在电力系统和工业自动化领域，电流互感器是一种至关重要的测量和保护设备。它能够安全、精确地将一次侧的大电流按比例转换为二次侧的小电流，为计量、监测和控制提供关键信号。本文将系统性地介绍电流互感器的核心知识，助您全面掌握其原理与应用。
一、 基本原理与结构
电流互感器基于电磁感应原理工作，其核心结构与变压器类似，主要由闭合铁芯和绕组构成。一次绕组串联在被测电路中，流过一次电流（I1）；二次绕组则连接测量仪表或保护装置，输出二次电流（I2）。理想状态下，一、二次电流之比与绕组匝数成反比，即 I1/I2 = N2/N1 = K（变比）。因此，通过测量标准化的二次电流（通常为5A或1A），即可间接得知一次侧的大电流值，实现了电气隔离，保障了人员和设备安全。
二、 主要类型与特点
根据用途、结构和工作原理，电流互感器主要分为以下几类：
- 测量用电流互感器：用于电能计量和运行参数监测。其核心要求是在正常工作电流范围内具有高精度，但在系统发生过载或短路时，铁芯应趋向饱和以保护后端仪表。
- 保护用电流互感器：用于继电保护装置。它更注重在系统故障时（出现数倍甚至数十倍额定电流）仍能保持一定的线性度，准确传递故障电流信号，确保保护装置可靠动作。
- 按绝缘介质分类：
- 干式：采用环氧树脂等浇注绝缘，结构简单，适用于中低压场合。
- 油浸式：绝缘和散热性能好，常用于高压系统。
- 气体绝缘（如SF6）：用于超高压、特高压领域。
- 按安装方式分类：贯穿式（母线穿孔式）、支柱式、套管式等，适应不同的安装空间和接线需求。
三、 关键参数与技术指标
选择和使用电流互感器时，必须关注以下核心参数：
- 额定变比：如 100/5A，表示一次额定电流100A时，二次输出5A。
- 准确级：表示误差等级。测量常用0.2、0.5、1级；保护常用5P、10P级（P表示保护）。
- 额定容量（VA）：二次回路所能承载的视在功率，决定了可接负载（导线、仪表）的总阻抗。
- 额定短时热电流与动稳定电流：表征互感器承受短路电流热效应和电动力冲击的能力，对保护用互感器至关重要。
- 极性：保证电流方向判断正确，通常采用“减极性”标法。
四、 应用与选型要点
- 选型步骤：
- 确定用途：明确是用于测量还是保护，或二者兼有（需双重绕组）。
- 计算参数：根据一次回路最大长期工作电流选择额定一次电流；根据负载总阻抗和仪表要求确定准确级及额定容量。
- 校验动热稳定：根据系统短路电流参数，校验互感器的动、热稳定电流是否满足要求。
- 选择类型与安装方式：依据电压等级、安装环境、空间和成本综合确定。
- 使用注意事项：
- 二次侧必须可靠接地：防止一、二次间绝缘损坏时，高压窜入二次侧危及安全。
- 二次侧严禁开路：开路时，一次电流全部成为激磁电流，导致铁芯严重饱和、过热，并在二次绕组感应出危险的高电压，可能击穿绝缘，危及人身和设备安全。如需拆换仪表，必须先将二次侧短接。
- 注意连接极性：特别是用于差动保护、功率计量时，极性接反会导致功能错误。
五、 常见问题与维护
- 异常声响或过热：可能由内部松动、过载或二次开路引起，需立即检查。
- 误差超差：长期运行后，铁芯特性可能变化，需定期校验。
- 绝缘劣化：特别是油浸式互感器，需定期检测绝缘油性能和介质损耗。
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电流互感器作为电力系统的“感官神经”，其正确选型、安装与维护是保障系统安全、稳定、经济运行的基础。深入理解其工作原理和技术特性，严格遵循操作规程，方能充分发挥其效能，为智能电网和工业自动化提供可靠的数据支撑与安全屏障。希望这份整理能为您的工作和学习提供清晰的指引。
