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电流互感器准确级的选择和二次负荷校验

news 2025/11/11 13:07:28

前言

电流互感器准确级的选择和二次负荷校验：

如果实际负载超过额定容量，为了满足误差要求可以采取的措施：
（1）将同一电流互感器的两个二次绕组同名端顺向串联。
（2）将电流互感器二次侧接线方式由不完全星形改为完全星形，差电流接线改为不完全星形接线。
（3）采用额定二次侧负荷较大的电流互感器或低功耗的仪表与保护设备等。
（4）选用具有多个二次绕组的电流互感器，转移部分二次侧负荷。

好的，这是一个非常专业的电气工程问题。这些措施的核心原理是：通过改变接线方式或设备选型，来降低电流互感器（CT）二次侧的实际负荷，使其不超过该准确级下的额定负荷，从而确保测量或保护的精度。

下面我们逐条详细解释这些措施的原理和效果。

核心概念回顾

电流互感器（CT）的额定容量（额定负荷）：通常用伏安（VA）表示，S_n = I_n² * Z_n，其中 I_n 为额定二次电流（通常为5A或1A），Z_n 为允许的二次回路最大阻抗（包括导线、接触电阻和所有仪表线圈的阻抗）。
准确级：定义了在额定负荷下，CT的比差和角差不得超过的限值（如0.5级，5P10等）。
问题根源：如果实际二次负荷 Z_actual 超过额定负荷 Z_n，CT的铁芯会趋于饱和，导致励磁电流增大，从而使二次输出电流失真，误差急剧增大，无法满足准确级要求。

措施逐条解释

（1）将同一电流互感器的两个二次绕组同名端顺向串联。

原理：

当一个CT有两个相同的二次绕组（如两个1S1-1S2绕组）时，将它们顺向串联（即1S2连接到第二个绕组的1S1，从第一个绕组的1S1和第二个绕组的1S2输出），相当于将两个绕组的匝数相加。
根据变压器原理，在保持安匝平衡（I1*N1 = I2*N2）的前提下，二次绕组匝数 N2 增加，为了产生相同的二次电势 E2，所需的铁芯磁通密度 B 会降低。
磁通密度降低意味着CT更不易饱和，其等效的额定容量增大（通常可增大为单个绕组额定容量的2倍）。

效果：

优点：简单经济，充分利用现有设备。
缺点：只适用于具有多个独立二次绕组的CT。串联后，绕组的额定电流不变，但容量提升。

（2）将电流互感器二次侧接线方式由不完全星形改为完全星形，差电流接线改为不完全星形接线。

原理：

这一条的核心是改变回路接线，从而改变流经公共导线的电流，减小其在连接导线上的压降。
不完全星形（V形接线）改为完全星形（Y形接线）：
- 不完全星形接线通常用于测量三相三线平衡系统的相电流，其公共导线中流回的是 I_a + I_c = -I_b。
- 当B相负荷较大时，公共导线上的电流压降会影响A、C相CT的负荷。
- 改为完全星形后，三相电流各自形成独立回路，中性线电流理论上为零。这样，每相CT的二次负荷只计算其自身回路的阻抗，相互不影响，有效降低了每相的实际负荷。
差电流接线（如用于差动保护）改为不完全星形：
- 差电流接线方式下，CT的二次负荷是差动继电器线圈阻抗与连接导线阻抗之和。
- 改为不完全星形接线后，电流流经多个继电器线圈，其阻抗连接方式发生变化，通常可以降低单台CT所承担的总负荷。

效果：

通过优化接线方式，直接降低了计算阻抗值 Z_actual。

（3）采用额定二次侧负荷较大的电流互感器或低功耗的仪表与保护设备等。

原理：

治本之策。直接从设备选型上解决问题。
选用更大额定容量的CT：这是最直接的方法。如果原CT是15VA，就换成30VA或50VA的。这样，同样的实际负荷 Z_actual，对于额定容量更大的CT来说，其负荷率就降低了，远未达到其饱和点。
选用低功耗的仪表和继电器：现代电子式和微机型仪表的线圈功耗（通常只有0.1~0.5VA）远低于老式的电磁式仪表（可能高达3~5VA）。将旧设备更换为低功耗设备，可以显著减小整个二次回路的总负荷。

效果：

最有效、最可靠的解决方案，但可能涉及设备采购和更换成本。

（4）选用具有多个二次绕组的电流互感器，转移部分二次侧负荷。

原理：

分工与专精。一个CT有多个二次绕组（如1个用于测量，1个用于保护，甚至更多）。
每个绕组都有其独立的额定容量和准确级。可以将不同的负荷（如计量仪表、测控装置、保护装置）合理地分配到不同的二次绕组上。
例如，将要求高精度的计量负荷单独接在0.2S级的绕组上，而将负荷较大但对精度要求稍宽的保护设备接在10P级的绕组上。这样，单个绕组所承担的负荷就被分散了，避免了所有负荷都加在一个绕组上导致其过载。

效果：