电流互感器的接线方式、饱和及伏安特性，值得收藏！-四季豆

电流互感器（CT）是电力系统重要的电气设备，它承担着高、低压系统之间的隔离及高压量向低压量转换的职能。在系统的保护、测量、计量等设备的正常工作中扮演着极其重要的角色。整理了关于CT的相关知识点与大L U 3 Q [ * S {家分享，具i f w 0体内容包括以下四个方面：

1.电流互感器二@ F O + # h P次回路接线方式

2.电流互感器的饱和

3.电流互感器伏安特性

4.电流互感器回路接线错误案例分析

01N L $ ~电流互感器二次回路接线方式] Q T = B

在变电站中，常用的电流互感器二次回路接线方式有单相接线、两相星形(或不完全星形)接线、三相星形(或全星形)接线、三角形接线及和电流接线等，它们根据需要应用于不同场合。现将各种接线的特点及应用场合介绍如下。

（1）单相接线方式

单相式接线，这种接线只有一只电流互感器组成，接线简2 : { . N *单。它可以用于小电流接地系统零o o A R序电流的测量，也可以用于三相对称电流中电流的测量或过负荷保护等。

（2）两相星形接线方式

两相T J h ^星形接线，这种接线由两相电流互感器组成，与三相星形接线相比，它缺少一只电流互感器(一般为B相)，3 l ) ` Y所以I ( ! Z R又叫不完全= W S星形接线。它一般用于小电流q W `接地系统的测量和保护回路，由于该系统没有零序电流，另外一相电流可以c L F通过计算得出，所以该接线可以测量三相电流、有功功率、无功功率、电能等。反应各类相间故障，但不能完全反应接地故障。

对于小电流接地系统，不完全星形接线不但节约了一相电流互感器的投资，在同一母线的不同出线发生^ O Y h I异名相接地故障时，& ] * + W 8 Z $ T还能使跳开两条F W ~线路的几率] 0 r G 5下降了三分之二。只有当AC相接地时才\ V / j D 2会跳开两条线路，AB、BC相C l Y _接地时，由于B相没有电流互感器，则B相接地的一条线路将不跳闻。由于小接地电流系统允许单相接地运行2小时，所以这一措施能够提高供电可靠性。需要指出的是，同一母线上出线的电流互感器必须接在相同的相，否则有些故障时保护将不能动作。d i X

（3）三相星形接线方式

三相星形接线又叫全星形接线，这种接线由三只互感器按星形连接而F A e g ~ u成，相当于三只互感器公用零线。这种接线中的零线在系统正常运行时没有电流通过(3I0=0)，但该零线不能省略，否则在系统发生不对称接地故障产生3l0电流时，该电流没有通路，不但影响保护正确动作，其性x ] : P质还相当r P - F R N于电流互感器二次开路，会产生很高的开路电压。三相星形接线一般应用于大接地电流系统的测量和保护回路接线，它能反应任何一相、任何形式的电流变化。

（4）三角形接线方式

三角形接线，这种接线将三相电流S a : Z v L互感器二次绕组按极性头尾相接，像三角形，极性一定不能搞错。这种l g D l * 0 , V X接线主要用于保护二次回路的转角或滤M t *除短路电流中的零序分量。在微机形差动保护中，常常将各侧电流互感器的二次回路均接为星形，在保护装置中通过软件计算进行电流转( G i # L v k角与电流的零序分量滤除，这样就简化了接线。

（5）和电流接线方式

和电流接线，这种接线是将两组星形+ D R , o ~ [ ? 5接线并接，一般用于3/2断路器接线、, F o ` ` R ]角形接线、桥形接线的测量和保* D *护回路，用以反映两只开关的电流之和。5 r ! m ; S该接线一定要注意电流互感器二次回路三h r + 8 { T相极性的一致性及两组之间与一次接Q , U n \ C { R ^线的一致性，否则将不能准确反映一次电流。两组电流% m a W \ b ?互感器的变比还要一致，否则和电流的数值就没有意义。

在电流互感器的接线中，要特别注意其二次绕组的极性，特别是方向保护与差动保护回路。当电流互感器二次Y Z W v 5极性错误时，将会造成计量、L 7 I 4 A [ o测量错误，方向继电器指向错误动\ % \ R ; V ) |保护中有差流等，造成保护装置的误动或拒动。

02电流互感器的饱和

电流互感器饱和将导致电流测量出现偏差，影响继电保护的正确动作* i W ~ , W a，特别是l Z J i对差动保护影响较大，接下来，让我们认识一下* 6 ; [ t电流互感器饱和。

实际上，电流互感器的饱和指的是电流互J u g j P X @ _感器铁芯的饱和，因为一次. ? Y电流在铁芯上产生了磁通，缠绕在同一铁b + @芯上的A ( 3 Q i _ )二次绕组中产生电动势U=4.44f*N*B*S，式中f为系统频率；N为二次绕组匝数；S为铁芯截面积；B为铁芯中的磁通密度。在N、So a w P、f确定~ Q { & * :的情况下，当电流互感器正常工作时，铁芯磁通f - Q Z @ y &密度B很小，励磁电流I0也很小，根据电流互感器等值电路图可知，二次电流I2=I1-I0，偏差很小；当一次电流I1变得很大时，铁芯磁通密度B也很大，在电流互感器的铁芯磁通密度达到饱和点后，B随励磁电流或是磁场强度的变化不明显，二次感应电势将基本维持不变，二次电流几乎不再增加，此时励磁电流I0却显著增加，I2=I1-I0出现较大偏差，导致电流互感器出现大的传变误差。

一Y 1 o般将铁芯的饱和分成两种情况：稳态饱和V z d 6 P e * {、暂态饱和。

稳态饱和主要是因为一次电流值太大，进入了电流互感器饱和区域4 K 6 X , 7 ] +，导致二次电流不能正确的传变一次电流。稳态饱和多因电流互感器选型不合适或者短路电流过i W w 6 & h M大而引起，不V i A 0 \ W Q l会自^ ^ G U B V O行消失。

稳态饱和的谐波分量：以3、5、7次等奇次谐波为主。

暂态饱和主要是因为大量非周期分量的存在，进入了电流互感器饱和区域。暂态饱和多由衰减直流或者电流互感器剩磁引起，在暂态分量逐渐衰减后，饱和逐渐消失。

暂态饱和的谐波分量：除了3、5、7等奇次谐波，还有直流、2次等谐波。

03电流互感器伏安特性

刚刚我们了解了，在电流互感器的铁芯磁通F * R 0 = s y w密度达到饱和点后，随着一次电流I1的增大，励磁电流I0显著增加，电流互感器出现大的传变误差。那么该如何确定电流互感器的饱和点呢？

电流互感器伏安特性是指在电流互感器一b j P n 3 ? +次侧开路的情况下，在二次侧通电压U，由等值电I ` W U d H 3 e路图可知此时I0=I2，H w S r 2 & O E 3根据U=4.I * F Y 7 f # O44f*N*B*S，在N、S、f确定的情况下，U与B成正比，故U与I2的关系曲线描述的是磁通B与励磁电流I0的关系曲线，即电流互感器铁芯的磁化曲线。

根据伏安特性曲线可得出2个结论：

一I G E是得出电流互感器的10%误差曲线。施加于电流互感器二次接线端子上的额定频率的电压，若其有效值增加10%，励磁电流便增加50%，则此电压值称o ? 0 c 4 : 0为伏安特性曲线的[ + 4 % T A p # E拐点电压（饱和点）。

二是i a A g M ! x I可以判断电流互感器, C J x y是否发生匝间短路。拐点电压位置的电流互感器铁芯进入饱和状态，此时励磁电流几乎全部损耗在铁芯发热上，当电流互感器二次绕组匝` ? n ? p间短路时，在电流互T } x =感H + L Z p _器伏安特性上表现为拐点电压U有明显的下降，据此可以判断电流互感器二次绕组异常S C }。

04电流互感器回路接线f : ;错误案例分析

2007年8月5日某220kV变电站10kV新生4号线光纤分相电流差动保护动作，开关跳闸，经巡线人员检查、故障点在3 I ? z _ ! G 6新联线出口0号杆处保护人员检查两= ] Q Y . C侧保护装置，模拟区内外故障保护均反应正确，如下图所示，试分析跳闸原因。

分析：电厂侧保护人员误将计量电流互感器绕组接L ~ | D x .入保护回路。正常运行时，新生4号线负荷电流不至于造成电流互感器6 H X g O p w q V饱和，不会产生差流，即保护也不会误动9 B 3 N 3作。e E d当新联线10kV出口处发生故障时，故障电流较大{ T H {造成电厂侧的电流互感器饱和，电流互感器不能正常传变故障电流，进而产生差流，两侧光纤纵差保护动作。同时，因为ISA-353型微机保护比电磁? w N ~ l J l v k型保护动作速度快，所以13 L V0kV新生4号线保护先于10kV} 2 m &新联线跳闸。