浅谈开合式电流互感器的工作原理及应用

浅谈开合式电流互感器的工作原理及应用

开合式电流互感器是一种独特的电流互感器设计，它在不破坏原有线路结构的情况下，能够方便地进行安装和测量。本文将详细介绍开合式电流互感器的工作原理、技术参数、应用特点以及未来发展趋势。

图1 常见的电流互感器

1. 电流互感器原理

电流互感器，英文叫做“current transformer”，又叫做电流互感器。它的原理是依据电磁感应原理制成的。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中，电流互感器在工作时，它的二次侧回路始终是闭合的，因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小，电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量，二次侧不可开路。（见图2)

图2 电流互感器的原理结构图

2. 电流互感器的技术参数

在选用电流互感器时，有几个重要参数需要搞清楚，否则轻则测量、保护不准，重则烧毁互感器及其设备。主要的技术参数如下：

• 设备电压：在GB20840中规定，设备电压有≤0.66、3.6、7.2、12、17.5、24、40.5、72.5、126、252、363、550、800 KV。低压的电流互感器不可以使用在高压上，因为这个涉及到互感器的额定绝缘水平，如果低压使用在高压上面，互感器就会被击穿，导致无法工作。当然中高压互感器的成本和体积远远大于低压，所以一般也不会把高压用在低压上面。

• 互感器的准确级：表示互感器本身误差（比差和角差）的等级。电流互感器的准确度等级分为0.1 -S多种级别，用于发电厂、变电站、用电单位配电控制盘上的电气仪表一般采用0.5级或0.2级；用于设备、线路的继电保护一般不低于1级，准确级越高互感器要求越高，互感器的效果（测量精度、保护效果）越好。准确级包含两个因素，比差和角差。比值误差简称比差，一般用符号f表示，它等于实际的二次电流与折算到二次侧的一次电流的差值，与折算到二次侧的一次电流的比值，以百分数表示。角差：相角误差简称角差，一般用符号8表示，它是旋转180°后的二次电流向量与一次电流向量之间的相位差。规定二次电流向量超前于一次电流向量8为正值，反之为负值，用分（＇）为计算单位。

• 互感器电流比：一次电流和二次电流的匝比，如：100/5A、200/5A、1000/1A等一般匝比越多，互感器的准确级就越高。一般低于100/5A的互感器，就要采用二次小电流来制作，如100/1A或者更低，如果非要使用5A输出，则需要增加一次匝数。

• 额定容量：额定二次电流通过二次额定负荷时所消耗的视在功率。额定容量可以用视在功率VA表示，也可以用二次额定负荷阻抗Ω表示。

3. 开合式电流互感器的作用

图3 我公司开合式电流互感器在客户现场应用

开合式电流互感器又称开启式电流互感器、开口式电流互感器，英文叫做“split core current transformer”。主要应用于配电系统改造项目，可与继电器保护测量以及计量装置配套使用。由于互感器是开合式设计，所以安装方便，无须拆一次母线亦可带电操作，不影响客户正常用电。（见图3）

现在国家日益对能源管理提出要求，每个企业工厂都要管理自己的能源，其中就包含对电能源的管理、考核。开合式互感器的优点就是可以在不破坏原先的线路结构来进行自我测量，非常方便，所以使用非常广泛。

同时国家提出了新一轮的工农网改造项目计划，在工农电网的改造中必不可少的要出现电流互感器的更新和替代，所以开合式电流互感器为用户改造项目节省人力物力、财力、提有效率。

4. 开合式电流互感器与普通电流互感器的区别

那开合式电流互感器是一种独特结构的电流互感器，但是它和电流互感器在使用上又有明显的区别？

• 开合式互感器常适用于低压设备：因为开合式设计，互感器的密封性就打了折扣，所以开合式互感器常适用于低压设备，当然一些中压如10KV，35KV使用了的是绝缘电缆，如紧凑型全绝缘环网开关柜，在绝缘不受影响的情况下，亦可以使用开合式电流互感器。

• 开合式互感器一次一般为穿心：即是一次通常为一匝，多匝对于开合式互感器来说非常不便。

• 开合式互感器由于磁路已经断开，所以一般同样体积的开合式互感器准确级不如普通的电流互感器。（见图4)

图4 闭合式电流互感器和开合式电流互感器磁场示意图

5. 开合式电流互感器的安全要求

由于开合式电流互感器更多的是后期的改造项目，或者是手持测量，所以这里面就涉及到人员与互感器的互动操作，这就提出了开合式互感器的安全使用要求，互感器的国家标准GB20840目前没有对开合式互感器做过定义，所以更没有安全的要求。所以我们更多的参考《GB4793.2测量、控制和试验用电气设备的安全要求第二部分：电工测量和试验用手持和手操电流互感器的特殊要求》，目前的此标准的版本号是2008。

《GB4793.2测量、控制和试验用电气设备的安全要求第二部分：电工测量和试验用手持和手操电流互感器的特殊要求》，将目前的开合式互感器分出类来，一共分为3类，在使用时要了韶三种电流互感器的特点。否则容易发生事故。三种类型如下。

• A型电流互感器：应能在非绝缘的危险带电体上进行夹装或拆除。A型电流互感器的手持或手持部分应提供被测导体的防电击保护，在闭合的状态下，还应提供防止电线之间和回流条之间短路的保护。

由于它要求能够应用在非绝缘的危险带电体上，有可能是裸露的铜牌等，故A型电流互感器只能适用于低
A型做为附件的电流互感器（无显示电流值部分．需要配套装置）
A型具有独立测量功能的电流互感器(有显示电流值部分．比较直观．多用于电流测量)
压(1kV以下）不能应用千高压。

• B型柔性电流互感器（罗氏线圈）：B型电流互感器应能在闭合状态下提供防止电线之间或汇流条之间短路的保护，但手待或者手操部分不提供防电击保护。为避免电击危险，在使用或移动电流互感器测嚣不断电的危险带电导体时，祈提供附加保护措施。

罗氏线圈可以在不断电的情况下，进行人工操作。

• C型分裂铁心式电流互感器：C型分裂铁心式电流互感器在闭合状态下，不能提供防止电线之间或者汇流条之间短路的保护。只有在非绝缘的危险带电导体断电时，才能使用或者拆除C型电流互感器。

C型分裂铁芯电流互感器在设备断电才可以使用或拆除。

6. 开合式互感器安装注意事项

图5 我公司部分开合式安装过程

开合式电流互感器是传感器在安装使用过程中注意以下几点：

• 使用前检查标签当中的标志：这个符号表示不能从危险导体上安装或者拆除，即是不可以带电操作；这个符号表示允许从危险导体上安装或者拆除，即是允许带电操作。

• 外观是否变形，否则将影响测试精度

• 使用前检查铁芯端面是否干净：可用干绸布擦拭（严禁沾洒情和水）（见图6)

图6 开合式铁芯端面

• 使用环境要求：远离强磁场，以免影响测试精度，使用环境温度为-25℃ ~ + 55℃相对湿度应小千80%，严禁在潮湿及有腐蚀性气体的环境中使用。

• 标准开合式互感器系列：开口位置有紧固螺丝，确定安装位置后请拧紧螺丝，以免互感器掉落。（见图7)

图7 标准开合式紧固螺丝位置

• 极性：互感器采用减极性，一次电流从Pl流入，二次电流从Sl流出。（见图8）

图8 互感器同名端示意图

• 使用过程中互感器严禁二次开路：一般二次电压输出或者罗氏线圈互感器不会产生二次高压。

• 开合式互感器在安装过程中应确保二次电路已连接完毕后方可安装互感器，以免造成电流互感器二次开路：类似6.7, 一般二次电压输出或者罗氏线圈互感器无二次高压危险。

• 互感器二次负荷严格按照要求，否则有可能造成准确级误差：如开合式互感器二次电流为5A时二次负载为2.5ΩA；如二次负载大于2.5ΩA，会影响测试精度。

• 使用过程中保持铁芯端面清洁且闭合状态良好

• 使用过程中应轻拿轻放：防止重物碰撞，以免影响精度。

7. 开合式电流互感器的发展趋势

• 小型化：小型化可以说是互感器发展的一个趋势，因为现在各种电子产品都在越做越小，如同当初CRT电视机到现在的LED、LCD的电视机，从以前的砖头手机到现在的超薄手机，都在走小型平薄化发展，所以说作为一个元器件，互感器小型化势在必行。那有人会说，互感器是个磁传导的传感器，你互感器小型化了，磁传导肯定不理想，那么你如何保证互感器的准确级呢？那么就要讲互感器的下一个趋势，一致化。

• 一致化：我们知道互感器起到的作用就是一个优良的传感器，它的作用就是传递信号，把一次侧的电压或者电流信号传递给二次侧，在补偿技术不发达的昨天，我们要求互感器有足够的准确级以减少后面的补偿难度。但在补偿技术很发达，你的准确级差一点，甚至线性度差一点，但是我的补偿技术完全可以将其补回来。那大家肯定要说，那互感器不是很简单，随便做做，反正连准确级都不要了。不是这样的，你一个互感器补偿回来了，假如你100台1、000台互感器呢，如果每个互感器之间误差很大，工程师岂不是每台都需要补偿，这样还不要累死，所以说这就涉及到互感器的一致性，保证互感器的一致性，工程师只要补偿一个互感器数据，其余都通配。这样就大大减轻了互感器补偿的工作蛊。

当然这个目前来说还不能够完全做到，因为现在的磁芯材料还不够稳定，一致性还不能完全满足要求，但是这应该互感器发展的一个趋势，就是一致化。

• 数字网络化：现在大部分的互感器都是建立在磁转化的基础上，所以二次多为模拟信号，但现在已经慢慢发展了一批电子式互感器，他们的优点是二次信号为数字式信号。其数字化输出、网络化接线使得电网更安全、更环保、更利千一次设备乃至整个输配电系统的智能化。所以数字网络化是互感器未来的一个趋势。

8. 安科瑞开合式电流互感器介绍

• AKH-0.66/K开口式电流互感器：AKH- 0. 66K系列开口式电流互感器主要应用千工业中城网、农网改造项目，安装方便，无须拆一次母线，亦可带电操作，不影响客户正常用电，为用户改造项目节省人力、物力、财力，提有效率。该系列电流互感器可与继电器保护、测量以及计量装置配套使用。

• AKH-0. 66/K-Φ系列开口电流互感器：产品外形美观，安装，接线方便。专用于通讯机房300A及以下配电系统改造，可与AMC16多回路监控仪表配合使用。

注：AKH-0.66/K-P-120 X 60、K-P-160X80、K-P-200X 80外形尺寸同K-120X60、K-160X80、K-200X80

注：AKH-0.66/K-P-120 X 60、K-P-160X80、K-P-200X 80外形尺寸同K-120X60、K-160X80、K-200X80

互感器二次引出线为RV软导线，其中红色为S1,黑色为S2, S1、S2引出线标配长度为2m士10cm。

本文原文来自11467.com