電流互感器（CT）的目的是生成一次電流波形的精確副本，其幅度與匝數(shù)比成比例地減小。除了進(jìn)入飽和狀態(tài)外，CT在大多數(shù)情況下都是非常可靠且精確的設(shè)備。

電流互感器如何飽和？

具有給定鐵心尺寸的電流互感器只能支持給定數(shù)量的鐵心最大磁通密度。只要磁通量密度（由CT初級(jí)電流產(chǎn)生的鐵心磁通量）保持在最大磁通量目標(biāo)值以下，磁通量的變化就會(huì)在次級(jí)電路中產(chǎn)生比率電流。

當(dāng)初級(jí)電流過高以致磁芯無(wú)法處理更多的通量時(shí)，CT就會(huì)飽和。在飽和狀態(tài)下，初級(jí)電流變化時(shí)磁通量沒有變化（因?yàn)榇判疽呀?jīng)承載了最大磁通量）。由于沒有磁通變化，因此沒有次級(jí)電流流動(dòng)。換句話說，在飽和狀態(tài)下，所有比率電流都用作勵(lì)磁電流，并且沒有電流流入連接到CT的負(fù)載。

與飽和度有關(guān)的參數(shù)

• CT磁心的橫截面：橫截面越大，飽和的機(jī)會(huì)越小。

• 用于制造型芯的鋼材的質(zhì)量和類型

• 負(fù)擔(dān)：施加到CT次級(jí)的外部負(fù)載稱為“負(fù)擔(dān)”。

電流互感器應(yīng)用注意事項(xiàng)

• CT初級(jí)電流額定值應(yīng)等于或大于相關(guān)斷路器或變壓器的最大預(yù)期電流。

• 最大次級(jí)電流不得超過ANSI C級(jí)CT額定電流的20倍（5A額定CT為100A）。

• 星形連接的CT在外部CT導(dǎo)線上產(chǎn)生額定的CT次級(jí)電流，而三角形連接的CT產(chǎn)生的電流為次級(jí)電流的1.732倍。

• 可以在給定應(yīng)用程序中使用的最高CT比率可用于獲得最佳性能。過高的CT比可能對(duì)繼電器設(shè)置有問題。

• 對(duì)于多比率CT，使用較低的抽頭會(huì)降低有效精度，并增加飽和的機(jī)會(huì)。

 電流互感器性能計(jì)算

可以使用以下方法之一估算電流互感器（CT）的性能：

1. 公式法

2. 勵(lì)磁曲線法

3. ANSI標(biāo)準(zhǔn)

公式法

公式方法使用基本變壓器方程式來計(jì)算特定故障電流值的有效磁通密度。然后將計(jì)算出的磁通密度與CT芯中使用的鋼的性能進(jìn)行比較，并確定芯是否會(huì)因該故障電流而飽和。

獲取CT磁芯的橫截面積和最大磁通密度并不容易，并且該方法僅適用于某些罕見情況。該方法不再討論。 

勵(lì)磁方式

勵(lì)磁曲線表示在初級(jí)開路時(shí)CT次級(jí)rms電壓相對(duì)于rms電流的曲線。給定CT的合理準(zhǔn)確的次級(jí)勵(lì)磁曲線可以通過將初級(jí)線圈開路并將適當(dāng)頻率的交流電壓施加到次級(jí)線圈來獲得。需要測(cè)量流入CT的電流。施加的均方根端電壓與均方根均方根電流的關(guān)系曲線近似為二次勵(lì)磁曲線。

示例1：對(duì)于給定的50：5 CT，下面提供了勵(lì)磁曲線。連接到CT的繼電器應(yīng)在60A對(duì)稱一次電流下工作。CT內(nèi)阻= 0.0332 Ω ，引線電阻= 1.25 Ω ，中繼負(fù)擔(dān)= 0.5 Ω。計(jì)算使繼電器跳閘所需的實(shí)際初級(jí)電流。

回答：

轉(zhuǎn)數(shù)= 50/5 = 10

繼電器工作于CT次級(jí)電流的60/10 = 6A

當(dāng)6A在次級(jí)電路中流動(dòng)時(shí)，壓降Vs可計(jì)算為

Vs = 6A *（0.0332Ω+1.25Ω+0.5Ω）= 10.7V

在10.7V的次級(jí)勵(lì)磁電壓下，勵(lì)磁電流I e下方的勵(lì)磁曲線約為5A。

總一次電流=（60A + 10 * 5A）= 110A

因此，僅當(dāng)初級(jí)電流為110A而不是所需的60A時(shí)，繼電器才會(huì)運(yùn)行。

可以通過選擇更高的比率CT來改善這一點(diǎn)。例如，通過選擇內(nèi)部電阻為0.064Ω的100：5 CT并保持其他所有參數(shù)不變，

轉(zhuǎn)數(shù)= 100/5 = 20

繼電器工作于CT次級(jí)電流60/20 = 3A

當(dāng)3A在次級(jí)電路中流動(dòng)時(shí)，壓降Vs可計(jì)算為

Vs = 3A *（0.064Ω+1.25Ω+0.5Ω）= 5.442V

查看勵(lì)磁圖（未顯示），次級(jí)勵(lì)磁電壓10.7V的勵(lì)磁電流I e約為0.22A。

總初級(jí)電流=（60A + 20 * 0.22A）= 64.4A

因此，如果一次電流為64.4A，繼電器將工作，而不是使用50：5 CT的情況，繼電器需要110A的一次電流才能工作。如果使用200：5 CT，則繼電器的啟動(dòng)電流將為61.6A。

對(duì)于使用勵(lì)磁曲線方法的計(jì)算，在計(jì)算中使用CT內(nèi)部繞組電阻非常重要。

例2：勵(lì)磁曲線可用于根據(jù)勵(lì)磁曲線確定CT是否足以滿足特定繼電器精度水平。這可以用一個(gè)例子來證明。考慮600：5 C100 CT。假設(shè)包括CT繞組電阻在內(nèi)的總負(fù)載為0.5Ω 。

解決方案：要檢查繼電器是否足夠，請(qǐng)首先以額定次級(jí)電流的20倍計(jì)算次級(jí)電壓。

從勵(lì)磁曲線中找到與勵(lì)磁電流10A相對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電壓。選擇10A的原因是因?yàn)?0A是100A的10％，而ANSI C電流互感器可保證10％的比率誤差，最高可達(dá)額定次級(jí)電流的20倍。因此，對(duì)于100A的次級(jí)電流，高達(dá)10A的電流可以流入磁化阻抗，而90A的電流可以流入負(fù)載，CT仍然可以滿足10％的精度要求。

根據(jù)下面的勵(lì)磁曲線，對(duì)于10A的勵(lì)磁電流，次級(jí)電壓為90V。由于90V大于計(jì)算出的50V，因此CT足以滿足繼電器精度要求。

ANSI標(biāo)準(zhǔn)

ANSI C57-13繼電器標(biāo)準(zhǔn)由兩個(gè)符號(hào)表示：字母標(biāo)記和額定電壓。例如C50，C100，C400等。

這些字母代表以下含義：

C：可以算出變壓器比例

T：變壓器比必須通過測(cè)試確定

C級(jí)電流互感器（CT）具有完整分布的繞組，因此鐵心漏磁通對(duì)比率的影響可忽略不計(jì)。C分類涵蓋套管CT，而T分類涵蓋會(huì)型變壓器。對(duì)于T類CT，漏磁通不可忽略，并且會(huì)影響比率。本文僅討論C分類的CT。