二次设计学堂 / 模块 05 · 测量与计量 CT/VT
模块 05 · 核心系统设计

测量与计量(CT / VT)核心 · 深水区

几千安的电流、上万伏的电压,不能直接接仪表和继电器。互感器(CT/VT)就是"翻译官":把大信号变成标准小信号(5A/1A、100V),同时把二次设备与高压隔离。本节讲清原理、精度等级、极性与"一点接地"铁律。

1 互感器的两个任务

🔢
变换

数值变换

大电流→1A/5A,高电压→100V(或 100/√3 V),供仪表、继电器、电能表使用。

🛡️
隔离

电气隔离

二次设备与高压一次系统完全隔离,保护设备与人身安全。

三条铁律① CT 二次侧绝对禁止开路(开路→感应千伏高压,击穿设备、危及人身);② VT 二次侧绝对禁止短路(短路→烧毁绕组);③ 二次回路 只能一点接地

2 精度等级:计量 vs 保护,各用各的铁芯

CT/VT 在间隔中的接线
图:计量与保护用不同铁芯;二次回路一点接地

计量与保护对铁芯的要求相反:计量要"额定及以下也准",保护要"大故障电流时不过饱和"。所以一台 CT 往往有多个独立二次绕组

用途典型等级含义 / 设计要点
计费计量 CT0.2S / 0.5S1% 额定电流下仍准(S 级宽量程),用于电费结算
一般计量 CT0.5 / 1盘表、非计费测量
保护 CT5P20 / 10P20× 额定下复合误差 ≤5%,故障时线性不饱合,继电器"看得见"
差动/距离 CTPX(原 X 级)按拐点电压 Vk、励磁电流、绕组电阻定,不标 ALF
保护 VT3P / 6P供距离/过流保护电压,含电压因数(如 1.2 连续 / 1.5 短时)
计量 VT0.2 / 0.5盘表、电能质量
选型大坑只写"Class 0.5 CT"是不完整的——必须同时写清精度等级 + 额定负担(VA)。负担(电缆+仪表阻抗)超标 → CT 饱和 → 计量偏读、保护误动/拒动。
标准与等级CT/VT 的精度与试验遵循 IEC 61869 系列已取代旧版 IEC 60044,英国采用其 BS EN 版本):IEC 61869-1:2023 通用要求、IEC 61869-2:2012 电流互感器、IEC 61869-3 电磁式电压互感器。计量类等级:0.1 / 0.2 / 0.2S / 0.5 / 0.5S / 1 / 3 / 5;保护类:5P(复合误差≤5%)、10P(≤10%)、PX(按拐点电压 Vk 定义,用于高阻抗 REF)、以及带剩磁控制的 5PR / 10PR。保护 CT 以复合误差作为 ALF 下的判定准则,并关注 ALF(精度限值系数)FS(仪表保安系数)

3 极性、负担与一点接地

极性(P1/S1,减极性)

CT 标 P1→S1 为减极性:P1 接电源侧、S2 接负载侧。极性接反,差动保护会误动、电能表会倒走。现场用"干电池+指针表"做"通电瞬间偏转"极性试验核对。

额定负担与 ALF

精度只在规定 VA 范围内有效。选型时算实际二次负荷(电缆阻抗+仪表),应在额定负担的 25%~100% 之间;保护 CT 还要保证 ALF(精度限值系数)覆盖最大故障电流。

一点接地(铁律)

二次回路必须在一点且仅一点接地:防止高低压击穿时高压窜入二次侧伤人或损设备;若有两点接地,地电位差会形成环流,干扰测量甚至导致保护误动。

类比互感器像"隔离变压器":一边是高压大海,一边是低压小溪。接地是给小溪"仅一个安全泄洪口"——开两个口,两边水位差就会把水搅浑(环流)。

4 在间隔里怎么接?

以一个间隔为例:三相各装 CT(每相互感器的保护绕组 5P20 给保护 IED,计量绕组 0.2S 给电能表);VT(保护 3P / 计量 0.2)取电压。所有二次绕组在同一接地点接地,再分别引到保护屏与计量屏。这样保护看故障、电表管算钱,互不拖累。

设计交付CT/VT 选型要点要写进设备清册与定值单:变比、精度等级、额定负担、VT 电压因数、PX 的 Vk/Imag/Rct。模块 10 会落到具体数字。

✍️ 主动回忆 · 自测

🧠 主动回忆 1
运行中 CT 二次侧开路会有什么严重后果?
A 只是测量不准
B 铁芯深度饱和,感应千伏级高压,击穿设备、危及人身
C 断路器跳闸
D 接地网烧毁
解析:CT 正常工作近似短路。二次侧开路后,一次电流全变励磁电流,铁芯剧饱和,二次感应出危险高电压,必须严禁开路、检修先短接。
🧠 主动回忆 2
保护用 CT 标 "5P20",其中 20 表示什么?
A 20 倍额定电流下误差 ≤5%
B 精度 5%、容量 20VA
C 精度限值系数 ALF=20(20×额定下复合误差≤5%)
D 20A 二次额定
解析:5P20 含义:保护类、复合误差≤5%、精度限值系数 20——即 20 倍额定电流内仍线性,继电器看得见故障电流。仅写"5P"不完整,须带 ALF。
🧠 主动回忆 3
为什么二次回路必须"一点接地"而不能两点接地?
A 两点接地会浪费电缆
B 两点接地时地电位差形成环流,干扰测量甚至导致保护误动
C 规范要求接地越多越危险
D 防止 CT 开路
解析:一点接地是为防高压窜入;若再有第二个接地点,两地电位差会在二次回路产生环流,污染测量、可能引保护误动。故严格一点接地。
本模块关键英文术语 (Key English terms)

CT / VT 电流/电压互感器 · IEC 61869 CT/VT 标准(取代 IEC 60044) · Accuracy class 0.2S/0.5S/5P20 精度等级 · Class X / PX 高阻抗 REF 用 · ALF 准确限值系数 · FS 仪表保安系数 · Composite error 复合误差 · Burden 负担 · Polarity 极性 · One-point earthing 一点接地

电气二次设计学堂 · 模块 05 · 依据 IEC 61869 系列编制 · 仅供学习参考