電流傳感器的作用

電流傳感器是一種檢測設(shè)備，可以感知被測電流的信息，并且可以將檢測到的和感知到的信息轉(zhuǎn)換為符合某些標(biāo)準(zhǔn)的電信號或根據(jù)某些規(guī)則輸出其他所需形式的信息，從而滿足信息傳輸，處理，存儲的要求，顯示，記錄和控制要求。電流互感器包括霍爾電流傳感器，羅柯夫斯基電流傳感器和專用于變頻功率測量的AnyWay變頻功率傳感器。
電流傳感器過載：當(dāng)發(fā)生電流過載時，初級電流仍會增加到測量范圍之外，并且過載電流的持續(xù)時間可能會很短，并且過載值可能會超過傳感器的允許值。過載電流值傳感器一般被測量出來。當(dāng)電流傳感器投入生產(chǎn)時，移位電流已調(diào)整到最小，但是當(dāng)傳感器離開生產(chǎn)線時，將產(chǎn)生一定量的補(bǔ)償電流。產(chǎn)品技術(shù)文檔中提到的精度已考慮到偏移電流增加的影響。電流傳感器產(chǎn)品很多，并且每個傳感器的外觀結(jié)構(gòu)和尺寸都不同。
電流傳感器需要測量的電流應(yīng)接近傳感器的標(biāo)準(zhǔn)額定IPN，并且不應(yīng)有太大差異。如果條件有限，則只有一個傳感器具有較高的額定值，并且要測量的電流值遠(yuǎn)低于額定值。為了提高測量精度，可以將一次導(dǎo)線纏繞幾圈，使其接近額定值。

    電流互感器適用于需要測量一相電流或三相負(fù)荷平衡，測量一相就可知道三相的情況，大部分接用電流表。

    電流互感器能夠及時準(zhǔn)確了解三相負(fù)荷的變化情況，多用在變壓器差動保護(hù)接線中。只使用三相完全星形接線的可在中性點直接接地系統(tǒng)中用于電能表的電流采集。三相電流互感器接線方式不僅能反應(yīng)各種類型的相間短路，也能反應(yīng)單相接地短路，所以這種接線方式用于中性點直接接地系統(tǒng)中作為相間短路保護(hù)和單相接地短路的保護(hù)。

    常見的電流互感器，用A、C相的合成電流形成反相的B相電流。二相電流互感器接線方式能反應(yīng)相間短路，但不能完全反應(yīng)單相接地短路，所以不能作單相接地保護(hù)。這種接線方式用于中性點不接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)作相間短路保護(hù)。

    電流互感器也可以應(yīng)用于三相三線制電路中，中性點不接地，也無中性線，這種接線的優(yōu)點是不但節(jié)省一塊電流互感器，而且也可以用一塊繼電器反映三相電路中的各種相間短路故障，亦即用少的繼電器完成三相過電流保護(hù)，節(jié)省投資。

    大型數(shù)據(jù)中心供電的任何故障都可能給業(yè)主和客戶帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失或者災(zāi)難性的后果，因此，數(shù)據(jù)中心能否可靠運(yùn)營的關(guān)鍵之一是IT設(shè)備的不間斷供電。在保證不間斷供電的前提下，不斷提升不間斷供電架構(gòu)的可靠性，是數(shù)據(jù)中心用戶一直以來的核心需求。

    為了使不間斷供電系統(tǒng)始終保持高效的運(yùn)作，在上述電能轉(zhuǎn)換過程中，在AC輸入和DC鏈路以及最后的AC輸出等諸多環(huán)節(jié)上都會需要電流傳感器去監(jiān)測輸入輸出的電壓或者電流。通常作為電壓源輸出的UPS設(shè)備都會具備抗瞬時的輸出短路能力，這需要UPS的控制單元能夠?qū)敵鲭娏鞯臋z測做出快速響應(yīng)，因此作為檢測環(huán)節(jié)的電流傳感器，對于響應(yīng)時間的參數(shù)要求，也應(yīng)當(dāng)在考慮范圍之內(nèi)，否則就可能造成保護(hù)的延遲失調(diào)。

    影響電能主要因素如下：1.根據(jù)監(jiān)測的電壓值或者電流值去判斷當(dāng)前電網(wǎng)或者負(fù)載的狀態(tài)然后決定UPS需要哪種模式工作；2.根據(jù)監(jiān)測的電壓值或者電流值去進(jìn)行精準(zhǔn)的閉環(huán)控制，以滿足苛刻負(fù)載的要求。

    用在UPSAC輸入端的電流傳感器在選型時主要依照原邊電流為正弦波去考慮，再按照設(shè)計的過載系數(shù)和紋波系數(shù)去確定電流傳感器的最大可量測峰值范圍即可。另外，需要特別注意的是，在UPSAC輸入和AC輸出端，針對于電流傳感器的選型需要根據(jù)不同的應(yīng)用特性加以區(qū)分。

    選擇一款合適的電流傳感器對于數(shù)據(jù)中心不間斷電源的整體性能提升至關(guān)重要，從而保證設(shè)備的高效運(yùn)行。

    什么叫電壓互感器反充電?對保護(hù)裝置有什么影響?

    通過電壓互感器二次側(cè)向不帶電的母線充電稱為反充電。如220kV電壓互感器，變比為2200，停電的一次母線即使未接地，其阻抗(包括母線電容及絕緣電阻)雖然較大，假定為1MΩ，但從電壓互感器二次測看到的阻抗只有1000000／(2200)2=0．2Ω，近乎短路，故反充電電流較大(反充電電流主要決定于電纜電阻及兩個電壓互感器的漏抗)，將造成運(yùn)行中電壓互感器二次側(cè)小開關(guān)跳開或熔斷器熔斷，使運(yùn)行中的保護(hù)裝置失去電壓，可能造成保護(hù)裝置的誤動或拒動。

    什么叫電流互感器的接線系數(shù)?接線系數(shù)有什么作用?

    通過繼電器的電流與電流互感器二次電流的比值叫電流互感器的接線系數(shù)，即Kc=Ik／I2式中

    Ik--流人繼電器中的電流；12--流人電流互感器的二次電流；

    接線系數(shù)是繼電保護(hù)整定計算中的一個重要參數(shù)，對各種電流保護(hù)測量元件動作值的計算，都要考慮接線系數(shù)。

    零序電流互感器的安裝：

    1.發(fā)生單相接地時，接地電流不僅在地中流過，也可能沿著電纜外皮流過。為了防止區(qū)外單相接地故障時裝置誤動作，電纜頭接地線應(yīng)穿過零序電流互感器再接地。

    2.電纜頭和零序電流互感器的支架應(yīng)用絕緣物可靠隔離。

    電壓傳感器是一種能感知被測電壓，一定時間內(nèi)將獲得的電壓轉(zhuǎn)換成直流電流、直流電壓并隔離輸出模擬信號或數(shù)字信號的傳感器。

    電壓傳感器精度高，響應(yīng)快，線性好，頻帶寬，過載強(qiáng)和不損失測量能量等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于電力、電子、逆變裝置、開關(guān)電源、交流變頻調(diào)速等諸多領(lǐng)域。

    電壓傳感器是一種將被測電量參數(shù)轉(zhuǎn)換成直流電流、直流電壓并隔離輸出模擬信號或數(shù)字信號的裝置。電壓電流傳感器用于測量電網(wǎng)中波形畸變較嚴(yán)重的電壓或電流信號，也可以測量方波，三角波等非正弦波形。

    電壓傳感器的輸出信號是副邊電流IS，它與輸入信號成正比，IS一般很小，只有100~400mA；電壓傳感器的工作原理霍爾電壓傳感器：霍爾電壓傳感器是一種利用霍爾效應(yīng)，將原邊電壓通過外置或內(nèi)置電阻，將電流限制在10mA。

    霍爾電壓傳感器是一種特殊的原邊多匝的霍爾閉環(huán)傳感器，使輸出信號與被測量電壓成比例關(guān)系，霍爾電壓傳感器主要包括初級線圈、磁環(huán)、次級線圈、放大電路及與初級線圈串聯(lián)的限流電阻R。

    電流互感器變比的選擇，首先應(yīng)考慮額定工況下測量儀表的指示精度和滿足保護(hù)裝置額定輸入電流及工作精度的要求。例如，當(dāng)保護(hù)裝置的額定輸入電流為5A時，在正常工況下，測量級的電流互感器二次輸出電流應(yīng)在1~4.5A之間比較合理。如果太小，（如小于0.5A）就不合理了。保護(hù)級的電流互感器，由于要保證在系統(tǒng)故障時不飽和，一般變比要大于測量級的電流互感器變比。

    電流互感器變比：表示一次電流與二次側(cè)電流的比值，是繼電保護(hù)整定計算及計量專業(yè)的重要參數(shù)。

    電流互感器計量、測量準(zhǔn)確等級：0.1、0.2、0.5等。如0.5級表示在額定工況下，電流互感器的傳遞誤差不大于0.5%。

    電流互感器準(zhǔn)確等級：目前，國內(nèi)采用的電流互感器的準(zhǔn)確度級有六個：0.1、0.2、0.5、1、3、5級。按照計量、測量類和保護(hù)類兩類討論，計量測量類需要運(yùn)行時精確測量，滿足正常負(fù)荷下測量要求，保護(hù)類在故障態(tài)時進(jìn)行保護(hù)，滿足極限情況下的要求。

    電流互感器保護(hù)準(zhǔn)確等級：一般采用P級，保護(hù)級雖然精度不如計量測量級，但具有很強(qiáng)的抗飽和能力。

    所以CT的繞組不能使用錯誤，否則容易出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，對于繼電保護(hù)部分將出現(xiàn)誤動或拒動。

　　開環(huán)霍爾效應(yīng)傳感器會使用一個磁性傳感器來產(chǎn)生一個與被感測電流成比例的電壓，然后該電壓被放大成與導(dǎo)體中電流成比的模擬信號輸出。就其結(jié)構(gòu)而言，導(dǎo)體通過鐵磁體的中心位置以集中磁場，磁傳感器則被放置在鐵磁體的間隙中。在開環(huán)架構(gòu)中，霍爾效應(yīng)電流傳感器IC對于溫度的任何非線性和靈敏度漂移都可能產(chǎn)生誤差。

　　閉環(huán)傳感器使用由電流傳感器IC主動驅(qū)動的線圈來產(chǎn)生一個與導(dǎo)體中電流相反的磁場。霍爾傳感器總是在一個零磁場的工作點運(yùn)行。輸出信號由電阻器產(chǎn)生，該電阻器的電壓與線圈中的電流成正比。

　　環(huán)電流傳感器不僅需要鐵磁芯，還需要一個線圈和額外的高功率放大器來驅(qū)動線圈。雖然閉環(huán)電流傳感器比開環(huán)架構(gòu)更復(fù)雜，但由于系統(tǒng)僅在零磁場這一個工作點運(yùn)行，因此消除了與霍爾傳感器IC相關(guān)的靈敏度誤差。

　　與開環(huán)解決方案相比，閉環(huán)傳感器尺寸更大，需要占用的PCB空間也更多。由于閉環(huán)傳感器在驅(qū)動補(bǔ)償線圈時需要一定的電流，因而功耗較高。此外，閉環(huán)傳感器需要額外的線圈和驅(qū)動電路，價格也比開環(huán)傳感器更昂貴。

    電流互感器10%誤差的物理含義:電流互感器二次側(cè)電流與一次側(cè)的電流不成比例,二次側(cè)電流只有側(cè)電流的90%(標(biāo)幺值),另外10%(標(biāo)么值)流到了勵磁回路。

    如果能測量或計算出勵磁阻抗和二次漏抗,則容許的負(fù)載阻抗就可以得到,這兩個參數(shù)我們可以通過試驗得到,試驗可分三步進(jìn)行。

    首步:二次漏抗測量：由于現(xiàn)場測試電流互感器漏抗比較困難,一般可按經(jīng)驗公式計算,ZII-(1-3)R2,R2二次繞組內(nèi)阻,可用萬用表直按測量得到。

    第二步:勵磁阻抗測量:作電流互感器伏安特性曲線。

    電流互感器一次側(cè)開路,在二次側(cè)加電壓,開始加壓時互感端口電壓線性增加,電流(勵磁電流)很小,當(dāng)電壓加到互感器接近飽和時,互感器端口電壓變化較緩慢,電流增加特快。

    由于我們在作電流互感器的伏安特性曲線時不太可能做到電流太大,一般做到幾百毫安到幾安就可以看到拐點了,在電流較小時得到的拐點電壓可以直接取代勵磁繞組的電勢

    拐點電壓檢查10%誤差步驟:

    1.算E感E?,Z2=(1~3)R2;

    2.做電流互感器伏安特性曲線,求取拐點電壓;

    3.實測二次回路實際負(fù)載阻抗;

    4.利用上式計算最大允許短路電流倍數(shù);

    5.計算最大短路電流,并與最大允許短路電流倍數(shù)比較,得出結(jié)論。

    電流互感器的作用是：將一次回路大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的小電流(5A或1A)，從而使測量儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化，小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧，價格便宜，便于屏內(nèi)安裝；并可采用小截面電纜進(jìn)行遠(yuǎn)距離測量。

    電力系統(tǒng)中廣泛采用的是電磁式電流互感器，它的工作原理和變壓器相似。當(dāng)一次側(cè)流過電流I1時，在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，此磁通穿過二次繞組，產(chǎn)生電動勢，在二次回路中產(chǎn)生電流I2。

    電流互感器在正常工作狀態(tài)時，二次負(fù)荷電流I2所產(chǎn)生的二次磁勢對一次磁勢F1有去磁作用，因此合成磁勢F0及鐵芯中的合成磁通數(shù)值都不大。

    電流互感器在正常工作時，二次繞組不允許開路，電流互感器二次回路必須接地（只能是一點接地），其目的是為了防止當(dāng)一、二次之間絕緣被破壞時，對二次設(shè)備與人身造成危害，所以一般宜在配電裝置處經(jīng)端子接地。

    1.如果電流傳感器的二次負(fù)載阻抗超過允許的二次負(fù)載阻抗，為什么精度會下降？

    電流傳感器二次負(fù)載阻抗的大小對變流器的精度有很大影響。這是因為電流互感器的二次負(fù)載阻抗大幅增加，超過允許的二次負(fù)載阻抗時，勵磁電流的數(shù)值大幅增加，鐵芯成為飽和狀態(tài)，此時，一次電流的大部分用于供給勵磁電流，電流互感器的誤差大幅增加，因此

    2.差動保護(hù)的電流傳感器要求鐵芯的良好性和鐵芯的斷面大，為什么？

    系統(tǒng)正常工作時，或者差動保護(hù)范圍的外部短路時，差動保護(hù)兩端的變流器的電流值和相位應(yīng)該相同，差動繼電器中沒有電流流過，但實際上兩變流器的特性不完全相同，勵磁電流不同，二次電流不相等，為了降低不平衡電流，需要改進(jìn)電流互感器的結(jié)構(gòu)不飽和，或者使用損失小的特殊硅鋼板制作鐵芯，增大鐵芯截面。

    3.電流傳感器的接線系數(shù)是什么？布線系數(shù)是怎么起作用的？

    通過繼電器的電流傳感器的二次電流之比稱為變流器的配線系數(shù)，即Kc=Ik/I2式中的Ik--流人繼電器中的電流。12--流人變流器的二次電流接線系數(shù)是繼電器保護(hù)整定計算中的重要參數(shù)之一，各種電流保護(hù)測量元件的動作值的計算需要考慮接線系數(shù)。