1.電流互感器的基本原理

　　1.1電流互感器的基本等值電路

　　電流互感器的一次繞組和二次繞組繞在同一個磁路閉合的鐵心上.如果一次繞組中有電流流過,將在二次繞組中感應出相應的電動勢.在二次繞組為通路時,則在二次繞組中產生電流.此電流在鐵心中產生的磁通趨于抵消一次繞組中電流產生的磁通.在理想條件下,電流互感器兩側的勵磁安匝相等,二次電流與一次電流之比等于一次繞組與二次繞組匝數比。

　　即：IpN1=IsN2

　　Is=Ip×N1/N2=Ip/Kn

　　1.2.電流互感器極性標注電流互感器相關知識

　　電流互感器采用減極性標注的方法，即同時從一二次繞組的同極性段通入相同方向的電流時，它們在鐵芯中產生的磁通方向相同。當從一次繞組的極性端通入電流時，二次繞組中感應出的電流從極性端流出，以極性端為參考，一二次電流方向相反，因此稱為減極性標準。

　　由于電流方向相反，且鐵心中合成磁通為零。因此得下式：電流互感器相關知識

　　N1Ip-N2Is=0(本來勵磁安匝的和為零，但考慮到兩個電流的流動方向相對于極性端不同，因此兩者為減的關系)。

　　推出：Is=N1/N2*Ip

　　可見，一二次電流的方向是一致的，是同相位的，因此我們可以用二次電流來表示一次電流(考慮變比折算)。這正是減極性標注的優點。

　　1.3.電流互感器的誤差

　　在理想條件下，電流互感器二次電流Is=Ip/Kn，不存在誤差。但實際上不論在幅值上(考慮變比折算)和角度上，一二次電流都存在差異。這一點我們可以在圖1中看到。實際流入互感器二次負載的電流Is=Ip/Kn-Ie，其中Ie為勵磁電流，即建立磁場所需的工作電流。這樣在電流幅值上就出現了誤差。正常運行時勵磁阻抗很大，勵磁電流很小，因此誤差不是很大經常可以被忽略。但在互感器飽和時，勵磁阻抗會變小，勵磁電流增大，使誤差變大。考慮到勵磁阻抗一般被作為電抗性質處理，而二次負載一般為阻抗性質，因此在二次感應電勢Es的作用下，Is和Ie不同相位，因此造成了一次電流Ip=Is+Ie與二次電流Is存在角度誤差δ，且角誤差與二次負載性質有關。圖2表示了二次負載為純阻性的情況。

　　圖中，二次感應電勢Es**鐵芯中磁通Фm90度。可以近似認為勵磁電流Ie與Фm同相。Es加在Xct、Rct、Zb上產生二次電流Is。Is與Ie合成Ip。可見，圖中Is與Ip不同相位，兩者夾角即為角度誤差。

　　對互感器誤差的要求一般為，幅值誤差小于10%，角度誤差小于7度。

　　1.4.電流互感器的簡單分類

　　根據用途電流互感器一般可分為保護用和計量用兩種。兩者的區別在于計量用互感器的精度要相對較高，另外計量用互感器也更容易飽和，以防止發生系統故障時大的短路電流造成計量表計的損壞。

　　根據對暫態飽和問題的不同處理方法，保護用電流互感器又可分為P類和TP類。P(protection，保護)類電流互感器不特殊考慮暫態飽和問題，僅按通過互感器的*大穩態短路電流選用互感器，可以允許出現一定的穩態飽和，而對暫態飽和引起的誤差主要由保護裝置本身采取措施防止可能出現的錯誤動作行為(誤動或拒動)。TP(transientprotection，暫態保護)類電流互感器要求在*嚴重的暫態條件下不飽和，互感器誤差在規定范圍內，以保證保護裝置的正確動作。

　　對于其它類型的互感器，比如光互感器，電子式電流互感器等實際應用還很少，因此這里不作介紹。

　　2.電流互感器的飽和

　　前面我們講到電流互感器的誤差主要是由勵磁電流Ie引起的。正常運行時由于勵磁阻抗較大，因此Ie很小，以至于這種誤差是可以忽略的。但當CT飽和時，飽和程度越嚴重，勵磁阻抗越小，勵磁電流極大的增大，使互感器的誤差成倍的增大，影響保護的正確動作。*嚴重時會使一次電流全部變成勵磁電流，造成二次電流為零的情況。引起互感器飽和的原因一般為電流過大或電流中含有大量的非周期分量，這兩種情況都是發生在事故情況下的，這時本來要求保護正確動作快速切除故障，但如果互感器飽和就很容易造成誤差過大引起保護的不正確動作，進一步影響系統**。因此對于電流互感器飽和的問題我們必須認真對待。

　　互感器的飽和問題如果進行詳細分析是非常復雜的，因此這里僅進行定性分析。

　　所謂互感器的飽和，實際上講的是互感器鐵心的飽和。我們知道互感器之所以能傳變電流，就是因為一次電流在鐵芯中產生了磁通，進而在纏繞在同一鐵芯中上的二次繞組中產生電動勢U=4.44f*N*B*S×10-8。式中f為系統頻率，HZ;N為二次繞組匝數;S為鐵芯截面積，m2;B為鐵芯中的磁通密度。如果此時二次回路為通路，則將產生二次電流，完成電流在一二次繞組中的傳變。而當鐵芯中的磁通密度達到飽和點后，B隨勵磁電流或是磁場強度的變化趨于不明顯。也就是說在N,S,f確定的情況下，二次感應電勢將基本維持不變，因此二次電流也將基本不變，一二次電流按比例傳變的特性改變了。我們知道互感器的飽和的實質是鐵芯中的磁通密度B過大，超過了飽和點造成的。而鐵芯中磁通的多少決定于建立該磁通的電流的大小，也就是勵磁電流Ie的大小。當Ie過大引起磁通密度過大，將使鐵芯趨于飽和。而此時互感器的勵磁阻抗會顯著下降，從而造成勵磁電流的再增大，于是又進一步加劇了磁通的增加和鐵芯的飽和，這其實是一個惡性循環的過程。從圖1中我們可以看到，Xe的減小和Ie的增加，將表現為互感器誤差的增大，以至于影響正常的工作。