油來絕緣繞組上的內部導線交叉並消除匝間故障。

精度等級 TT

理想情況下，變壓器理論上應該準確運行而不會引入錯誤。然而，在實際結構中，能量會損失以在內部加熱導線、克服磁阻並形成渦流。

因此，至少有一點，但轉換過程受到干擾，這會影響初級電流矢量從其次級值的比例複製的準確性，並在空間方向上產生偏差。所有的電流互感器都有一定的測量誤差，它被歸一化為絕對誤差與幅值和角度標稱值之比的百分比。

精度等級 電流互感器用數值«0.2»、«0.5»、«1»、«3»、«5»、«10​​»表示。

0.2 級變壓器適用於關鍵的實驗室測量。0.5 級旨在準確測量 1 級儀表用於商業用途的電流。

第 2 級繼電器和控制帳戶的操作電流測量在 1 級中進行。驅動器的驅動線圈連接到第 10 級精度的電流互感器。它們完全在初級網絡的短路模式下工作。

TT開關電路

在電力行業，主要使用三線或四線電源線。為了控制通過它們的電流，使用了各種方案來連接測量互感器。

1、電氣設備

照片顯示了使用兩個電流互感器測量 10 千伏三線電源電路電流的變體。

在這裡可以看到，A 和 C 初級相連接母線用螺栓固定在電流互感器的端子上，次級電路隱藏在柵欄後面，並從單獨的電纜線束引入保護管，保護管連接到繼電器室用於將電路連接到接線端子。

相同的安裝原則適用於其他方案。 高壓設備如圖所示為 110 kV 網絡。

在這裡，互感器的外殼使用安全法規要求的接地鋼筋混凝土平台安裝在高處。初級繞組與電源線的連接是在一個切口中完成的，所有次級電路都在附近帶有接線端子的盒子中引出。

二次電流電路的電纜連接受到金屬蓋和混凝土板的保護，免受意外的外部機械衝擊。

2.次級繞組

如上所述，電流互感器的輸出導體匯集在一起以與測量設備或保護設備一起運行。這會影響電路的組裝。

如果需要使用電流表控制每相的負載電流，則使用經典連接選項 - 全星形電路。

在這種情況下，每個設備都會顯示其相位的當前值，同時考慮到它們之間的角度。在這種模式下使用自動記錄器最方便地允許您顯示正弦曲線的形狀並根據它們構建負載分佈矢量圖。

通常，在 6 ÷ 10 kV 出線饋線上，為了節省，安裝的不是三個，而是兩個測量電流互感器，不使用一個 B 相。這種情況如上圖所示。允許您將電流表插入不完整的星形電路。

由於附加設備電流的重新分配，結果顯示 A 相和 C 相的矢量和，在網絡的對稱負載模式下，它與 B 相的矢量方向相反。

下圖顯示了用繼電器接通兩個測量電流互感器以監測線路電流的情況。

該方案允許完全控制平衡負載和三相短路。當發生兩相短路時，尤其是 AB 或 BC 時，這種濾波器的靈敏度被大大低估了。

通過在全星形電路中連接測量電流互感器並將控制繼電器的繞組連接到組合中性線，創建了一種用於監測零序電流的常用方案。

流過線圈的電流是通過將三相矢量相加而產生的。在對稱模式下，它是平衡的，在發生單相或兩相短路時，不平衡分量在繼電器中釋放。

測量用電流互感器及其二次迴路的性能特點

操作切換

在電流互感器運行期間，初級和次級繞組中的電流形成磁通量平衡。因此，它們的大小平衡，方向相反，並補償閉合電路中產生的 EMF 的影響.

如果初級繞組開路，電流將停止流過它，所有次級電路將被簡單地斷開。但是當電流通過初級時次級電路不能打開，否則在次級繞組中磁通的作用下，產生電動勢，該電動勢不會消耗在低電阻閉合環路中的電流，但在待機模式下使用。

這導致開路觸點出現高電位，達到幾千伏，能夠破壞次級電路的絕緣，擾亂設備的運行，並對維修人員造成觸電傷害。

因此，電流互感器次級電路的所有切換都按照嚴格定義的技術進行，並且始終在監管人員的監督下，不會中斷電流電路。為此，請使用：

• 特殊類型的接線端子，允許您在中斷服務的部分中斷期間安裝額外的短路；

• 用短跳線測試電流塊；

• 特殊按鍵設計。

應急過程記錄儀

測量設備根據固定參數的類型分為：

• 標稱工作條件；

• 系統中過電流的發生。

記錄設備的敏感元件直接按比例感知輸入信號並顯示它。如果在其輸入端輸入的電流值失真，則該錯誤將被引入讀數中。

出於這個原因，設計用於測量緊急電流而非標稱電流的設備連接到電流互感器保護的核心，而不是測量。

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