电流传感器依据测量原理不同,主要可分为:电磁式电流互感器、电子式电流互感器、分流器等。电流互感器的作用就是将输电线路上的一次大电流数值按一定比例关系转化成小电流,以便后续用仪表可以直接测量。长期以来,传统的电磁式电流互感器 CT 在电流测量和继电保护等方面一直处于主导地位,经过不断的研究和发展,其测量精度可以达到千分之几,甚至可以达到更高,其主要优点还包括:输出容量大、可靠性高、稳定性强,并且能够长期稳定运行。但是随着电力设备负载不断增大,因此,电力系统传输的电力容量不断增大,电压等级也不断提高,传统的电磁式电流互感器 CT 会暴露出一些缺点:
(1)易燃易爆,对绝缘技术的要求提高。随着电网电压等级的不断提高,互感器的绝缘问题日益严重,绝缘等级随着电压等级的升高而不断升高,原有的空气绝缘、气体绝缘、油纸绝缘等方式已经不能满足目前超高压设备的绝缘要求,需要寻找新的绝缘方式解决绝缘问题。
(2)成本高。采用新的绝缘方式以满足其绝缘要求,势必会使生产成本大幅增加,也使其体积增大,运输成本也会增加。
(3)存在磁饱和问题。传统电磁式电流互感器存在铁芯,电网电压等级不断提高,短路电流数值也会不断加大,在过大的短路电流或非周期性电流的影响下,互感器铁芯会出现磁饱和,使输出波形严重失真,引起很大的暂态误差,不能正确的反映电流的增加,限制了其测量范围。若铁心中有剩磁通,更会引起输出信号严重畸变,甚至会造成严重后果。
(4)对二次侧要求严格。二次侧负荷开路会导致高电压,对人员或设备造成伤害;二次侧负荷过大,数值和相角误差就会增大,测量不准确;
(5)增加了中间转换环节。二次输出的电流一般为 1A 或 5A 的电流信号,需经过电流变换器转化成小电流信号,便于后续输入到微机测量或保护装置中,因此增加了一个中间环节,使设备更复杂;
除此之外,电磁式电流互感器还有抗干扰能力差、漏油污染环境、维护工作量大等缺陷。上述问题说明,传统的电磁式电流互感器已经难以满足现代电力系统的发展需要,难以满足电力线路故障测距的传感需求,寻求新型电子式电流互感器已势在必行。
与传统的电磁式电流传感器相比,电子式电流互感器没有铁芯,不存在铁磁饱和,传输频带范围宽,尺寸小、重量轻、输出容量小,是今后电流传感器的发展方向。电子式电流互感器的分类方法有很多,大致可以分为两类:
(1)按原理分类
根据IEC 和GB/T 双重标准,电子式电流互感器可以分为以下几类:带铁心的低功率电流互感器(LPCT):如果有大电流流过高压母线,该互感器改善了设备的饱和性能,减少有源电路的用电量,使得测量范围增宽。测量全偏移短路电流和过电流时,提高了测量结果的精确度。光学电流互感器:被测电压采用光纤进行传输,输出的电压值与被测电流值之间是线性关系。光波调制可以分成几类,即偏振调制、波长调制、相位调制和强度调制。空心电流互感器:又称电子式电流互感器,它的相对磁导率和空气的一样,这是罗氏线圈和铁心线圈的不同之处。
(2)按供电与否分类
无源型电子式互感器:高压端测量系统不需要供电设备。它是通过电压分压器、电阻分压或者单个电容来测量电压的。有源型电子式互感器:高压端测量系统需要供电装置。通常用电磁式互感器、罗氏线圈、分流器作为高压被测母线电流的传感头部分。其测量结果精度高,并且互感器有很高的性价比,输出稳定。