第1章 互感器及其二次回路b

第一章

互感器及其二次回路機械與電氣工程系王銘第1章互感器及其二次回路互感器包括電壓互感器（TV/PT)和電流互感器(TA/CT)

作用接入方式變換作用電氣隔離作用高電壓、大電流變換為標準的低電壓、小電流。如100V，5A，1A將二次設(shè)備與一次設(shè)備隔離，保證設(shè)備人身安全電壓互感器

并聯(lián)形式電流互感器

串聯(lián)形式第一節(jié)電壓互感器

電壓互感器是一種小型的變壓器，其一次繞組并接于電力系統(tǒng)一次回路中，其二次繞組與儀表、繼電保護或自動裝置的電壓線圈并聯(lián)。 常用的電壓互感器有三種：三相五柱式、三相三柱式和電容式電壓互感器。一、常用電壓互感器第一節(jié)電壓互感器（一）三相五柱式電壓互感器

U1V1W1U2W2V2第一節(jié)電壓互感器三相五柱式電壓互感器輔助二次繞組連接成開口三角形的目的是為了構(gòu)成零序電壓濾過器，使mn端子上的電壓與一次系統(tǒng)三倍零序電壓成正比，即特點：一次繞組接成星形，中性點N1直接接地。主二次繞組接成星形，其引出端對外供電。輔助二次繞組連接成開口三角形接線，形成零序電壓濾過器。三相五柱式電壓互感器由于既能檢測一次系統(tǒng)的相電壓、線電壓，又能檢測零序電壓，因此廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)中。第一節(jié)電壓互感器（二）三相三柱式電壓互感器三相三柱式電壓互感器沒有零序磁通的通路，因此中性點N1不允許接地，否則，當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，由于出現(xiàn)零序電流，致使互感器過熱，甚至燒壞。35kV以下主要應(yīng)用在35kV及以下小電流接地的電力系統(tǒng)中。第一節(jié)電壓互感器（三）電容式電壓互感器應(yīng)用在110kV及以上中性點直接接地系統(tǒng)中，用于檢測相電壓。U1U2二、電壓互感器的特點1.電壓互感器二次繞組的額定電壓當(dāng)一次繞組電壓等于額定值U1N時，二次主繞組額定相電壓為

V,線電壓為100V。對三相五柱式電壓互感器輔助二次繞組（開口三角側(cè)）額定相電壓：用于35kV及以下中性點不直接接地系統(tǒng)100/3V；用于110kV及以上中性點直接接地系統(tǒng)為100V。第一節(jié)電壓互感器確定原則：當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生單相(A相）金屬性接地時，要求開口三角形繞組兩端的電壓為100V。

第一節(jié)電壓互感器35kV：相電壓100/3V110kV：相電壓100V主二次額定線電壓100V，額定相電壓一次額定值相電壓為:U1N2.電壓互感器的變比第一節(jié)電壓互感器

電壓互感器的變比等于一、二次繞組匝數(shù)比，也等于一、二次額定相電壓之比。（2）110kV及以上中性點直接接地系統(tǒng),變比為對三相五柱式TV,其變比有兩種情況：(1)35kV及以下中性點不直接接地系統(tǒng),變比為3.電壓互感器正常運行時近似空載狀態(tài)并接在電壓互感器二次繞組上的二次負載，是測量儀表、繼電保護及自動裝置的電壓線圈，導(dǎo)線較細，阻抗較大，負載電流很小。所以電壓互感器正常運行時近似于空載運行。第一節(jié)電壓互感器從互感器角度從負載角度4.電壓互感器二次側(cè)不允許短路由于電壓互感器內(nèi)阻抗很小，若二次回路短路時，會出現(xiàn)危險的過電流，將損壞二次設(shè)備和危及人身安全。三、電壓互感器的極性及接線方式（一）電壓互感器的極性

電壓互感器的極性端采用減極性法標注；同名端表示在某一瞬間，兩端子同時達到最高或最低電位；電壓互感器帶上負載后，一、二次電流方向是“頭進頭出”。第一節(jié)電壓互感器第一節(jié)電壓互感器（二）電壓互感器的接線方式35kV：相電壓100/3V110kV：相電壓100V第一節(jié)電壓互感器一次系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，開口三角形電壓與故障點的位置、故障類型及電壓互感器的變比有關(guān)。下面分兩種情況介紹一次系統(tǒng)發(fā)生單相（L1）相金屬性接地時Umn的大小。第一節(jié)電壓互感器（1）35kV及以下中性點不直接接地系統(tǒng)故障相對地電壓為零；非故障相對地電壓升高為線電壓；有效值為：第一節(jié)電壓互感器（2）110kV及以上中性點直接接地系統(tǒng)故障相對地電壓為零；非故障相對地電壓的大小和相位保持不變。有效值為：第一節(jié)電壓互感器由以上的分析可知：

當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生單相(L1相）金屬性接地時，兩種情況下開口三角形繞組兩端的電壓均為100V。

一、對電壓互感器二次回路的要求（1）電壓互感器的接線方式應(yīng)滿足測量儀表、遠動裝置、繼電保護和自動裝置檢測回路的具體要求。（2）應(yīng)裝設(shè)短路保護。（3）應(yīng)有一個可靠的接地點。（4）應(yīng)有防止從二次回路向一次回路反饋電壓的措施。（5）對雙母線上的電壓互感器，應(yīng)有可靠的二次切換回路。第二節(jié)電壓互感器二次回路U1U2二、電壓互感器二次回路的短路保護電壓互感器內(nèi)阻很小，當(dāng)其二次回路發(fā)生短路故障時，會產(chǎn)生很大的短路電流，將損壞二次繞組，危及二次設(shè)備及人身安全，所以電壓互感器不允許短路，且必須在二次側(cè)裝設(shè)短路保護設(shè)備。

第二節(jié)電壓互感器二次回路設(shè)置短路保護的原因：二、電壓互感器二次回路的短路保護短路保護設(shè)備熔斷器自動開關(guān)一般用于35kV及以下電網(wǎng)一般用于110kV及以上電網(wǎng)第二節(jié)電壓互感器二次回路設(shè)置短路保護的方法：設(shè)置接地的目的防止一次繞組與二次繞組間的絕緣損壞后，一次側(cè)高電壓竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備安全，須設(shè)置安全接地點。接地方式的種類V相接地:一般用于35kV及以下電網(wǎng)中性點接地:一般用于110kV及以上電網(wǎng)三、電壓互感器二次回路的安全接地第二節(jié)電壓互感器二次回路短路保護設(shè)備配置接地保護設(shè)備配置隔離開關(guān)輔助觸點35KV110KV輔助二次繞組回路中不裝設(shè)熔斷器。原因：正常運行時不起作用；而若熔斷器熔斷未被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一次系統(tǒng)接地故障時反而會使接地繼電器拒絕動作。1、安全接地：V相接地，設(shè)在FU2之后。2、擊穿保險器F的作用。3、電壓互感器隔離開關(guān)輔助常開接點QS1的作用。隔離開關(guān)輔助觸點應(yīng)用于35KV及以下接地繼電器信號繼電器母線電壓小母線預(yù)告音響信號小母線應(yīng)用于35KV及以下三、110kV及以上系統(tǒng)電壓互感器的二次回路SM：LW2-5.5/F4-X觸點盒型式55觸點號1-22-31-45-66-75-8位置UV←—·——·—VW↑·——·——WU→——·——·1、短路保護：自動空氣開關(guān)2、安全接地：N點接地應(yīng)用于110KV及以上3、電壓互感器停運時，隔離開關(guān)輔助觸點同時斷開。原因：為防止短路保護動作或電壓互感器二次回路斷線時，引起距離保護誤動，需裝設(shè)電壓回路斷線信號裝置。

四、電壓互感器二次回路斷線信號裝置(后續(xù)課程)第二節(jié)電壓互感器二次回路第二節(jié)電壓互感器二次回路四、電壓互感器二次回路斷線信號裝置第二節(jié)電壓互感器二次回路正常運行時：

N‘與N等電位，輔助二次繞組回路電壓也為零，斷線信號繼電器K不動作。一相或兩相斷線時：N'與N間出現(xiàn)零序電壓，輔助二次繞組回路電壓仍為零，K動作。一次系統(tǒng)接地故障時：N'與N間出現(xiàn)零序電壓，輔助二次繞組回路也出現(xiàn)零序電壓，K不動作。三相斷線時：由于有C的存在，N'與N間出現(xiàn)電壓，輔助二次繞組回路電壓仍為零，K動作。

三、110kV及以上系統(tǒng)電壓互感器的二次回路1、短路保護：自動空氣開關(guān)2、安全接地：N點接地3、QS1輔助接點的設(shè)置4、輔助二次繞組小母線的作用5、轉(zhuǎn)換開關(guān)SM的作用應(yīng)用于110KV及以上雙母線上電氣元件的二次電壓的切換第二節(jié)電壓互感器二次回路五、電壓互感器二次電壓切換電路原則隨同一次回路進行切換方式利用隔離開關(guān)輔助觸點和中間繼電器實現(xiàn)出線在Ⅰ母，QS1閉合，K1閉合，保護及測量儀表接在Ⅰ組小母線出線在

Ⅱ母，QS2閉合，K2閉合，保護及測量儀表接在Ⅱ組小母線Ⅰ母檢修

電流互感器是一種小型的變流器，它能夠?qū)⒁淮位芈返拇箅娏髯優(yōu)槎位芈返男‰娏鞑⒁?guī)范為標準值，其一次繞組串接于電力系統(tǒng)的一次回路中，二次繞組與儀表、繼電保護或自動裝置的電流線圈相串聯(lián)。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)一、電流互感器的結(jié)構(gòu)單匝單鐵芯、多匝單鐵芯、多匝雙鐵芯電流互感器。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)零序電流互感器正常運行（或?qū)ΨQ短路）時：當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生單相接地（或不對稱故障）時：ìK第三節(jié)電流互感器(TA/CT)二、電流互感器的特點1.電流互感器二次繞組的額定電流當(dāng)一次繞組流過額定電流時，二次繞組的額定相電流為5A、1A或0.5A。2.電流互感器正常運行時接近短路狀態(tài)串接在電流互感器二次繞組上的負載，是測量儀表、繼電保護和自動裝置的電流線圈，導(dǎo)線較粗，阻抗較小，則二次繞組的端電壓較低，相當(dāng)于短路狀態(tài)。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)從負載角度二、電流互感器的特點3.電流互感器二次側(cè)不允許開路電流互感器正常運行時，二次電流有去磁作用，使合成磁動勢很()。當(dāng)二次側(cè)開路時，二次電流的去磁作用立即消失，一次電流完全變成了激磁電流，使合成磁動勢突然增大。這時，在二次側(cè)感應(yīng)出數(shù)百伏至數(shù)千伏的高電壓，危及二次設(shè)備及人身安全。所以，運行中的電流互感器嚴禁二次回路開路。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)從互感器角度二、電流互感器的特點4.電流互感器的變比

電流互感器的變比等于一、二次額定相電流之比，并與一、二次繞組匝數(shù)成反比。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)相電流三、電流互感器的極性及接線方式（一）電流互感器的極性第三節(jié)電流互感器(TA/CT)

電流互感器極性端標注的方法和符號如圖1-13，即“頭進頭出”。按圖中標注電流正方向時，在忽略電流互感器相位差的情況下，一次電流與二次電流相位相同。如圖（b）。

H1H2K1K2K(a)(b)圖1-13電流互感器的極性標注(a)極性標注（b）電流相量圖第三節(jié)電流互感器(TA/CT)三、電流互感器的極性及接線方式（二）電流互感器的接線方式

單相接線兩相電流差接線三相星形接線兩相V形(不完全星形）接線三相三角形接線三相零序接線特點：接線系數(shù)kco等于1；能反映各種類型短路故障?？捎糜跍y量回路和保護回路。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)三、電流互感器的極性及接線方式（二）電流互感器的接線方式1.三相星形接線方式

負載電流二次繞組電流Koc=特點：接線系數(shù)等于1；三相電流對稱時，在N′與N的連接線中流過-ìV

；不能完整反映單相接地故障；可用于測量回路和保護回路。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)（二）電流互感器的接線方式

2.兩相V形(不完全星形）接線方式ìv第三節(jié)電流互感器(TA/CT)（二）電流互感器的接線方式

3.三相三角形接線方式

正常運行時，流過每相負載的電流是兩相電流的相量差，即特點：流過每相負載的電流等于相電流的倍，因此接線系數(shù)等于；能反映各種類型短路故障；主要用于保護回路。

第三節(jié)電流互感器(TA/CT)3.三相三角形接線方式4.三相零序接線方式正常運行（或?qū)ΨQ短路）時，二次負載電流為當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生接地短路時，二次負載電流為第三節(jié)電流互感器(TA/CT)主要用于繼電保護及自動裝置回路，測量儀表回路一般不用。四、電流互感器的誤差、準確度等級及10%誤差曲線1.誤差電流互感器的誤差包括相角誤差(°)和電流誤差(%)。2.準確度等級電流互感器的準確度等級是指在規(guī)定的二次負載范圍內(nèi)，一次電流為額定值時，電流誤差的最大值，用百分數(shù)“%”表示。第三節(jié)電流互感器(TA/CT)第三節(jié)電流互感器(TA/CT)2.準確度等級準確度等級分為0.2，0.5，1，3，10（10P或10P10或l0P20）等五級。

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