电流互感器二次绕组中不接负载部分接法的研究

　　摘要：本文结合工作实际，首先对电流互感器带抽头的二次绕组理论进行了分析阐述，对二次绕组中不接负载部分绕组是应该开路还是短路进行了详细探讨。
　　关键词：电流互感器；负载；二次绕组
　　1、电流互感器简介
　　电流互感器是一种专门用作变换电流的特种变压器，它由一次绕组、二次绕组、铁芯等元器件组成。电流互感器的一次、二次绕组之间有足够的绝缘以保证所有低压设备与高电压相隔离。一次绕组串接于电网线路中，线路电流就是互感器的一次电流。当线路电流变化时，通过一次、二次绕组匝数比的配置将不同的线路电流变换成较小的标准电流值传递给测量仪表、仪器或继电保护、控制装置也经常选购具有多个变比(即额定一次电流与额定二次电流存在多种比值)的电流互感器，来实现多种测量及保护监控功能的产品。
　　常用的电流互感器一般有如下3种。一为穿心式。这类电流互感器本身没有一次绕组，而是通过改变输送负荷电流的母线穿入电流互感器中的匝数，来达到改变变流比的目的。二为电流互感器本身设置有一个一次绕组，其二次侧具有多个分别绕在不同铁心上的绕组，使
　　用时根据实际所需求的变流比值，选用所需要的二次绕组，其余没有用上的二次绕组必须作短接处理。三为电流互感器设置有一个一次绕组，其二次绕组为一个分别在其适当匝数(位置)上接出若干抽头的绕组，以此来满足不同变流比的要求。
　　本文主要对多抽头电流互感器进行分析。多抽头电流互感器。这种型号的电流互感器，一次绕组不变，在绕制二次绕组时，增加几个抽头，以获得多个不同变比。它具有一个铁心和一个匝数固定的一次绕组，其二次绕组用绝缘铜线绕在套装于铁心上的绝缘筒上，将不同变比的二次绕组抽头引出，接在接线端子座上，每个抽头设置各自的接线端子，这样就形成了多个变比，此种电流互感器的优点是可以根据负荷电流变比，调换二次接线端子的接线来改变变比，而不需要更换电流互感器，给使用提供了方便。不同变比电流互感器。这种型号的电流互感器具有同一个铁心和一次绕组，而二次绕组则分为两个匝数不同、各自独立的绕组，以满足同一负荷电流情况下不同变比、不同准确度等级的需要。
　　2、二次绕组中不接负载部分接法讨论
　　电压互感器二次绕组应开路，电流互感器二次绕组应短路，这是最基本的常识，每个电气工作者都明白其中的道理。但是对于二次绕组带抽头的电流互感器，其不接负载部分二次绕组是应将其开路还应将其短路呢？按规程要求是应将其短路，为何不将其短路呢？其原因是将不接负载的部分绕组短路后，其变比误差很大。不接负载的二次绕组短路后，测量出的电流比不接负载的二次绕组开路时要小得多，可能导致保护装置不能准确动作。到底该怎么接？其接线与规程要求有出入的原因是在试验上，现在我们来分析一下电流变比试验。可以这样理解：当调压器输出的电源确定时，升流器（实质上就是变压器）的二次绕组的输出电压也就是一个定值。施加在电流互感器一次线圈W1的电压也就是一个定值。一次线圈和通过一次线圈的电流在电流互感器铁芯中产生磁通也就是一定值。该磁通通过电流互感器的二次绕组W2、W3时，在W2、W3两端产生电势。若在W3线圈两端连接电流表，则回路中就有电流。该电流通过W3时产生磁通，抵消一次绕组产生的磁通，以达到平衡。这时我们通过接在一次线圈和二次线圈中的电流表的读数，即可计算出该电流互感器的变比。若此时将连接片接上（2、3短接），接在电流互感器上的电流表上的读数会显著减小，这就是上面所说的不接负载的二次线组短接后，其二次电流要小得多的现象所在。其实这是个很正常的现象，根据回路磁势平衡原理，二次绕组产生的磁势等于一次绕组产生的磁势。即在W2开路时，IW=I1W1。当W2短路时，IW=I11W1+I22W2。由于W1=W2，则I11=I22，IW=2W1*I11或2W2*I22则此时一次侧产生的磁势是不变的，而二次侧匝数多了一倍，故只能是I11比I1小一倍。这就是在试验中不接负载部分绕组短接后，二次侧电流变小的原因所在。既然在2、3端接入电流表就有电流，是否说明在2、3端就断开时就有电压或有高电压呢？是否需要将2、3端短接呢？
　　由电磁感应定理可知，感应电势所产生的磁通是与原磁通大小相等，方向相反的。在2、3断开时，电流互感器磁路分析图的磁通Φ2与线圈W1产生的磁通Φ1是大小相等方向相反的，在铁芯中几乎没有磁通通过，只有小量的激磁Φ0磁通通过，在二次绕组W3中只有很小的感应电势或几乎没有电势。故带抽头的二次绕组其不接负载的部分绕组不必短接。这就是带抽头的二次绕组其不接负载的部分没有短接、运行多年来也没有发生二次绕组被电压击穿现象的原因。
　　也许有些同行要说，既然带抽头的二次绕组可以不短接，在运行中未发生问题，在一次电流相同、变比相同、其它参数也相同的情况下，只是由带抽头的二次绕组改成两个独立的二次绕组，其中一个绕组接负载，而另一个绕组空着，是否可行呢？若可行的话不就与规带抽头的二次绕组拆分成两个独立绕组，其不接负载的绕组也不能短接，若进行短接，其二次电流将有很大的误差，其理由与上述分析相同。这与规程的规定也不矛盾，这主要是电流互感器的结构所致。一个电流互感器只有一个二次绕组（抽头的二次绕组视为一个二次绕组），这个绕组与一次绕组处于同一个铁芯内。一台电流互感器的接线端子有多个二次绕组接线端子，其实是里面有多个单独的铁芯。即有多个电流互感器（主变的穿芯式套管电流互感器最能说明这一问题）。而单个电流互感器因其只有一个二次绕组，其二次绕组是不能开路的。若二次绕组开路，其一次绕组所产生的磁通将全部通过二次绕组，则在二次绕组的两端产和，使铁芯发热以致烧坏线圈和铁芯。
　　
　　参考文献：
　　[1][苏]B.B.阿法纳西耶夫.电流互感器[M]北京:机械工业出版社，1989.
　　[2]李庆义，许书刚.浅谈如何正确选择及使用电流互感器[J].电气开关，2005，(01)