互感器（Instrument transformer ） ，是实现电气一、二次系统互相联络的一次设备。互感器将一次系统的高电压、大电流转变为低电压、小电流，供二次系统的测量仪表、 继电保护 和自动装置等设备使用。既是 电力系统 中一次系统与二次系统间的联络元件，同时也是隔离元件。互感器分为 电流互感器 和 电压互感器 ，电流互感器又分为电磁式和电容式，电压互感器也分电磁式、霍尔式以及光电式等类型。 互感器主要包括铁芯、一次 绕组 和二次绕组等结构。
互感器的工作原理与变压器类似，基于 电磁感应 现象，使用时其一次 电感线圈 直接串接于一次电路中，匝数很少，电流互感器的电流大小完全取决于被测线路中负荷电流的大小，与二次线圈的电流大小无关，而电压互感器本身的 阻抗 很小。一旦副边发生 短路 ，电流将急剧增长而烧毁 线圈 。
互感器最早可以追溯到19世纪英国物理学家 (Michael Faraday）发现的电磁感应现象，为互感器的发明奠定了基础。 1885年，美国发明家和工程师乔治·夏伦伯格（George Shallenberger）发明了世界上第一台互感器。 2022年9月15日，由中国国网 牵头研制的世界首台量子互感器在 110千伏挂网运行。 为了规范互感器的规格和应用，众多国家也将其纳入法规的管理对象，比如最新的中国的GB1208-2016，IEC的IEC60044-8-2002互感器等。 互感器在 电力系统 中使用非常广泛，常用于电力保护、测量以及故障排除等。
历史
1831年， (Michael Faraday）发现了 电磁感应 现象，他在一个铁环上绕了两个 电感线圈 ，第一个线圈通过一个电键与电池相连接，第二个线圈则与一个电流计连接， 磁场 会在第二个线圈内感生一个电流，由电流计指示出来，这为互感器的发明奠定了基础。
1865年， 詹姆斯·麦克斯韦 (James Clerk Maxwell）出版了他的著作《 》，这本书为互感器的发展提供了更好的理论依据。在书中， 詹姆斯·麦克斯韦 提出了 电磁场 的理论，即电和磁相互作用产生了 电场 和磁场。这个理论成为了 电磁学 的基础，为 电力系统 的实际应用提供了更多的理论支持。
1885年，美国发明家和工程师乔治·夏伦伯格（George Shallenberger）发明了世界上第一台互感器，它在美国、 英国 和 欧洲 的电力系统中得到了广泛应用。
1954年中国第一台110KV互感器问世，之后中国的 高压互感器 制造技术开始迅速发展。
1986年， 美国 五大电气公司各自成立研究小组，研制了161kV等级的独立式 光纤 电流 传感器 。
1987年到1989年间，日本 公司与东芝集团合作研制了 gis 设备用的光纤互感器，实现了长时间良好的运行效果。
2002年按IEC新标准对互感器标准进行了修改并发布了新的标准号IEC60044-1《互感器》和IEC60044-2《电压互感器》。
2022年9月15日，由中国国网 国网安徽省电力有限公司 牵头研制的世界首台量子互感器在 110千伏挂网运行，标志着量子精密测量技术在电力行业的应用迈出了第一步。
原理
以常见的 电流互感器 为例，其原理接线如下图所示。
基本结构和变压器相似，其原边匝数很少，串接在被测量的电路中，因此一次电流完全取决于被测电路的负荷电流，其副边数较多与低 阻抗 的仪表或继电器的电流线困相连接。因为互感器副边负载阻抗很小，所以它实际上就相当于一个 短路 运行的变压器。
它的一、二次 额定电流 之比，叫变流比 ，其变流比的表达式为：
式中 为互感器原、副边 电感线圈 范数 ， 为互感器原、副边额定电流， 是互感器原、副边的实际电流。已知互感器二次电流，根据上式便可以计算出一次电流值。
互感器在工作中不允许副边开路。因为在互感器正常运行时，原副边的磁势是相互平衡的。即：
为了防止二次侧开路，互感器的副边不准装 熔断器 ，在运行中若更换或拆除仪表及继电器时，要首先用 导线 将二次侧 ，同时为防止万一，副边必须可靠接地。
基本结构
互感器根据种类不同，存在不同结构，以最常见的 电流互感器 为例，其最基本结构主要包括铁芯、一次 绕组 和二次绕组，这和变压器非常类似。
而 电压互感器 的基本结构也是 铁心 和原、副绕组。特点是容量很小且比较恒定。正常运行时接近于空载状态。电压互感器本身的 阻抗 很小。一旦副边发生短路，电流将急剧增长而烧毁 线圈 。为此，电压互感器的原边接有 熔断器 ，副边可靠接地，以免原、副边绝缘损毁时．副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。
分类
电压互感器
电压互感器（ 电压 transformers）按原理又可以分为 电磁感应 式和 电容 分压式两类。电磁感应式多用于220kV及以下各种电压等级。电容分压式一般用于、110kV以上的 电力系统 ，特别是超高压电力系统应用较多。 电压互感器 为测量用和保护用两类。对前者的主要技术要求是保证必要的准确度：对后者可能有某些特殊要求。如要求有第三个 绕组 。铁心中有零序 磁通量 等。
电磁感应式电压互感器
其工作原理与变压器相同，基本结构也是 铁心 和原、副绕组。特点是容量很小且比较恒定。正常运行时接近于空载状态。电压互感器本身的 阻抗 很小。一旦副边发生 短路 ，电流将急剧增长而烧毁 线圈 。为此，电压互感器的原边接有 熔断器 ，副边可靠接地，以免原、副边绝缘损毁时，副边出现对地高电位而造成人身和设备事故。
测量用 电压互感器 一般都做成单相双 电感线圈 结构，其原边电压为被测电压(如 电力系统 的线电压)，可以单相使用。也可以用两台接成V-V形作三相使用。实验用的电压互感器往往是原边多抽头的。以适应测量不同电压的需要。供保护接地用电压互感器还带有一个第三线圈。称三线圈电压互感器。三相的第三线圈接成开口三角形，开口三角形的两引出端与接地保护继电器的电压线圈联接。正常运行时，电力系统的i相电压对称，第三线圈上的三相感应 电动势 之和为零。一旦发生 单相接地 时。中性点出现位移，开口三角的端子间就会出现零序电压使继电器动作，从而对电力电网及电力设备起保护作用。 电感线圈 出现零序电压则相应的铁心中就会出现零序 磁通量 。 电磁感应 式 电压互感器 的 等效电路 与变压器的等值电路相同。
电容分压式电压互感器
在电容 分压器 的基础上制成，其原理接线见下图：
电容C1和C2串联，U1为原边电压。为 C2 的电压。空载时，电容C2上的电压为：由于C1和C2均为 常数 ，因此正比于原边电压。但实际上，当负载并联于电容C2两端时，将大大减小，以致误差增大而无法作电压互感器使用。为了克服这个缺点。在 电容 C2两端并联一带电抗的 电磁式电压互感器 T，组成电容分压式电压互感器。电抗可补偿 电容器 的内 阻抗 。T有两个副 绕组 ，第一副绕组可接补偿 电容 Uan供测量仪表使用；第二副绕组可接 阻尼 电阻 z，用以防止谐振引起的 过电压 。
CVT 多与 电力系统 载波 通信的耦台电容器合用，以简化系统．降低造价。此时，它还需满足通信运行上的要求。电容式电胜目+感器JfI英文字母简称为CVT。110kV电压等级只用一节 电容 ，220kV电压等级用两节电容，500kV电压等级用三节电容。
电流互感器
电流互感器（current transformer ，简称CT）又叫变流器 ，是一种在正常使用条件下其二次电流与一次电流实际成正比、且在联接方法正确时其相位差接近于零的互感器。 电流互感器的工作原理与变压器类似，基于 电磁感应 现象，使用时其一次 线圈 直接串接于一次电路中，匝数很少，其电流的大小完全取决于被测线路中负荷电流的大小，与二次线圈的电流大小无关，电流互感器的种类很多，按原理可分为电磁式、霍尔式和光电式。
电磁式电流互感器
电力系统 中广泛采用的是 电磁式电流互感器 ，它的工作原理和变压器相似。由于一次 电感线圈 串联在电路中，并且匝数很少；因此，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流而与二次电流无关。而且 电流互感器 二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈 阻抗 都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于 短路 状态下运行。
霍尔式电流互感器
用霍尔器件制作的 霍尔电流传感器 可以对主电流及测量电路进行严格的隔离，能够不失真地测量直流、交流、脉冲及各种 波形 的电流。其测量精度高、响应速度快（可以达到0.2us）频 带宽 、过载能力强，所以在电气测量领域得到了广泛的应用。
光电式电流互感器
光电式电流互感器OECT(Opto ElectronicCurrent Transformer )，采用传统的电流互感器或空心互感器， 抽样 传输电流，利用 有源器件 调制取样信号，以 光纤 作为信号传输媒质，把高压侧变换的光信号传输到接收侧进行 信号处理 ，从而得到被测电流信息。光纤作为信号传输媒质，不用作传感元件，从而避免了光学传感头存在的温度和振动问题。OECT发挥了光纤的高绝缘性的优点，使 电流互感器 的制造成本、体积和重量显著降低，具有根强的实用性。
技术参数
额定电压
互感器的额定电压，是指一次 绕组 所接线路上的线电压。互感器一次绕组是串联接在线路上的，所以互感器额定电压并不是互感器一次绕组两端的电压，而是互感器一次绕组对二次绕组和地的绝缘电压，因而互感器的额定电压只是说明互感器的绝缘强度，而和互感器的容量没有任何直接的关系。
额定电流
为了生产和使用的方便，互感器的额定电流是规定有标准，额定电流的意思就是说，在这个电流下，绕组可以长期通电而不被烧坏。当绕组的电流超过额定电流时，叫做过负荷。长期过负荷运行，会把 绕组 烧坏或降低互感器的寿命。
一次额定电流
电力系统 用互感器的额定一次电流标准值列于下表，单位为A。
二次额定负荷
互感器二次额定负荷，就是指互感器二次所接电气仪表和联结 导线 的总 阻抗 ，它包括这些仪表或继电器的阻抗，以及联结导线的 电阻 和联结点的接触电阻等所有二次外接负载的全部阻抗。
额定电流比
额定一次电流 与额定二次电流 之比，就叫做额定电流比，用 表示，简称为电流比。因此，一般所谓互感器的电流比，都是指它的额定电流比，即
误差
由于互感器 铁心 要消耗 励磁 安匝，这个励磁安匝由一次安匝中提供，这就是说，在一次安匝中要扣去励磁安匝后，才传递成为二次安匝。因此，这时二次安匝就不等于一次安匝，互感器也就有了误差。
互感器的误差就是由铁心所消耗的励磁安匝引起的。在 交流电 中，电流除了大小以外，还有方向，就像钟表中的时针和分针一样。如果我们将一次电流 和经过折算后的二次电流 当做时针和分针，也放在钟表盘中，那么当互感器没有误差时， 这支针和 这支针的长短应该相同，而且这两支针应该成一直线，这也就是说，如果将 这支针转180º即转半圈后， 同 这两支针完全重合，即长短和位置都完全一致，则互感器就没有误差。如果 转180º后，与 不完全重合，即互感器有误差。 与 的长短之差，就叫做电流误差，一般简称比值差，并用百分数表示。
与 的位置之差，也就是 与 之间所夹的角度，就叫做 相位 误差，一般简称相位差。因此，互感器的误差分比值差和相位差两部分。
准确级
根据测量时互感器误差的大小，互感器的准确级分为0.01级、0.02级、0.05级、0.1级、0.2级、0.5级、1级、3级和5级。根据互感器国家标准，和测量用互感器检定规程的规定，各级互感器允许的比值差和相位差如上表所示。
励磁电流
当一次电流通过互感器的一次 绕组 时，必须消耗一小部分电流来励磁，励磁就是使 铁心 有磁性，这样二次绕组才能产生感应 电势 ，也才能有二次电流。用来励磁的电流。就叫做励磁电流，一般用 表示。励磁电流与一次绕组匝数的乘积 ，叫做励磁安匝，也叫做励磁 磁动势 。
热稳定电流和动稳定电流
为了满足互感器对精度和稳定性的要求，互感器通常需要调整其设计参数，以满足系统的要求。其中，两种重要的设计参数是动稳定电流和热稳定电流。
动稳定电流表示电流通过互感器时，其误差随时间的变化情况。动稳定电流越小，表示互感器的 测量误差 越小，稳定性越高。通常，大型 电力系统 中对互感器的动稳定电流限制比较严格，在0.5-1.0倍 额定电流 范围内，动稳定电流应该小于0.5%。
热稳定电流表示电流通过互感器时，其热稳定性能的变化情况。常见的互感器中，磁性芯心的热参数是影响热稳定电流的主要因素。随着磁性芯心温度的升高，互感器的磁化曲线会发生变化，从而导致测量误差的变化。热稳定电流的设定要根据互感器的 磁芯 材料、 绕组 温度系数 、工作温度等因素进行综合考虑。通常情况下，大型电力系统中，热稳定电流应该大于或等于额定电流的2倍。
精度等级
互感器的精度等级足用电流的相对误差表示的，即：
100%
式中， 为电流相对误差，也叫变流比误差； 为变流比； 为实测二次电流； 为一次 额定电流 。例如：0.5级互感器的电流相对误差为±0.5％。
额定容量
互感器的 额定容量 ，是指互感器在额定电流和额定负载下运行时二次所输出的容量，容量的单位为伏安（VA）。所以额定容量 和额定负荷 之间的关系，可以用下面的公式来表示：
应用领域
电力系统保护
在 电力系统 中，互感器通常用于保护装置中，以便实时监测电力系统的电流，并对系统内部的故障进行定位和保护动作。
电力系统测量
互感器也常用于电力系统的测量中，以确保电力系统的稳定运行。互感器可以用于测量电力系统中的电流大小和方向，可根据测量结果对电力系统进行调整和优化。
电力质量排查
互感器也可以用于电力质量监测中，用于监控电力系统中的各种异常和问题。互感器可以检测电力系统内部的各种故障，如过载、 短路 、 电弧 等问题，帮助防止电力系统发生事故和损失。
家居
互感器还可应用于非电力领域，例如 家用电器 、家居 智能插座 的保护等领域中，在这些领域中，互感器通常被用于测量各种电流，用来确认是否有漏电等异常发生，以确认设备的安全。
性能特点
电流互感器
电流互感器是提供保护、测量用二次电流的一种重要电气设备，其 一次侧 与一次高压设备相连，二次侧与 二次设备 相连，它不仅能使测量仪表和继电器保护等二次电气设备与 高压电器 装置有效的隔离，保证工作人员的安全，还能使测量仪表和继电器标准化和小型化，并可采用小截面的电线、 电缆 进行远距离的测量；当高压侧发生断路时，电流互感器还能保护测量仪表的电流 电感线圈 不受大电流的损害。电流互感器在工作时，它的二次回路始终是闭合的，但因测量仪表和 继电保护装置 的串连线圈 阻抗 很小，电流互感器的工作情况接近 短路 ，并且它的一次电流与二次回路的阻抗无关。
电流互感器 的二次侧 额定电流 一般为5A或1A。运行中的电流互感器二次回路不允许开路，因为二次侧开路会产生很高的电压，直接影响设备和运行人员的安全。为了保证工作人员在接触测量仪表测量仪表和继电器时的安全，电流互感器二次侧必须可靠接地，通常开断电流互感器的二次回路前，应先将其二次端子用铜线短接。
电压互感器
电压互感器作为 电力系统 中不可缺少并且广泛使用的重要电气设备，在电力系统中起着连接电气一、二次回路，实现电气一、二次系统的 电气隔离 以及将一次回路中的高电压转换为低电压供给 继电保护 、测量装置的重要作用。电压互感器自身的运行情况将对电力系统产生重要影响，无论是外部原因还是其本身原因，亦或是二次回路引起的互感器故障都将严重危及电力系统的安全稳定运行。
相关法规
互感器相关法规主要是电力行业的法规。
发展趋势
智能化
随着物联网及人工智能技术的普及，互感器将不再只是简单的测量设备，而是与数据采集、通信、控制等功能融合，变得更智能化，具备更强的自适应能力和互动性。
小型化
传统的互感器将进一步微型化，适用于家庭智能电网、微型供电网络等更小型的 电力系统 。
结构组合化
利用电子式微功率、小型化优势，互感器更多以组件方式组合于变压器、全封闭组合电器、隔离刀等组合电器中，减少占地，降低造价。
传感无源化
由于无源传感方式具有技术优势，独立式ECT传感部件将趋向于无源化，包括有源式 传感器 将通过摆脱对外源的依赖，实现自供电，走向准无源化，由此，互感器平均寿命周期将会达10年以上。 光学传感器 通过提高其测量性能，简化系统结构，降低造价，进入实用。