淺談電流互感器的構造及注意事項

李雅

電流互感器概括的說是由原線圈、副線圈、鐵芯、絕緣支持物組成。它的構造種類很多。如按原線圈的匝數多少可分為單匝式（有芯柱型、母線型、套管型），多匝式（有線圈型、線環型、“8”字型、串級式）。此外還可按線圈的絕緣或鐵芯的構造來區分。

在電氣裝置中，由于繼電保護和測量儀表對電流互感器有不同的要求，必須裝設誤差特性和準確等級不同的電流互感器，有時為了副回路運行的可靠和測量的準確度，必須將作用不同的副電路分開。因此一般高壓電流互感器都制成兩個或兩個以上的鐵芯，電流互感器與電壓互感器不同，每一個鐵芯上只有一個副線圈。

一、單匝式電流互感器

芯柱型：原線圈為裝在穿墻磁套管內的銅柱，穿墻磁套管作為原線圈和副線圈間及原線圈對地的主要絕緣，鐵芯是用硅鋼篇片彎成螺旋式制成環形，這樣可以加快制造過程和減少鐵芯損耗。

母線型：在額定電流大于1500安培時，原線圈制成粗大的芯柱并不適應，因此額定電壓再10—20千伏，額定電流在2000安培以上時，制成母線型互感器。這種互感器中間是空的，原線圈利用穿過互感器瓷套官的載流母線來代替。

套管型：額定電壓在35千伏以上時，廣泛采用套管型的電流互感器。該鐵芯制成環形，套在油開關的絕緣磁套管上，利用其中的載流導體作為原線圈。副線圈繞于環形鐵芯上。近年來在10千伏以下的配電裝置中，廣泛的應用環氧樹脂澆鑄式絕緣的電流互感器。利用這種制做方法可使它的體積減小，造價降低。有部分芯柱型互感器做出澆鑄式。

二、多匝式電流互感器

線圈型電流互感器做成支柱式，干式絕緣，用于戶內，電壓從500伏至10千伏采用了澆鑄樹脂絕緣，以代替過去的瓷絕緣。

線環型電流互感器原線圈裝在兩個瓷套管內，磁套管上裝帶有副線圈的鐵芯。這種型式電流互感器的鐵芯是用L形的鐵片迭成。

“8”字型：當電壓在35千伏以上時，廣泛采用“8”字形的支柱式電流互感器，此種互感器用于戶外裝置。它的原線圈與帶有副線圈的鐵芯，象兩個互相套著的環，形成一個“8”字形，鐵芯由卷成螺旋形的變壓器鋼片制成。原線圈對地、副線圈及其鐵芯的絕緣，是按整個裝置對地電壓計算。原線圈用多股銅線繞成，除了線匝間的絕緣外，外部還用電纜紙絕緣；副線圈在套入鐵芯后，亦同樣包上此種絕緣紙。原、副線圈這樣分別絕緣，可以節省絕緣材料，減小體積。鐵芯及線圈裝在有變壓器油的支柱式瓷外殼內，電壓為35—110千伏時有兩個或三個鐵芯，220千伏有四個鐵芯。

串級式電流互感器：當電壓在220千伏及以上時，采用串級式結構可以大大節省絕緣材料。串級式電流互感器是由數個互感器相互迭置而成，但由于經數次變流，誤差較大，為了保持一定的準確度，必須增加導線和鐵芯截面，在一般情況下串級式電流互感器的級數不宜超過兩個線圈。

三、電流互感器的工作原理

電流互感器是由閉合的鐵芯及繞上幾組線圈所組成，一次線圈（原繞組）的匝數較少，串接在需要測量電流的線路中，因此它經常有線路的全部電流流過；二次線圈（副繞組）的匝數較多，串接在測量儀表或繼電保護回路里。電流互感器在工作時，它的二次回路始終是閉合的，但因測量儀表和保護裝置的串聯繞組的阻抗很小，電流互感器的工作情況接近短路，并且它的一次電流與二次回路的阻抗無關。

一次電流的向量與轉過1800的二次電流的向量之間所夾的角度叫角誤差，單位常常用分表示。總之，當電流互感器的二次負載超過互感器的額定值時，或電流互感器的一次電流大于其額定值過多時，其數值誤差及角誤差隨著增大。

四、油浸電流互感器和套管電流互感器的優缺點

油浸電流互感器的絕緣強度高，準確度高，功率大，便于更換。一般用在35千伏以上的電網上。缺點：造價高，占地面積大，維護量大，熱穩定較差。

套管電流互感器體積小，造價低，維護量小，熱穩定度高。缺點：準確度低，二次線容易被油腐蝕。

五、電流互感器的容量

電流互感器的容量有標功率伏安數的，就是二次額定電流通過二次額定負載所消耗的功率伏安數。有時互感器的容量也有用二次負載歐姆值來表示。其歐姆值就是互感器整個二次串聯回路的阻抗值（即所串回路各測量儀表、繼電器線圈的阻抗值，導線的電阻及接觸電阻的幾何和）。從上式中知道互感器的容量是與阻抗成正比，電流互感器二次回路的阻抗大小，影響電流互感器的準確級數，所以電流互感器在運行中其阻抗值不超過銘牌所規定容量伏安數和歐姆值，才能保證它的準確級數。

根據使用要求，常用電流互感器分為0.2、0.5、1、3、10，五個準確等級。所謂準確級數就是互感器變比誤差的百分值。互感器一次在額定電流下，二次負載越大則變比誤差和角誤差就越大；但在一次電流低于電流互感器額定電流時，互感器的變比誤差和角誤差也就隨著增大。在某一準確級工作時的標稱負載，就是互感器二次在這樣負載歐姆值之下，互感器的變比誤差不超過這一準確等級所規定的數值。

六、更換電流互感器要注意哪些問題

如果換運行中的電流互感器一組中損壞的一個時，需選擇變比相同，極性相同，使用電壓等級相符，伏安特性相近，經過試驗合格的電流互感器去更換，更換電流互感器須停電進行。如果由于容量或變比不能滿足需要更換的電流互感器時，除應注意以上幾項外，還應當注意保護的定值以及儀表的倍率。

保險絲是易熔的金屬，在電流超過一定限度時，溫度增高以致使保險絲熔斷。如果用保險絲短路電流互感器，一旦發生線路故障，容易造成保險絲熔斷，致使電流互感器開路。

七、電流互感器注意事項

變壓器差動保護用的電流互感器應該接在開關的母線側，這樣保護范圍就較大，如果接在開關的變壓器側，保護范圍較小。

1、電流互感器二次接地屬于保護接地。防止一次絕緣擊穿，二次串入高壓，威脅人身安全，損壞設備。

2、當保護和儀表公用一套電流互感器，表計有工作時，必須在表計本身端子上短接，注意別開路和別把保護短路。現在一般電流互感器二次線接到保護，后接至表計，所以表計有工作，在表計本身端子上短接后，不影響保護。

3、電壓互感器連接的是高阻抗回路，稱為高壓回路，電流互感器連接的是低阻抗回路，稱為電流回路。如果電流回路接于電壓互感器二次會使電壓互感器短路，造成電壓互感器保險熔斷或電壓互感器燒壞以及造成保護誤動等事故。如電壓回路接于電流互感器二次，則會造成電流互感器近似開路出現高電壓，威脅人身和設備安全。

4、檢查接頭有無過熱，有無聲響，有無異味，瓷質部分應清潔完整無破損和放電現象，注油電流互感器的油面應正常無漏油滲油現象。

5、電流互感器可能出現開路、發熱、冒煙，線圈螺絲松動，聲響異常，嚴重漏油油面過低等異常現象。根據出現的異常情況進行判斷處理，如用試溫蠟片檢查電流互感器發熱程度，從聲響和表計指示情況辨別電流互感器是否開路等。