选择电流变压器的原理和方法

一、选择电流互感器的基本原理

1. 电磁感应原理
   电流互感器基于电磁感应，将一次侧大电流按比例转换为二次侧小电流（通常为5A或1A），同时隔离高压电路，确保安全和便于测量。

2. 核心参数关系

   • 变比（K）：一次侧额定电流（I₁）与二次侧额定电流（I₂）之比，如 100A/5A。

   • 精度等级：根据用途选择（如0.5级用于计量，10P级用于保护）。

   • 额定负荷：二次侧连接的仪表和线路总阻抗需在CT允许范围内。

二、选择方法及步骤

1. 确定关键参数

• 一次侧额定电流（I₁）
  选择略大于被测电路最大长期工作电流的规格（如实际电流80A，可选100A/5A）。

• 二次侧额定电流
  通常为5A（传统仪表）或1A（长距离传输或高精度需求）。

• 额定电压等级
  需高于被测电路的电压（如10kV系统选10kV级CT）。

2. 选择精度等级

• 测量用CT：

  • 电能计量：0.2S级或0.5级。

  • 一般监测：1级或3级。

• 保护用CT：

  • 过流保护：5P或10P级（P表示保护级，数字为复合误差百分比）。

  • 差动保护：需考虑暂态特性（如TPY级）。

3. 计算额定负荷（VA）

二次侧总负荷（导线阻抗+仪表阻抗）须满足：

$$Z^{load}\le \genfrac{}{}{0ex}{}{CT额定负荷（VA）}{I^2}$$

示例：5A二次电流、10VA额定负荷的CT，允许最大负载阻抗为 $\genfrac{}{}{0ex}{}{10}{5^2}=0.4\Omega$。

4. 确定安装方式

• 贯穿式：适用于电缆或母线（无需断开电路）。

• 母线式：直接套在母线上。

• 固定式：安装在开关柜内，需接线。

5. 其他考虑因素

• 热稳定和动稳定电流：短路时CT应能承受短时热/机械冲击。

• 铁芯类型：

  • 测量用CT避免深度饱和（保护测量精度）。

  • 保护用CT需耐受饱和（如P级或TP级）。

• 环境条件：户外用需防潮、防腐蚀（如IP65防护等级）。

三、常见错误及避免方法

1. 变比过大：导致小电流时测量误差大，应选接近实际电流的规格。

2. 忽略饱和问题：保护用CT需校验饱和特性（如10%误差曲线）。

3. 二次侧开路：CT运行时二次侧严禁开路，否则会引发高压危险。

四、应用示例

• 场景：380V配电柜，负载电流70A，需电能计量。

• 选型：

  • 变比：100A/5A（预留余量）。

  • 精度：0.5级。

  • 额定负荷：5VA（假设仪表阻抗0.1Ω，导线阻抗0.15Ω，总负荷 $5^2\times (0.1+0.15)=6.25VA$，需选≥6.25VA的CT）。

通过以上步骤，可确保电流互感器安全、准确匹配应用需求。实际选型时需参考厂家手册或标准（如IEC 60044-1、GB 1208）。