在電力系統和工業自動化領域，電流互感器是一種至關重要的測量和保護設備。它能夠安全、精確地將一次側的大電流按比例轉換為二次側的小電流，為計量、監測和控制提供關鍵信號。本文將系統性地介紹電流互感器的核心知識，助您全面掌握其原理與應用。
一、 基本原理與結構
電流互感器基于電磁感應原理工作，其核心結構與變壓器類似，主要由閉合鐵芯和繞組構成。一次繞組串聯在被測電路中，流過一次電流（I1）；二次繞組則連接測量儀表或保護裝置，輸出二次電流（I2）。理想狀態下，一、二次電流之比與繞組匝數成反比，即 I1/I2 = N2/N1 = K（變比）。因此，通過測量標準化的二次電流（通常為5A或1A），即可間接得知一次側的大電流值，實現了電氣隔離，保障了人員和設備安全。
二、 主要類型與特點
根據用途、結構和工作原理，電流互感器主要分為以下幾類：
- 測量用電流互感器：用于電能計量和運行參數監測。其核心要求是在正常工作電流范圍內具有高精度，但在系統發生過載或短路時，鐵芯應趨向飽和以保護后端儀表。
- 保護用電流互感器：用于繼電保護裝置。它更注重在系統故障時（出現數倍甚至數十倍額定電流）仍能保持一定的線性度，準確傳遞故障電流信號，確保保護裝置可靠動作。
- 按絕緣介質分類：
- 干式：采用環氧樹脂等澆注絕緣，結構簡單，適用于中低壓場合。
- 油浸式：絕緣和散熱性能好，常用于高壓系統。
- 氣體絕緣（如SF6）：用于超高壓、特高壓領域。
- 按安裝方式分類：貫穿式（母線穿孔式）、支柱式、套管式等，適應不同的安裝空間和接線需求。
三、 關鍵參數與技術指標
選擇和使用電流互感器時，必須關注以下核心參數：
- 額定變比：如 100/5A，表示一次額定電流100A時，二次輸出5A。
- 準確級：表示誤差等級。測量常用0.2、0.5、1級；保護常用5P、10P級（P表示保護）。
- 額定容量（VA）：二次回路所能承載的視在功率，決定了可接負載（導線、儀表）的總阻抗。
- 額定短時熱電流與動穩定電流：表征互感器承受短路電流熱效應和電動力沖擊的能力，對保護用互感器至關重要。
- 極性：保證電流方向判斷正確，通常采用“減極性”標法。
四、 應用與選型要點
- 選型步驟：
- 確定用途：明確是用于測量還是保護，或二者兼有（需雙重繞組）。
- 計算參數：根據一次回路最大長期工作電流選擇額定一次電流；根據負載總阻抗和儀表要求確定準確級及額定容量。
- 校驗動熱穩定：根據系統短路電流參數，校驗互感器的動、熱穩定電流是否滿足要求。
- 選擇類型與安裝方式：依據電壓等級、安裝環境、空間和成本綜合確定。
- 使用注意事項：
- 二次側必須可靠接地：防止一、二次間絕緣損壞時，高壓竄入二次側危及安全。
- 二次側嚴禁開路：開路時，一次電流全部成為激磁電流，導致鐵芯嚴重飽和、過熱，并在二次繞組感應出危險的高電壓，可能擊穿絕緣，危及人身和設備安全。如需拆換儀表，必須先將二次側短接。
- 注意連接極性：特別是用于差動保護、功率計量時，極性接反會導致功能錯誤。
五、 常見問題與維護
- 異常聲響或過熱：可能由內部松動、過載或二次開路引起，需立即檢查。
- 誤差超差：長期運行后，鐵芯特性可能變化，需定期校驗。
- 絕緣劣化：特別是油浸式互感器，需定期檢測絕緣油性能和介質損耗。
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電流互感器作為電力系統的“感官神經”，其正確選型、安裝與維護是保障系統安全、穩定、經濟運行的基礎。深入理解其工作原理和技術特性，嚴格遵循操作規程，方能充分發揮其效能，為智能電網和工業自動化提供可靠的數據支撐與安全屏障。希望這份整理能為您的工作和學習提供清晰的指引。
