互感器基礎知識

4.11互互感器器考試大大綱11.1掌掌握電電流、、電壓壓互感感器的的工作作原理理、接接線形形式及及負載載要求求11.2了了解電電流、、電壓壓互感感器在在電網網中的的配置置原則則及接接線形形式11.3了了解解各種種形式式互感感器的的結構構及性性能特特點4.11互互感器器互感器器是一一種特特殊的的變壓壓器，，它被被廣泛泛應用用于供供電系系統(tǒng)中中向測測量儀儀表和和繼電電器的的電壓壓線圈圈或電電流線線圈供供電。?；ジ衅髌鞯淖髯饔茫海海?）將一次次回路路的高高電壓壓和大大電流流變?yōu)闉槎未位芈仿窐藴蕼实牡偷碗妷簤汉托⌒‰娏髁鳎故箿y量量儀表表和保保護裝裝置標標準化化、小小型化化，并并使其其結構構輕巧巧、價價格便便宜，，并便便于屏屏內安安裝。。（2））隔離離高壓壓電路路?；セジ衅髌饕淮未蝹群秃投未蝹葲]沒有電電的聯(lián)聯(lián)系，，只有有磁的的聯(lián)系系。使使二次次設備備與高高電壓壓部分分隔離離，且且互感感器二二次側側均接接地，，從而而保證證了設設備和和人身身的安安全。。11.1.1電電流流互感感器電流互互感器器是將將一次次側的的大電電流，，按比比例變變?yōu)檫m適合通通過儀儀表或或繼電電器使使用的的，額額定電電流為為5A的變換換設備備。1．電電流互互感器器的工工作原原理電力系系統(tǒng)中中廣泛泛采用用的是是電磁磁式電電流互互感器器（以以下簡簡稱電電流互互感器器）。。它的的工作作原理理和變變壓器器相似似。電流互互感器器一、、二次次電流流之比比稱為為電流流互感感器的的額定定互感感比。。（4-11-1）式中———一一次線線圈的的額定定電流流，A；——二次線線圈的的額定定電流流，5A。11.1.1電電流流互感感器電流互互感器器的特特點：：1）一一次繞繞組串串聯(lián)在在電路路中，，并且且匝數數很少少；故故一次次繞組組中的的電流流完全全取決決于被被測電電路的的負荷荷電流流，而而與二二次電電流大大小無無關；；2）電電流互互感器器二次次繞組組所接接儀表表的電電流線線圈阻阻抗很很小，，所以以正常常情況況下，，電流流互感感器在在近于于短路路的狀狀態(tài)下下運行行。11.1.1電電流流互互感感器器2．．電電流流互互感感器器的的誤誤差差電流流誤誤差差為為二二次次電電流流的的測測量量值值乘乘以以額額定定互互感感比比后后與與實實際際一一次次電電流流之之差差，，以以百百分分數數表表示示即即（4-11-3））相位位差差為為旋旋轉轉180°°的的二二次次電電流流相相量量與與一一次次電電流流相相量量之之間間的的夾夾角角，，并并規(guī)規(guī)定定超前前于于時時，，相相位位差差為為正正值值；；反反之之為為負負值值。。11.1.1電電流流互互感感器器3．．電電流流互互感感器器的的接接線線形形式式電流流互互感感器器的的接接線線形形式式指指的的是是電電流流互互感感器器與與測測量量儀儀表表或或保保護護繼繼電電器器之之間間的的連連接接形形式式。。三相相完完全全星星形形接接線線兩兩相相不不完完全全星星形形接接線線11.1.1電電流流互互感感器器（1））三三相相三三完完全全星星形形接接線線可可以以準準確確反反映映三三相相中中每每一一相相的的真真實實電電流流。。該該接接線線方方式式應應用用在在大大電電流流接接地地系系統(tǒng)統(tǒng)中中，，保保護護線線路路的的三三相相短短路路、、兩兩相相短短路路和和單單相相接接地地短短路路。。（2））兩兩相相兩兩繼繼電電器器不不完完全全星星形形接接線線可可以以準準確確反反映映兩兩相相的的真真實實電電流流。。該該接接線線方方式式應應用用在在6～～10kV中性性點點不不接接地地的的小小電電流流接接地地系系統(tǒng)統(tǒng)中中，，保保護護線線路路的的三三相相短短路路、、兩兩相相短短路路。。11.1.1電電流流互互感感器器（3））兩兩相相接接差差動動式式接接線線反反映映兩相相差差電電流流。。該接接線線特特點點是是U、、W相電電流流互互感感器接接成成電電流流差差式式，，通通過過繼繼電電器器的的電流流是是U、、W相電電流流互互感感器器二二次次側側電流流差差。該該接接線線方方式式應應用用在在6～～兩相相差差接接線線10kV中性性點點不不接接地地的的小小電電流流接接地地系系統(tǒng)統(tǒng)中中，，保保護護線線路的的三三相相短短路路、、兩兩相相短短路路、、小小容容量量電電動動機機保保護護、、小容容量量變變壓壓器器保保護護。。11.1.1電電流流互互感感器器（4））單單相相接接線線在在三三相相負負荷荷平平衡衡時時，，可可以以用用單單相相電電流流反反映映三三相相電電流流值值，，主主要要用用于于測測量量電電路路。。單相相接接線線11.1.1電電流流互互感感器器（5））兩兩相相三三完完全全星星形形接接線線中流流入入第第三三個個繼繼電電器器的的電電流流是。。該接接線線方方式式應應用用在在大大電電流流接地地系系統(tǒng)統(tǒng)中中，，保保護護線線路路的的三三相短短路路、、兩兩相相短短路路。。兩相相三三完完全全星星形形接接線線11.1.1電電流流互互感感器器電流流互互感感器器在在接接線線中中應應注注意意以以下下內內容容：：1））電電流流互互感感器器的的二二次次側側在在使使用用時時絕絕對對不不可可開開路路。。使使用用過過程程中中拆拆卸卸儀儀表表或或繼繼電電器器時時，，應應事事先先將將二二次次側側短短路路。。安安裝裝時時，，接接線線應應可可靠靠，，不不允允許許二二次次側側安安裝裝熔熔絲絲；；2））二二次次側側必必須須有有一一端端接接地地。。防防止止一一、、二二次次側側絕絕緣緣損損壞壞，，高高壓壓竄竄入入二二次次側側，，危危及及人人身身和和設設備備安安全全；；3））接接線線時時要要注注意意極極性性。。電電流流互互感感器器一一、、二二次次側側的的極極性性端端子子，，都都用用字字母母表表明明極極性性。。4））一一次次側側串串接接在在線線路路中中，，二二次次側側的的繼繼電電器器或或測測量量儀儀表表串串接接。。11.1.1電電流流互互感感器器高壓壓電電流流互互感感器器多多制制成成兩兩個個鐵鐵芯芯和和兩兩個個副副繞繞組組的的型型式式，，分分別別接接測測量量儀儀表表和和繼繼電電器器，，滿滿足足測測量量儀儀表表和和繼繼電電保保護護的的不不同同要要求求。。電流互互感器器供測測量用用的鐵鐵芯在在一次次側短短路時時應該該容易易飽和和，以以限制制二次次側電電流增增長的的倍數數；供繼電電保護護用的的鐵芯芯，在在一次次側短短路時時不應應飽和和，使使二次次側的的電流流與一一次側側的電電流成成正比比例增增加。。11.1.1電電流流互感感器4．電電流互互感器器的負負載要要求（1））電流流互感感器的的準確確級電流互互感器器根據據測量量時誤誤差的的大小小而劃劃分為為不同同的準準確級級。準準確級級是指指在規(guī)規(guī)定的的二次次負荷荷范圍圍內，，一次次電流流為額額定值值時的的最大大誤差差。（2））電流流互感感器10％％誤差差曲線線電流互互感器器的10％％誤差差曲線線就是是在保保證電電流互互感器器誤差差不超超過±±10％的的條件件下，，一次次電流流的倍倍數n與電流流互感感器允允許最最大二二次負負載阻阻抗的的關關系曲曲線。。11.1.1電電流流互感感器（3））電流流互感感器的的額定定容量量電流互互感器器的額額定容容量系系指電電流互互感器器在額額定二二次電電流和和額定定二次次阻抗抗下運運行時時，二二次線線圈輸輸出的的容量量。（4-11-4）由于電電流互互感器器的二二次電電流為為標準準值（（5A或1A），，故其容容量也也常用用額定定二次次阻抗抗來表表示。。因電電流互互感器器的誤誤差和和二次次負荷荷有關關，故故同一一臺電電流互互感器器使用用在不不同準準確級級時，，會有有不同同的額額定容容量。。電流互互感器器對負負載的的要求求就是是負載載阻抗抗之和和不能能超過過互感感器的的額定定二次次阻抗抗值。。11.1.2電電壓互互感器器電壓互互感器器是將將一次次側的的高電電壓按按比例例變?yōu)闉檫m合合儀表表或繼繼電器器使用用的額額定電電壓為為100V的變換換設備備。1．電電磁式式電壓壓互感感器（1））電磁磁式電電壓互互感器器的工工作原原理和和變壓壓器相相同。。電壓互互感器器的特特點1）容容量很很小，，類似似一臺臺小容容量變變壓器器，但但結構構上要要求有有較高高的安安全系系數；；2）電電壓互互感器器二次次繞組組所接接儀表表的電電流線線圈阻阻抗很很大，，正常常情況況下，，電壓壓互感感器在在近于于空載載的狀狀態(tài)下下運行行。11.1.2電電壓互感器器（2）額定定變比電壓互感器器一、二次次繞組電壓壓之比稱為為電壓互感感器的額定定互感比。。（4-11-5）式中————等于電網網的額定電電壓，kV；——額定電壓為為100V。11.1.2電電壓互感器器（3）電壓壓互感器誤誤差電壓誤差為為二次電壓壓的測量值值與額額定互感比比的乘積與實實際一次電電壓之之差，以百百分數表示示；（4-11-6）相位差為旋旋轉180的二次電壓壓相量與與一次次電壓相量量之間間的夾角，，并規(guī)規(guī)定超超前于時時相位位差為為正，反之之為負。電壓互感器器的誤差與與二次負載載、功率因因數和一次次電壓等運運行參數有有關。11.1.2電電壓互感器器2．電容式式電壓互感感器隨著電力系系統(tǒng)輸電電電壓的增高高，電磁式式電壓互感感器的體積積越來越大大，成本隨隨之增高，，普遍采用用電容式電電壓互感器器。（1）電容容式電壓互互感器的工作原原理電容式電壓壓互感器實實質上是一個電電容分壓器器，在被測裝置的的相和地之之間接電容式電壓壓互感器原原理接線圖圖有電容和和，，按反反比分壓，，上的電電壓為11.1.2電電壓互感器器（2）電容容式電壓互互感器誤差差電容式電壓壓互感器的的誤差是由由空載電流流、負載電電流以及阻阻尼器的電電流流經互互感器繞組組產生壓降降而引起的的，其誤差差由空載誤誤差、、，，負載誤差差、、和阻阻尼器負載載電流產生生的誤差、、等等幾部部分組成，，即電容式電壓壓互感器的的誤差除受受一次電壓壓、二次負負荷和功率率因數的影影響外，還還與電源頻頻率有關。。電容式電壓壓互感用于110～500kV中性點直接接接地系統(tǒng)統(tǒng)。11.1.2電電壓互感器器3．電壓互互感器的接接線形式（1）單相相接線該接法僅適適用于測量量相間電壓壓。如果互互感器一次次繞組的一一端接在線線路上，另另一端接地地，互感器器可測量某某一相對地地電壓。單相接線11.1.2電電壓互感器器（2）V－V接線由兩個單相相互感器接接線成不完完全星形（（V－V形），用來來測量各相相間電壓，，但不能測測量相對地地電壓，它它廣泛應用用在20kV以下中性點點不接地或或經消弧線線圖接地的的電網中。。V－V接線11.1.2電電壓互感器器（3）Y－Y接線由三個單相相互感器一一、二次側側均接成Y形，可供給給要求線電電壓的儀表表和繼電器器以及要求求相電壓的的絕緣監(jiān)視視電壓表。。Y－Y接線11.1.2電電壓壓互互感感器器（4））Y0/Y0/接線線用三三臺臺單單相相三三繞繞組組電電壓壓互互感感器器構構成成Y0/Y0/接線線，，該該接接線線方方式式其其二二次次繞繞組組用用來來測測量量相相間間電電壓壓和和相相對對地地電電壓壓，，輔輔助助二二次次繞繞組組接接成成開開口口三三角角形形檢檢測測零零序序電電壓壓。。用用于于3～～220kV系統(tǒng)統(tǒng)（（110kV及以以上上無無高高壓壓熔熔斷斷器器）），，供供接接入入交交流流電電網網絡絡緣緣監(jiān)監(jiān)視視儀儀表表和繼繼電電器器用用。。三相相五五柱柱式式電電壓壓互感感器器只只用用于于3～～15kV系統(tǒng)統(tǒng)，，其其接接線線與三三臺臺單單相相三三繞繞組組Y0/Y0/接線線電壓壓互互感感器器構構成成Y0/Y0/接線線基基本本相相同同。。11.1.2電電壓壓互互感感器器使用用電電壓壓互互感感器器應應注注意意以以下下事事項項：：1））電電壓壓互互感感器器的的二二次次側側在在工工作作時時不不能能短短路路。。在在正正常常工工作作時時，，其其二二次次側側的的電電流流很很小小，，近近于于開開路路狀狀態(tài)態(tài)，，當當二二次次側側短短路路時時，，其其電電流流很很大大（（二二次次側側阻阻抗抗很很小?。裏龤гO設備備。。2））電電壓壓互互感感器器的的二二次次側側必必須須有有一一端端接接地地，，防防止止一一、、二二次次側側擊擊穿穿時時，，高高壓壓竄竄入入二二次次側側，，危危及及人人身身和和設設備備安安全全。。3））電電壓壓互互感感器器接接線線時時，，應應注注意意一一、、二二次次側側接接線線端端子子的的極極性性。。以以保保證證測測量量的的準準確確性性。。4））電電壓壓互互感感器器的的一一、、二二次次側側通通常常都都應應裝裝設設熔熔絲絲作作為為短短路路保保護護，，同同時時一一次次側側應應裝裝設設隔隔離離開開關關作作為為安安全全檢檢修修用用。。5））一一次次側側并并接接在在線線路路中中。。11.1.2電電壓壓互互感感器器4．．電電壓壓互互感感器器準準確確級級和和容容量量電壓壓互互感感器器的的準準確確級級，，是是指指在在規(guī)規(guī)定定的的一一次次電電壓壓和和二二次次負負荷荷變變化化范范圍圍內內，，負負荷荷功功率率因因數數為為額額定定值值時時，，電電壓壓誤誤差差的的最最大大值值。。由于于電電壓壓互互感感器器誤誤差差與與負負荷荷有有關關，，所所以以同同一一臺臺電電壓壓互互感感器器對對應應于于不不同同的的準準確確級級便便有有不不同同的的容容量量。。通通常常額額定定容容量量是是指指對對應應于于最最高高準準確確級級的的容容量量。。電電壓壓互互感感器器按按照照在在最最高高工工作作電電壓壓下下長長期期工工作作允允許許的的發(fā)發(fā)熱熱條條件件，，還還規(guī)規(guī)定定了了最最大大容容量量。。電壓壓互互感感器器的的負負載載要要求求就就是是負負載載容容量量之之和和不不能能超超過過互互感感器器的的額額定定二二次次容容量量值值。。11.2互互感感器器的的配配置置原原則則互感感器器在在主主接接線線中中的的配配置置與與測測量量儀儀表表、、同同期期點點的的選選擇擇、、保保護護和和自自動動裝裝置置的的要要求求以以及及主主接接線線的的形形式式有有關關。。11.2.1電電流流互互感感器器的的配配置置（1））為為了了滿滿足足測測量量和和保保護護裝裝置置的的需需要要，，在在發(fā)發(fā)電電機機、、變變壓壓器器、、出出線線、、母母線線分分段段及及母母聯(lián)聯(lián)斷斷路路器器、、旁旁路路斷斷路路器器等等回回路路中中均均設設有有電電流流互互感感器器。。對對于于大大接接地地短短路路電電流流系系統(tǒng)統(tǒng)，，一一般般按按三三相相配配置置；；對對于于小小接接地地短短路路電電流流系系統(tǒng)統(tǒng)，，依依具具體體要要求求按按二二相相或或三三相相配配置置。。（2））對對于于保保護護用用電電流流互互感感器器應應盡盡量量消消除除主主保保護護裝裝置置的的不不保保護護區(qū)區(qū)。。例例如如，，若若有有兩兩組組電電流流互互感感器器，，且且位位置置允允許許時時應應設設在在斷斷路路器器兩兩側側，，使使斷斷路路器器處處于于交交叉叉保保護護范范圍圍之之中中。。（3））為為了了減減輕輕內內部部故故障障對對發(fā)發(fā)電電機機的的損損傷傷，，用用于于自自動動調調整整勵勵磁磁裝裝置置的的電電流流互互感感器器應應配配置置在在發(fā)發(fā)電電機機定定子子繞繞組組的的出出線線側側。。為為便便于于分分析析和和在在發(fā)發(fā)電電機機并并入入系系統(tǒng)統(tǒng)前前發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)內內部部故故障障，，用用于于測測量量的的電電流流互互感感器器宜宜裝裝設設在在發(fā)發(fā)電電機機中中性性點點側側。。11.2.2電壓互互感器的配置置（1）母線除除分路母母線外，一般般工作及備用用母線都裝有有一組電壓互互感器，用于于同期、測量量儀表和保護護裝置。（2）線路35kV及以上輸電線線路，當對端端有電源時，，為了監(jiān)視線線路有無電壓壓、進行同期期和設置重合合閘，裝有一一臺單相電壓壓互感器。（3）發(fā)電機機一般裝裝二組電壓互互感器。一組組（D，y接線），用于于自動調整勵勵磁裝置。另另一組供測量量儀表、同期期和保護裝置置使用，該互互感器采用三三相五柱式或或三只單相接接地專用互感感器，其開口口三角形供發(fā)發(fā)電機未并列列之前檢查接接地之用。當當互感器負荷荷太大時，可可增設一組不不完全星形連連接的互感器器，專供測量量儀表使用。。20萬kW及以上發(fā)電機機中性點常接接有單相電壓壓互感器，用用于100％％靜子接地保保護。（4）變壓器器變壓器器低壓側有時時為了滿足同同期或保護的的要求，設有有一組不完全全星形接線的的電壓互感器器。11.3.1電流互感器器類型1．電流互感感器的分類（1）按安裝裝地點可分為為戶內式和戶戶外式。20kV以下制成戶內內式；35kV及以上多制成成戶外式。（2）按安裝裝方式可分為為穿墻式、支支持式和裝入入式。穿墻式式裝在墻壁或或金屬結構的的孔中，可節(jié)節(jié)約穿墻套管管；支持式則則安裝在平面面或支柱上；；裝入式是套套在35kV及以上變壓器器或多油斷路路器油箱內的的套管上，故故也稱為套管管式。（3）按絕緣緣可分為干式式、澆注式、、油浸式等。。干式用絕緣緣膠浸漬，適適用于低壓戶戶內的電流互互感器；澆注注式利用環(huán)氧氧樹脂作絕緣緣，多用于35kV及以下的電流流互感器；油油浸式多為戶戶外型。（4）按一次次繞組匝數可可分為單匝和和多匝式。11.3.1電流互感器器類型（5）新型電電流互感器按按高、低壓部部分的耦合方方式，可分為為無線電電磁磁波耦合、電電容耦合和光光電耦合式，，其中光電式式電流互感器器性能更佳。。新型電流互互感器的特點點是高低壓間間沒有直接的的電磁聯(lián)系，，使絕緣結構構大為簡化；；測量過程中中不需要消耗耗很大能量；；沒有飽和現(xiàn)現(xiàn)象，測量范范圍寬，暫態(tài)態(tài)響應快，準準確度高；重重量輕、成本本低。11.3.1電流互感器器類型2．電流互感感器的結構（1）單匝式結構有有貫穿式（一一次繞組為單單根銅管或銅銅桿）和母線線式（以母線線穿過互感器器作為一次繞繞組）。（2）額定電電流在400A以下采用多匝匝式。多匝式式接結構可分分為線圈式、、“8”字字型和“U”字型。。“8”字字型繞繞組結結構的的電流流互感感器，，只用用于35～～110kV電壓級級。220kV““U””字型繞繞組電電流互互感器器，在在110kV及以上上的高高壓電電流互互感器器中得得到廣廣泛的的應用用。在同一一回路路中，，往往往需要要數量量很多多的電電流互互感器器，高高壓電電流互互感器器常由由多個個沒有有磁聯(lián)聯(lián)系的的獨立立鐵芯芯和二二次繞繞組與與共用用的一一次繞繞組組組成同同一電電流比比、多多二次次繞組組的電電流互互感器器。對對于110kV及以上上的電電流互互感器器，常常將一一次繞繞組分分成幾幾組，，通過過切換換來改改變繞繞組的的串、、并聯(lián)聯(lián)，以以獲得得2～～3種種互感感比。。11.3.2電電壓互互感器器類型型1．電電壓互互感器器的分分類（1））按安安裝地地點分分戶內內和戶戶外；；（2））按相相數分分單相相和三三相式式，只只有20kV以下才才有三三相式式；（3））按繞繞