電力系統(tǒng)中廣泛采用的是電磁式電流互感器(以下簡稱電流互感器或TA),它的工作原理和變壓器相似。

　　由于一次線圈串聯(lián)在電路中,并且匝數(shù)很少;因此,一次線圈中的電流完全取決于被測電路的負(fù)荷電流而與二次電流無關(guān)。而且電流互感器二次線圈所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小,所以正常情況下,電流互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。

　　電流互感器一、二次額定電流之比,稱為電流互感器的額定互感比,即:

　　kn=I1n/I2n

　　因?yàn)橐淮尉€圈額定電流I1n已標(biāo)準(zhǔn)化,二次線圈額定電流I2n統(tǒng)一為5(1或0.5)安,所以電流互感器額定互感比亦已標(biāo)準(zhǔn)化。k還可以近似地表示為互感器一、二次線圈的匝數(shù)比,即k = N1 /N2。式中N1、N2為一、二次線圈的匝數(shù)。電流互感器的二次側(cè)不能開路,當(dāng)運(yùn)行中電流互感器二次側(cè)開路后,一次側(cè)電流仍然不變,二次側(cè)電流等于零,則二次電流產(chǎn)生的去磁磁通也消失了。這時(shí),一次電流全部變成勵(lì)磁電流,使互感器鐵芯飽和,磁通也很高,將產(chǎn)生以下后果:

　　1. 由于磁通飽和,其二次側(cè)將產(chǎn)生數(shù)千伏高壓且波形改變,對人身和設(shè)備造成危害。

　　2. 由于鐵芯磁通飽和,使鐵芯損耗增加,產(chǎn)生高熱,會(huì)損壞絕緣。

　　3. 將在鐵芯中產(chǎn)生剩磁,使互感器比差和角差增大,失去準(zhǔn)確性。

　　所以,電流互感器二次側(cè)是不允許開路的。

　?。?）按功能：測量用電流互感器、保護(hù)用電流互感器

　　（2）按安裝地點(diǎn)：戶內(nèi)式、戶外式

　　（3）按安裝方式：穿墻式、支持式、套管式穿

　?。?）按絕緣方式：干式、澆注式、油浸式

　?。?）按一次繞組匝數(shù)：單匝式、多匝式

　　（6）按變流比：單變流比、多變流比

　　1.單相式：用于測量對稱三相負(fù)荷的一相電流。

　　2. 星形接線：用于測量三相負(fù)荷電流，以監(jiān)視 每相負(fù)荷的不對稱情況。

　　3.兩相式接線：其中一相電流表連接在回線中，回線電流等于A相與C相電流之和，即等于B相電流。

　　1.一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流完全取決于被測電路中的負(fù)荷電流，而與二次電流大小無關(guān)。

　　2.電磁式電流互感器的二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，正常情況下接近短路狀態(tài)運(yùn)行，所以，一次側(cè)電流I1等于二次側(cè)的測量電流乘以額定互感比K1。額定互感比近似等于二次側(cè)和一次側(cè)之間的匝數(shù)比Kk。

　　1）電流誤差（比誤差） fi

　　fi為二次電流的測量值I2乘以額定電流比KI所得的值KI I2與實(shí)際一次電流Il之差，以后者的百分?jǐn)?shù)表示，即

　?。?）相角誤差δi

　　相位差為旋轉(zhuǎn)180。的二次電流相量- I2，與一次電流相量 Il之間的夾角δi，并規(guī)定- I2，超前Il 時(shí)，相位差δi 為正值。

　　隨著電壓等級的提高和傳輸容量的增大,電磁式電流互感器呈現(xiàn)出以下缺點(diǎn):

　　1. 絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、造價(jià)高。隨著電壓等級的提高,采用了油紙絕緣和氣體絕緣的方式,在超高壓(UHV)下,電磁式電流互感器又采用了串級絕緣的方法。顯然,電壓等級越高,電磁式電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,制造上越來越不方便,造價(jià)也越來越高,價(jià)格幾乎隨電壓等級作三次方上升。

　　2. 測量準(zhǔn)確度無法滿足。由于一次線圈與高壓母線等電位,二次線圈在低壓側(cè)與二次低壓設(shè)備相連,兩者之間的線圈靠鐵心聯(lián)系。隨著電壓等級的提高,高、低壓之間的絕緣距離也相應(yīng)地提高。這時(shí)只能依靠增大磁路的辦法來加強(qiáng)一、二次線圈的聯(lián)系。因?yàn)闇y量誤差與互感器的平均磁路長度成正比,在增長磁路的同時(shí),測量誤差也隨之增大。傳統(tǒng)的電磁式電流互感器二次側(cè)輸出的功率較大,一般達(dá)到幾瓦,而且由于一、二次側(cè)還有直接的電磁聯(lián)系,二次側(cè)對一次側(cè)也有影響,這些因素都會(huì)影響電流互感器的測量準(zhǔn)確度。在電力系統(tǒng)中使用的測量用電流互感器的準(zhǔn)確度大多限于0.3級。在暫態(tài)故障電流情況下,非周期分量電流使鐵心飽和也會(huì)影響到測量準(zhǔn)確度。

　　3. 設(shè)備安裝、檢修不方便,維護(hù)工作量大。由于電磁式電流互感器的體積龐大,重量較重,運(yùn)輸安裝極為不便,在正常運(yùn)行時(shí)需要絕緣支架支撐,相應(yīng)地給維修帶來了不方便。對于油浸式電流互感器還要定期對絕緣油進(jìn)行化驗(yàn)、測介質(zhì)損耗和解決滲漏油等問題。

　　4. 存在潛在的危險(xiǎn)。電磁式電流互感器的一、二次之間靠電磁變換原理實(shí)現(xiàn)能量傳遞,因此一、二次之間總是存在著電磁聯(lián)系。如果二次側(cè)線圈由于某種原因出現(xiàn)了開路,一次側(cè)的大電流完全成為勵(lì)磁電流,就會(huì)在二次線圈側(cè)感應(yīng)出高電壓,危及人身、設(shè)備的安全。還存在突然性爆炸及絕緣擊穿引起單相對地短路等系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素。

　　5. 除此以外,傳統(tǒng)的電磁式電流互感器還具有鐵磁共振、磁滯效應(yīng)等不利于測量的因素。

　　(一)限制短路電流

　　在已建成中壓系統(tǒng)中可在較高一級的電壓等級中采取分列運(yùn)行的方式以限制短路電流。分列運(yùn)行后造成的供電可靠性的降低可通過備用電源自動(dòng)投入等方式補(bǔ)救。在新建系統(tǒng)中短路電流過大可采取串聯(lián)電抗器的做法來限制短路電流。

　　(二)增大保護(hù)級TA的變比

　　不能采用按負(fù)荷電流大小來確定保護(hù)級電流變比,必須用繼電保護(hù)裝置安裝處可能出現(xiàn)的最大短路電流和互感器的負(fù)載能力與飽和倍數(shù)來確定TA的變比。

　　增大了保護(hù)級TA的變比后會(huì)給繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行帶來一些負(fù)面影響,主要是不利于TA二次回路和繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行監(jiān)視。例如:在10kV系統(tǒng)中,一臺400 kVA的站用變壓器(這個(gè)容量已相當(dāng)大了),帶60%負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的電流為13.8 A,按最大短路電流核算選取的保護(hù)級電流互感器變比為600/5,則折算到二次側(cè)的負(fù)荷電流僅有0.115A。對于額定輸入電流為5A的繼電器來講,這個(gè)電流實(shí)在太小了,若發(fā)生二次回路斷線是難以監(jiān)視和判斷的。

　　(三)減小電流互感器的二次負(fù)載

　　1. 選用交流功耗小的繼電保護(hù)裝置

　　一般的電磁型的電流差動(dòng)繼電器的交流電流功耗每回路可達(dá)8VA,而微機(jī)型繼電器(如MDM-B1系列)的交流電流功耗每回路僅0.5VA,相差一個(gè)數(shù)量級,應(yīng)選用交流功耗小的繼電保護(hù)裝置。

　　2. 盡可能將繼電保護(hù)裝置就地安裝

　　TA的負(fù)載主要是二次電纜的阻抗,將繼電保護(hù)裝置就地安裝,大大縮短了二次電纜長度,減小了互感器的負(fù)擔(dān),避免了飽和。另外,就地安裝后,還簡化了二次回路,提高了供電可靠性。就地安裝方式對繼電保護(hù)裝置本身有更高的要求,特別是在惡劣氣候環(huán)境下運(yùn)行的能力和抗強(qiáng)電磁干擾的性能要好。

　　的長度很短,現(xiàn)場的電磁干擾水平又比較高,仍以選用二次額定電流為5A的互感器為好。

　　(四)采用杭飽和能力強(qiáng)的繼電保護(hù)裝置

　　1. 采用對電流飽和不敏感的保護(hù)原理或保護(hù)判據(jù)

　　例如,采用相位判別原理的繼電器比采用幅值判別原理的繼電器的抗TA飽和的性能要好,因?yàn)榧词乖趪?yán)重飽和狀態(tài),正確地恢復(fù)電流的相位還是比較容易的;又如,采用負(fù)序過電流判據(jù)比采用正相過電流判據(jù)的抗飽和性能要好,因?yàn)轱柡蜖顟B(tài)下剩余電流的負(fù)序分量相對于靈敏的負(fù)序電流整定值是足夠大的。當(dāng)然,負(fù)序電流保護(hù)存在著TA二次回路斷線時(shí)容易誤動(dòng)作、三相對稱故障時(shí)會(huì)拒動(dòng)、不易整定配合的缺點(diǎn),要增加附加判據(jù)來克服。

　　2. 用對TA飽和不敏感的數(shù)字式保護(hù)裝置

　　如前所述,瞬時(shí)值判別比平均值判別或有效值判別的抗TA飽和的性能要好。對于帶時(shí)限的保護(hù),電流的非周期分量對繼電器的動(dòng)作正確性和準(zhǔn)確性的影響不大,采用全電流判別比采用工頻分量判別的抗TA飽和性能要好。

　　3. 有效地利用電流不飽和段的信息

　　TA在電流換向后的一段時(shí)間內(nèi)不飽和,在短路開始的1/4周期內(nèi)也不飽和,可以有效地加以利用。采用快速保護(hù)判據(jù),在電流飽和前就正確地作出判斷(例如高阻抗電流差動(dòng)繼電器)是一種典型的抗TA飽和做法。采用貯能電容或無源低通濾波器對飽和電流波形進(jìn)行削峰填谷以縮小電流波形的間斷角也是一種簡單有效的辦法。

　　鑒于電子式電流互感器的優(yōu)點(diǎn),從20世紀(jì)70年代起,大部分國家就已集中精力進(jìn)行無源式電子電流互感器的研制工作,著名的公司有ABB、Trench等;近年來,各國也非常重視有源式電子電流互感器研究,特別是RITZ、ABB等公司。其中,Trench公司開發(fā)出了適用于中壓開關(guān)設(shè)備的低功率電子互感器。其產(chǎn)品符合IEC60044-8電子電流互感器標(biāo)準(zhǔn),能滿足所有測量和保護(hù)的要求,無二次回路問題,采用金屬外殼,運(yùn)行時(shí)接地。此外,還具有體積小、重量輕、環(huán)保、高可靠性等特點(diǎn)。