1 前言
近幾年來，隨着我國電力工業中城網及農網的改造，以及供電系統的自動化程度不斷提高，電流互感器作爲電力系統的一種重要電氣設備，已被廣泛地應用於繼電保護、系統監測和電力系統分析之中。
電流互感器作爲一次系統和二次系統間聯絡元件，起着將一次系統的大電流變換成二次系統的小電流，用以分別向測量儀表、繼電器的電流線圈供電，正確反映電氣設備的正常運行參數和故障情況，使測量儀表和繼電器等二次側的設備與一次側高壓設備在電氣方面隔離，以保證工作人員的安全。同時，使二次側設備實現標準化、小型化，結構輕巧，價格便宜，便於屏內安裝，便於採用低壓小截面控制電纜，實現遠距離測量和控制。當一次系統發生短路故障時，能夠保護測量儀表和繼電器等二次設備免受大電流的損害。下面就有關電流互感器的選擇和使用作一淺薄探討，以饗各位讀者朋友。
2電流互感器的原理
互感器，一般W1≤W2，可見電流互流感器爲一“變流”器，基本原理與變壓器相同，工作狀況接近於變壓器短路狀態，原邊符號爲L1、L2，副邊符號爲K1、K2。互感器的原邊串接入主線路，被測電流爲I1，原邊匝數爲W1，副邊接內阻很小的電流表或功率表的電流線圈，副邊電流爲I2，副邊匝數爲W2。原副邊電磁量及規定正方向由電工學規定。
由原理可知，當副邊開路時，原邊電流I1中只有用來建立主磁通Φm的磁化電流I0，當副邊電流不等於零時，則產生一個去磁磁化力I2W1，它力圖改變Φm，但U1一定時，Φm是基本不變的，即保持I0W1不變，因爲I2的出現，必使原邊電流Il增加，以抵消I2W2的去磁作用，從而保證I0W1不變，故有：
I1Wl＝I0Wl+(－I2W2) (1)
即I0＝I1+W2I2／Wl (2)
在理想情況下，即忽略線圈的電阻，鐵心損耗及漏磁通可得：
I1W1＝－I2W2
有：Il／I2＝－W2／W1
3 電流互感器的選擇
3．1 電流互感器選擇與檢驗的原則
1)電流互感器額定電壓不小於裝設點線路額定電壓；
2)根據一次負荷計算電流IC選擇電流互感器變化；
3)根據二次迴路的要求選擇電流互感器的準確度並校驗準確度；
4)校驗動穩定度和熱穩定度。
3．2 電流互感器變流比選擇
電流互感器一次額定電流I1n和二次額定電流I2n之比，稱爲電流互感器的額定變流比，Ki＝I1n／I2n≈N2／N1。
式中，N1和N2爲電流互感器一次繞組和二次繞組的匝數。
電流互感器一次側額定電流標準比(如20、30、40、50、75、100、150(A)、2Xa／C)等多種規格，二次側額定電流通常爲1A或5A。其中2Xa／C表示同一臺產品有兩種電流比，通過改變產品頂部儲油櫃外的連接片接線方式實現，當串聯時，電流比爲a／c，並聯時電流比爲2Xa／C。一般情況下，計量用電流互感器變流比的選擇應使其一次額定電流I1n不小於線路中的負荷電流(即計算IC)。如線路中負荷計算電流爲350A，則電流互感器的變流比應選擇400／5。保護用的電流互感器爲保證其準確度要求，可以將變比選得大一些。
表1 電流互感器準確級和誤差限值
3．3 電流互感器準確度選擇及校驗
所謂準確度是指在規定的二次負荷範圍內，一次電流爲額定值時的最大誤差。我國電流互感器的準確度和誤差限值如表1所示，對於不同的測量儀表，應選用不同準確度的電流互感器。
準確度選擇的原則：計費計量用的電流互感器其準度爲0．2～0．5級；用於監視各進出線迴路中負荷電流大小的電流表應選用1．0—3．0級電流互感器。爲了保證準確度誤差不超過規定值，一般還校驗電流互感器二次負荷(伏安)，互感器二次負荷S2不大於額定負荷S2n，所選準確度才能得到保證。準確度校驗公式：S2≤S2n。
二次迴路的負荷l：。取決於二次迴路的阻抗Z2的值，則：
S2＝I2n2︱Z2︱≈I2n2(∑︱Zi︱+ RWl+RXC)
或S2V1≈∑Si+I2n2(RWl+RXC)
式中，Si、Zi爲二次迴路中的儀表、繼電器線圈的額定負荷和阻抗，RXC爲二次迴路中所有接頭、觸點的接觸電阻，一般取0．1Ω，RWL爲二次迴路導線電阻，
計算公式化爲：RWL＝LC／(r×S)。
式中，r爲導線的導電率，銅線r＝53m／(Ωmm2)，鋁線r＝32m(Ωmm2)，S爲導線截面積(mm2)，LC爲導線的計算長度(m)。設互感器到儀表單向長度爲L1，
則：
L1互感器爲星形接
LC＝L1兩相V形接線
2L1一相式接線
繼電保護用的電流互感器的準確度常用的有5P和l0P。保護級的準確度是以額定準確限值一次電流下的最大複合誤差ε%來標稱的(如5P對應的ε%＝5%)。所謂額定準確限值一次電流即一次電流爲額定一次電流的倍數(n＝I1／I1n)，也稱爲額定準確限值係數。即要求保護用的電流互感器在可能出現的範圍內，其最大複合誤差不超過ε%值。
電流互感器ε%誤差曲線校驗步驟：
(1)按照保護裝置類型計算流過電流互感器的一次電流倍數；
(2)根據電流互感器的型號、變比和一次電流倍數，在10%誤差曲線上確定電流互感器的允許二次負荷；
(3)按照對電流互感器二次負荷最嚴重的短路類型，計算電流互感器的實際二次負荷；
(4)比較實際二次負荷與允許二次負荷。如實際二次負荷小於允許二次負荷，表示電流互感器的誤差不超過10%誤差：
1)增大連接導線截面或縮短連接導線長度，以減小實際二次負荷；
2)選擇比較大的電流互感器，減小一次電流倍數，增大允許二次負荷；
3)將電流互感器的二次繞組串聯起來，使允許二次負荷增大一倍。
3．4 電流互感器動穩定度和熱穩定度校驗
廠家的產品技術參數中都給出了動穩定倍數Kes和熱穩定倍數Kt，因此按下列公式分別校驗動穩定和熱定度即可。
1)動穩定度校驗Kes×I1N≥iSh；
2)熱穩定度校驗(KtI1n)2t≥I(3)∞tima
式中，t爲熱穩定電流時間。
4 電流互感器的正確使用
1)電流互感器的接線應遵守串聯原則：即一次繞阻應與被測電路串聯，而二次繞阻則與所有儀表負載串聯；
2)按被測電流大小，選擇合適的變化，否則誤差將增大。同時，二次側一端必須接地，以防絕緣一旦損壞時，一次側高壓竄入二次低壓側，造成人身和設備事故；
3)二次側絕對不允許開路，因一旦開路，一次側電流I1全部成爲磁化電流，引起φm和E2驟增，造成鐵心過度飽和磁化，發熱嚴重乃至燒燬線圈；同時，磁路過度飽和磁化後，使誤差增大。
另外，二次側開路使E2達幾百伏，一旦觸及造成觸電事故。因此，電流互感器二次側都備有短路開關，防止一次側開路。如圖l中K0，在使用過程中，二次側一旦開路應馬上撤掉電路負載，然後，再停車處理。一切處理好後方可再用。
4)爲了滿足測量儀表、繼電保護、斷路器失靈判斷和故障錄波等裝置的需要，在發電機、變壓器、出線、母線分段斷路器、母聯斷路器、旁路斷路器等迴路中均設具有2～8個二次繞阻的電流互感器。對於大電流接地系統，一般按三相配置；對於小電流接地系統，依具體要求按二相或三相配置；
5)對於保護用電流互感器的裝設地點應按儘量消除主保護裝置的不保護區來設置。例如：若有兩組電流互感器，且位置允許時，應設在斷路器兩側，使斷路器處於交叉保護範圍之中；
6)爲了防止支柱式電流互感器套管閃絡造成母線故障，電流互感器通常佈置在斷路器的出線或變壓器側；
7)爲了減輕發電機內部故障時的損傷，用於自動調節勵磁裝置的電流互感器應佈置在發電機定子繞組的出線側。爲了便於分析和在發電機併入系統前發現內部故障，用於測量儀表的電流互感器宜裝在發電機中性點側。
