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裝表接電高級工班互感器(測量用)部分主要內(nèi)容一概述三電流互感器二電壓互感器四題庫梳理一概述
電力系統(tǒng)要安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,必須裝設(shè)一些測量儀表,以測量電路中各種電氣量,如電壓、電流、功率、電能等。我們經(jīng)常還會(huì)遇到要測量較高電壓和較大電流的各種電氣量,為了更方便更正確地獲得這種被測量的數(shù)值,必須使用互感器。
互感器是電力系統(tǒng)中一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)元件,用以變換電壓或電流,分別為測量儀表、保護(hù)裝置和控制裝置提供電壓或電流信號,反映電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況,分為電壓互感器(TV)和電流互感器(TA)?;ジ衅鞯闹饕饔糜校?1)將高電壓變?yōu)榈碗妷?100V、100/√3V),大電流變?yōu)樾‰娏?5A、1A)。從而使從數(shù)十伏到數(shù)百千伏的電壓、數(shù)十毫安到上萬安的電流經(jīng)過互感器變換后,進(jìn)行測量的儀表量程統(tǒng)一為簡單的幾種,可使儀表制造標(biāo)準(zhǔn)化,大大簡化了儀表系列的生產(chǎn)和使用。(2)使測量二次回路與一次回路高電壓和大電流實(shí)施電氣隔離,以保證測量工作人員和儀表設(shè)備的安全。互感器的準(zhǔn)確等級互感器按準(zhǔn)確等級分為:普通互感器和精密互感器
0.2級以上(0.1,0.05,0.01級)的屬于精密互感器,適用于實(shí)驗(yàn)室,作為標(biāo)準(zhǔn)互感器。
電力工程中使用的大多都是0.5級以下的普通互感器。I、II類電能計(jì)量裝置使用0.2級互感器?;ジ衅鞯氖褂糜心男┖锰?答案:使用互感器有以下益處。(1)可擴(kuò)大儀表和繼電器的量程。(2)有利于儀表和繼電器的規(guī)范化生產(chǎn),降低生產(chǎn)成本。(3)用互感器將高電壓與儀表、繼電器加回路隔開,能保證儀表、繼電器回路及工作人員的安全?;ジ衅鞯臉O性
電流互感器的一次側(cè)的端子常標(biāo)有“+”、“-”(或標(biāo)有“L1”、“L2”),二次側(cè)的端子常標(biāo)有“+”、“-”(或標(biāo)有“K1”、“K2”);電壓互感器一、二次端子附近用醒目的標(biāo)記“+”、“-”,這些都是極性標(biāo)志。如圖:極性的含義:電氣圖上的同極性端(同名端)通常用“·”“*”表示,即一、二次側(cè)瞬時(shí)電位同時(shí)為正或者同時(shí)為負(fù)的對應(yīng)端;減極性:在某一瞬間,當(dāng)電流在互感器一次側(cè)由“+”端流向“-”端時(shí),二次側(cè)的電流由“+”端流出,“-”端流進(jìn)。題庫什么叫電流互感器的減極性?答案:(1)電流互感器的極性是指它的一次繞組與二次繞組間電流方向的關(guān)系。所謂減極性,是指當(dāng)一次電流從一次繞組首端流入、從尾端流出時(shí),二次電流則從二次繞組首端流出、從尾端流入。一、二次電流在鐵芯中產(chǎn)生的磁通方向相反,稱為減極性。
為什么要測量電流互感器的極性?答案:電流互感器極性是否正確,實(shí)際上是反映二次回路中電流瞬時(shí)方向是否按應(yīng)有的方向流動(dòng)。如果極性接錯(cuò),則二次回路中電流的瞬時(shí)值按反方向流動(dòng),將可能使有電流方向要求的繼電保護(hù)裝置拒動(dòng)和誤動(dòng)或者造成電能表計(jì)量錯(cuò)誤。所以,應(yīng)認(rèn)真測量并明確標(biāo)明電流互感器的極性。P124
如何利用直流法測量單相電壓互感器的極性
答案:其測量方法如下。(1)將電池"+"極接單相電壓互感器一次側(cè)的"A",電池"-"極接入其中"X"。(2)將電壓表(直流)"+"極接入單相電壓互感器的"a","-"接其"x"。(3)在開關(guān)合上或電池接通的一刻直流電壓表應(yīng)正指示,在開關(guān)拉開或電池?cái)嚅_的一刻直流電壓表應(yīng)為反指示,則其極性正確。(4)若電壓表指示不明顯,則可將電壓表和電池接地,電壓互感器一、二側(cè)對換,極性不變;但測試時(shí),手不能接觸電壓互感器的一次側(cè),并注意電壓表的量程。利用直流法如何測量電流互感器的極性?答案:其測量方法如下。(1)將電池"+"極接在電流互感器一次側(cè)的L1,電池"-"極接L2。(2)將萬用表的"+"極接在電流互感器二次側(cè)的K1,"-"極接K2。(3)在開關(guān)合上或電池接通的一刻萬用表的毫安檔指示應(yīng)從零向正方向偏轉(zhuǎn),在開關(guān)拉開或電池?cái)嚅_的一刻萬用表指針反向偏轉(zhuǎn),則其極性正確。選擇題當(dāng)電流互感器一、二次繞組的電流I1、I2的方向相反時(shí),這種極性關(guān)系稱為()。(A)減極性;(B)加極性;(C)正極性;(D)同極性。答案:A用直流測量減極性電流互感器,正極接L1端鈕,負(fù)極接L2端鈕,檢測表正極接K1端鈕,負(fù)極接K2端鈕,在合、分開關(guān)瞬間檢測表指針向()方向擺動(dòng)。(A)正、負(fù);(B)均向正;(C)負(fù)、正;(D)均向負(fù)。答案:A繪圖題
現(xiàn)有直流電源E、控制開關(guān)S、限流電阻R、直流電流(毫安)表PA各一個(gè),利用上述設(shè)備,用直流法檢查單相雙繞組電流互感器的極性,畫出接線圖.:如圖所示。(a)直流法檢查單相雙繞組電流互感器第一繞組極性;(b)直流法檢查單相雙繞組電流互感器第二繞組極性二、電壓互感器(一)電壓互感器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)1、電壓互感器的銘牌標(biāo)志
電壓互感器的銘牌上應(yīng)標(biāo)有電壓等級、準(zhǔn)確度、視在功率、一次電壓或變比、絕緣方式、安裝方式、戶內(nèi)或戶外等。因此,要特別注意按電壓互感器銘牌上的型號意義選用、安裝和使用。型號各部分字母、符號代表的內(nèi)容如下。第一個(gè)字母:J——電壓互感器。第二個(gè)字母:D——單相電壓互感器;S——三相電壓互感器。第三個(gè)字母:Z——環(huán)氧樹脂澆注式;J——油浸式;G——干式。第四個(gè)字母:B——帶補(bǔ)償繞組式;J——接地保護(hù)式;W——五芯柱繞組式。第五個(gè)部分:數(shù)字,代表一次電壓等級(kV)。2、電壓互感器的技術(shù)參數(shù)(1)準(zhǔn)確度等級
電壓互感器的準(zhǔn)確度等級可分為0.01級、0.02級、0.05級、0.1級、0.2級、0.5級、1.0級、3.0級、5.0級,0.2級、0.5級的用于現(xiàn)場電能計(jì)量。(2)額定電壓
電壓互感器的額定電壓是指加在三相電壓互感器一次繞組上的額定線電壓,應(yīng)與供電線路的線電壓相適應(yīng)。二次繞組的額定電壓,當(dāng)V/V接線時(shí)為100V;當(dāng)Y/Y接線時(shí)為100/√3V。(3)額定容量
電壓互感器的額定容量指在功率因數(shù)為0.8(滯后)時(shí),二次繞組輸出的額定視在功率,其標(biāo)準(zhǔn)值為10VA、15VA、25VA、30VA、50VA、75VA、100VA、150VA、200VA、250VA、300VA、400vA、500VA,該額定功率與二次額定電壓和額定負(fù)荷之間的關(guān)系是:(4)極性標(biāo)志
為保證測量及校驗(yàn)工作的接線正確,電壓互感器一次及二次繞組的端子應(yīng)標(biāo)明極性標(biāo)志。
1)單相電壓互感器標(biāo)志:一次側(cè)首端為U1
,末端為U2
;二次側(cè)首端為u1
,末端為u2
2)三相電壓互感器標(biāo)志:一次側(cè)以大寫字母U、V、W、N作為各相標(biāo)志,二次側(cè)以小寫字母u、v、w、n作為各相標(biāo)志。3)具有多個(gè)二次繞組時(shí),分別在各個(gè)基本二次繞組的出線標(biāo)志前加注數(shù)字,如1u、1v、1w、1n、2u、2v、2w、2n等,輔助二次繞組標(biāo)為u1a、u2a。(二)電壓互感器的結(jié)構(gòu)和工作原理
1、電壓互感器的結(jié)構(gòu)
電壓互感器的結(jié)構(gòu)和圖形符號所示,文字符號用字母TV表示(以前曾用PT、YH表示過)。一次繞組的匝數(shù)(N1)多,線徑細(xì),兩個(gè)端子用大寫字母U1、U2標(biāo)記,而二次繞組的匝數(shù)(N2)少,線徑粗,兩端用小寫字母u1、u2標(biāo)記。其中,U1與u1的極性總相同,互稱為同名端,在圖(b)中用“·”表示;同理,未標(biāo)黑點(diǎn)的X與x也為同名端。
一次繞組與被測電壓并聯(lián),二次繞組與各種測量儀表或繼電器的電壓線圈相并聯(lián)。電壓互感器的二次側(cè)應(yīng)裝設(shè)熔斷器,以保護(hù)自身不因二次繞組短路而損壞;在有可能的情況下,一次側(cè)也應(yīng)裝設(shè)熔斷器,以保護(hù)高壓電網(wǎng)不因互感器一次繞組或引線故障危及一次系統(tǒng)安全。2、電磁式電壓互感器工作原理:
電磁式電壓互感器一次繞組與一次被測電力網(wǎng)并聯(lián),二次繞組與二次測量儀表和繼電器的電壓線圈并聯(lián)。
電磁式電壓互感器二次電壓U2近似與一次電壓U1成正比,測出二次電壓,便可確定一次電壓。電動(dòng)勢平衡方程:忽略繞組漏阻抗壓降3、誤差實(shí)際上電壓互感器由于激磁電流和損耗的存在,使得電壓互感器產(chǎn)生了誤差(比差和角差)。U1和U1之比不能嚴(yán)格保持為一個(gè)常數(shù)。電壓互感器的電壓誤差和相位差電壓誤差為:相位差:指互感器二次側(cè)電壓相量與一次電壓相量的相角之差,以分為單位,并規(guī)定二次側(cè)相量超前于一次側(cè)相量時(shí)角誤差為正,反之為負(fù)。2、工作原理
電壓互感器是利用電磁感應(yīng)原理將電能從一次側(cè)傳遞到二次側(cè)的,其工作原理與降壓電力變壓器相似,因此,它的一次繞組的匝數(shù)N1多于二次繞組的匝數(shù)N2。當(dāng)一次繞組加上電壓U1時(shí),則二次繞組感應(yīng)出二次電壓u1,若二次繞組的負(fù)載為額定值,一次和二次繞組額定電壓之比稱為額定變比,在理想情況下為式中Ku——額定電壓變比;
U1e——一次電壓額定值;
U2e——二次電壓額定值;
N1——一次繞組匝數(shù);
N2——二次繞組匝數(shù)。
注意,三相電壓互感器變比是一、二次線電壓之比,用不約分的分?jǐn)?shù)表示,如10KV/100V。我國規(guī)定二次電壓相與相之間的電壓為100V,相與地之間的電壓為100/√3
。因此,二次繞組的額定電壓為100V或57.7V,其中100V較為常見。四、測量用互感器3、電壓互感器的誤差
電壓互感器在理想情況下的繞組感應(yīng)電壓與匝數(shù)成正比,但實(shí)際上由于鐵芯需要?jiǎng)?lì)磁而且繞組存在電阻和漏磁,因此,電壓比和匝數(shù)比是不完全相等的,產(chǎn)生的比值差稱為比差。U1和U2之問出現(xiàn)的相位差稱為角差。1)比差,即變比之差,一般用fu
表示。定義為:電壓互感器實(shí)際測量出來的電壓K2U2與一次實(shí)際電壓U1之差與實(shí)際一次電壓的百分?jǐn)?shù),即2)角差δu
,角差是相位誤差。它是旋轉(zhuǎn)180°的二次電壓U2與一次電壓U1
之間的夾角。規(guī)定–U2
超前U1
時(shí),δu
為正,反之為負(fù)。四、測量用互感器(3)影響電壓互感器誤差的主要因數(shù)
1)二次負(fù)載對誤差的影響
電壓互感器二次負(fù)載電流的大小和性質(zhì),對比差和角差均有影響。圖中為一次電壓U1不變時(shí),比差、角差隨二次電流的變化關(guān)系。
隨著負(fù)載電流的增加,比差要在空載的基礎(chǔ)上繼續(xù)向負(fù)的方向增加,且功率因數(shù)越低,向負(fù)的方向增加得越多。而角差在功率因數(shù)較低時(shí),隨負(fù)載電流的增加總是向正的方向增加;當(dāng)功率因數(shù)較高時(shí),則先由正值變?yōu)榱阍傧蜇?fù)的方向增加。
由于二次負(fù)載對比差、角差產(chǎn)生影響,是二次電流在繞組中產(chǎn)生的電壓降所致。因此,限制繞組導(dǎo)線的電流密度,減小繞組的漏磁以降低漏抗,是提高電壓互感器準(zhǔn)確度的有效措施。2)一次電壓的影響
電壓特性就是電壓互感器的比差和角差與一次電壓的關(guān)系,其變化趨勢如圖所示。一次電壓對比差和角差的影響,可由鐵芯的磁化曲線得到解釋。隨著電壓的增加,導(dǎo)磁率增加,鐵芯工作在磁化曲線的平直部分,所以,比差和角差開始減小并逐漸趨于平穩(wěn)。可見,應(yīng)使電壓互感器一次側(cè)工作于額定電壓下。因此,為提高電壓互感器的準(zhǔn)確度,從設(shè)計(jì)方面可采取以下措施。
(1)鐵芯選用導(dǎo)磁率較高的材料,如單晶冷軋硅鋼片,含鎳50%的坡莫合金等。
(2)適當(dāng)增加繞組導(dǎo)線截面積,以減小電阻。
(3)繞組裝配盡量緊湊、均勻,以減小漏抗。電壓互感器的誤差主要與原副邊繞組的電壓降有關(guān),如果繞組的阻抗為零,比差和角差也為零。電壓互感器的誤差主要與下列各量有關(guān):1)繞組的阻抗和漏抗;2)空載時(shí)的勵(lì)磁電流;3)副邊電流I2的數(shù)值;4)U2與I2之間的夾角(阻抗角);5)原邊電壓的高低及頻率的變化減小誤差的措施:減小繞組電阻,繞組導(dǎo)線的截面適當(dāng)選大一些;減小繞組的電抗和激磁電流,選擇優(yōu)質(zhì)硅鋼片、減小鐵芯接縫,減小電壓互感器二次負(fù)載電流;3、電壓互感器的分類
按工作原理可分為電磁式電壓互感器和電容式電壓互感器。目前,常見的電磁式電壓互感器的電壓等級為400V-220kV,電容式電壓互感器的電壓等級為110-750kV。
電壓互感器按相數(shù)分可分為單相和三相兩類。
按絕緣方式分可分為干式、油浸式、澆注式等,現(xiàn)將此種分類方式分述如下:(1)干式電壓互感器。這種電壓互感器直接利用空氣冷卻,質(zhì)量輕、無易燃油,所以能防火防爆。如JDG—0.5等。(2)油浸式電壓互感器。油浸式電壓互感器外殼為金屬桶,鐵芯和繞組均浸泡于金屬桶內(nèi)的絕緣油中,一、二次繞組引出端子用絕緣子與桶皮絕緣。10kV及以下戶內(nèi)用的電壓互感器一般無油枕,安裝在戶外的電壓互感器都設(shè)有油枕(油膨脹器)以適應(yīng)溫度的變化。常見的單相型JDJ、三相型JSJB、JSJW等均為油浸式電壓互感器。
JDJ型單相油浸雙繞組電壓互感器這種電壓互感器中JDJ-6、JDJ-10型為戶內(nèi)式,JDJ-35型為戶外式。其結(jié)構(gòu)簡單,常用來測量線電壓。
JSJW型三相三繞組五柱式油浸電壓互感器,增加兩個(gè)邊柱鐵芯,構(gòu)成五柱式,邊柱可作為零序磁通的通路。如當(dāng)系統(tǒng)A相發(fā)生單相接地短路時(shí),電壓互感器A相繞組被短接,B、C相對地電壓將升高3倍。該型電壓互感器有兩個(gè)二次繞組,一個(gè)接成星形,供測量和繼電保護(hù)用;另一個(gè)二次繞組也稱輔助繞組,接成開口三角形,用來監(jiān)視線路的絕緣情況。正常時(shí)開口三角形兩端電壓為零,當(dāng)一相接地時(shí),開口三角形兩端電壓為100V。
(3)澆注式電壓互感器。它是靠環(huán)氧樹脂澆注方式絕緣的電壓互感器,一般均為戶內(nèi)使用。如JDZJ-10型電壓互感器。影響電壓互感器誤差的因素主要有哪些?
答案:造成電壓互感器誤差的因素很多,主要的有以下幾項(xiàng)。(1)電壓互感器一次側(cè)電壓顯著波動(dòng),使激磁電流發(fā)生變化。(2)電壓互感器空載電流增大。(3)電流頻率的變化。(4)電壓互感器二次側(cè)所接儀表,繼電器等設(shè)備過多或cos太低使其超過電壓互感器二次側(cè)所規(guī)定的阻抗。分別說明JDJ-10、JDZ-10、JSJW-10型電壓互感器各字母和數(shù)字的含義?答案:其各字母和數(shù)字的含義如下。(1)第一個(gè)字母"J"電壓互感器。(2)第二個(gè)字母"D"為單相,"S"為三相。(3)第三個(gè)字母"J"為油浸式,"Z"為環(huán)氧澆注式。(4)第四個(gè)字母"W"為三繞組五柱式。(5)"-10"為一次電壓等級量10kV。JDJ-35表示()。(A)單相油浸式35kV電壓互感器型號;(B)單相環(huán)氧澆注式10kV電壓互感器型號;(C)母線式35kV電流互感器型號;(D)環(huán)氧澆注線圈式10kV電流互感器型號。答案:A四、測量用互感器(三)電壓互感器的接線方式1、電壓互感器的V-V
接法接線如圖所示,其廣泛地應(yīng)用于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的35kV及以下的高壓三相系統(tǒng),特別是10kV三相系統(tǒng)。這種接線方式簡單經(jīng)濟(jì),且一次繞組沒有接地點(diǎn),減少了系統(tǒng)中對地勵(lì)磁電流,避免了內(nèi)部過電壓的發(fā)生。但這種接線方式不能測量相電壓,不能接入監(jiān)視系統(tǒng)絕緣狀況的電壓表。四、測量用互感器2、Yyn接法
接線如圖所示。Yyn接法可用于一臺三鐵芯柱三相電壓互感器,也可用于三臺單相電壓互感器構(gòu)成三相電壓互感器組。此種接法多用于小電流接地的高壓三相系統(tǒng),一般是將二次側(cè)中性線引出,接成Yyn接法。此種接法的缺點(diǎn)是:當(dāng)二次負(fù)載不平衡時(shí),可能引起較大的誤差;為防止高壓側(cè)單相接地故障,高壓中性點(diǎn)不允許接地,故不能測量對地電壓。四、測量用互感器3、YNyn接法
YNYn接線用于110kV及以上電壓等級的中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng),常采用三臺單相電壓互感器構(gòu)成三相電壓互感器組,如圖所示。此種接線由于高壓側(cè)中性點(diǎn)接地,故可降低絕緣水平,使成本下降。這種接線互感器繞組是按相電壓設(shè)計(jì)的,所以既可獲取線電壓,又可獲取相電壓。四、測量用互感器4、YNynd接法
三臺單相電壓互感器構(gòu)成YNynd接法,廣泛用于中性點(diǎn)接地的110kV及以上供電戶的用電計(jì)量中,如圖所示。它的優(yōu)點(diǎn)是:由于高壓中性點(diǎn)接地,故可降低線路絕緣水平,使成本下降;可測量線電壓,又可測量相電壓;二次側(cè)增設(shè)的開口三角形連接的輔助繞組,可接絕緣監(jiān)察電壓繼電器。
電壓互感器接線時(shí)一次側(cè)應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān),供檢修之用,還應(yīng)裝設(shè)熔斷器,以免二次側(cè)發(fā)生短路事故造成停電。四、測量用互感器(四)電壓互感器的正確使用
1、電壓互感器的正確選擇
(1)額定電壓的選擇。電壓互感器的額定電壓是指加在三相電壓互感器一次繞組上的線電壓。
電壓互感器一次繞組的額定電壓按下式來選擇
0.9Ux<U1e<1.1Ux
式中Ux―被測線路電壓,kV;
U1e―電壓互感器一次繞組的額定電壓,kV。
電壓互感器二次繞組的額定電壓可按下表選擇。四、測量用互感器
(2)準(zhǔn)確等級的選擇
電壓互感器的準(zhǔn)確度等級選擇與電流互感器的準(zhǔn)確度等級選擇相同。參照電流互感器表。
(3)額定容量的選擇
電壓互感器額定容量應(yīng)滿足下式要求以保證互感器的準(zhǔn)確度:
0.25Se<S<Se式中Se―電壓互感器額定容量,VA;S―二次總負(fù)載視在功率,VA。
在功率因數(shù)為0.8(滯后)時(shí),額定輸出標(biāo)準(zhǔn)值為10、15、25、30、75、100、50、200、250、300、400、500VA
注意,由于電壓互感器每相二次負(fù)載并不一定相等,因此,各相的額定容量均應(yīng)按二次負(fù)載最大的一相選擇。(4)接線方式的選擇。四、測量用互感器2、使用電壓互感器應(yīng)注意的問題
為了達(dá)到安全和準(zhǔn)確測量的目的,使用電壓互感器必須注意以下事項(xiàng):
1)按要求的相序進(jìn)行接線,防止接錯(cuò)極性,否則將引起某一相電壓升高壓√3倍。
2)電壓互感器二次側(cè)應(yīng)可靠接地,以防止電壓互感器一、二次之間絕緣擊穿,高電壓竄入低壓側(cè)造成人身傷亡或設(shè)備損壞。繪圖題有三臺單相雙繞組電壓互感器采用Y/Y0-12組別接線,現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)三臺TV極性均接反,畫出錯(cuò)誤接線時(shí)TV二次側(cè)線電壓的相量圖。答案:如圖所示。選擇題
兩只單相電壓互感器V/V接法,測得Uab=Ubc=50V,Uac=100V,則可能是()。(A)一次側(cè)A相熔絲燒斷;(B)一次側(cè)B相熔絲燒斷;(C)二次側(cè)熔絲燒斷;(D)一只互感器極性接反。答案:B兩只單相電壓互感器Y/Y0接法,測得Uab=Uac=57.7V,Ubc=100V,則可能是()。(A)二次側(cè)A相極性接反;(B)二次側(cè)B極性相接反;(C)二次側(cè)C相極性接反;(D)二次側(cè)熔絲燒斷。答案:A選擇題兩只單相電壓互感器V/V接法,測得Uab=Uac=100V,Ubc=0V,則可能是()。(A)一次側(cè)A相熔絲燒斷;(B)一次側(cè)B相熔絲燒斷;(C)一次側(cè)C相熔絲燒斷;(D)一只互感器極性接反。答案:C
兩只單相電壓互感器V/V接法,測得Uab=Uac=0V,Ubc=0V,則可能是()。(A)一次側(cè)A相熔絲燒斷;(B)一次側(cè)B相熔絲燒斷;(C)二次側(cè)熔絲全燒斷;(D)一只互感器極性接反。答案:C利用直流法測量電壓互感器極性,如圖A-2所示,若在AB、BC、AC端合上開關(guān)瞬間,三只對應(yīng)電壓表分別向負(fù)方向擺動(dòng),則該互感器是()。(A)Y/Y0接法;(B)Y/Y-6接法;(C)Y/Y-9接法;(D)Y/Y-12接法。答案:B利用直流法測量電壓互感器極性,如圖A-3所示,若在合上開關(guān)瞬間,三只電壓表均向正方向擺動(dòng),則該互感器是()。(A)Y/Y0接法;(B)Y/Y-6接法;(C)Y/Y-9接法;(D)Y/Y-3接法。答案:A判斷題35kV以上計(jì)費(fèi)用電壓互感器二次回路,應(yīng)不裝設(shè)隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)和熔斷器。()
答案:×
對一般的電流互感器來說,當(dāng)二次負(fù)荷的cos值增大時(shí),其誤差是偏負(fù)變化。()
答案:×Ⅰ類電能計(jì)量裝置的有功、無功電能表與測量互感器的準(zhǔn)確度等級分別為0.5S級、2.0級、0.2級。()
答案:√實(shí)際負(fù)荷改變,電流互感器所接二次負(fù)荷隨之改變。()
答案:×判斷題裝設(shè)在110kV及以上計(jì)量點(diǎn)的計(jì)費(fèi)電能表應(yīng)使用互感器的專用二次回路。()
答案:√
電能計(jì)量裝置包括電能表、電壓互感器、電流互感器及二次回路連接導(dǎo)線。()
答案:×電流互感器在運(yùn)行中二次回路不允許開路,否則易引起高電壓,危及人身與設(shè)備安全。()
答案:√電壓互感器接線的公共點(diǎn)就是二次側(cè)必須接地的一點(diǎn),以防止一、二次絕緣擊穿,高電壓竄入二次回路而危及人身安全。()
答案:√判斷題對負(fù)荷電流小、額定一次電流大的互感器,為提高計(jì)量的準(zhǔn)確度,可選用S級電流互感器。()
答案:√計(jì)費(fèi)電能表配用的電流互感器,其準(zhǔn)確度等級至少為0.2級,一次側(cè)工作電流在正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)盡量大于額定電流的2/3,至少不低于1/3。()答案:×電壓互感器到電能表的二次電壓回路的電壓降不得超過2%。()
答案:×4.使用電壓互感器時(shí),一次繞組應(yīng)并聯(lián)接入電路。()
答案:√使用電流互感器時(shí),應(yīng)將其一次繞組串接到被測回路。()
答案:√在電流互感器二次回路上工作時(shí),應(yīng)先將電流互感器二次側(cè)短路。()
答案:√
電流互感器一次側(cè)反接,為確保極性正確,二次側(cè)不能反接。()答案:×35kV以下的計(jì)費(fèi)用互感器應(yīng)為專用互感器。()
答案:√電壓互感器的一次側(cè)隔離斷開后,其二次回路應(yīng)有防止電壓反饋的措施。()
答案:√安裝在用戶處的35kV以上計(jì)費(fèi)用電壓互感器二次回路,應(yīng)不裝設(shè)隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn),但可裝設(shè)熔斷器。()答案:√
電壓互感器二次回路連接導(dǎo)線截面積應(yīng)按允許的電壓降來計(jì)算,Ⅰ類計(jì)量裝置不超過0.2%,其他裝置不超過0.5%,但至少應(yīng)不小于2.5mm2。()答案:√10kV及以上等級電壓互感器二次側(cè)為什么要有一點(diǎn)接地?答案:10kV及以上等級電壓互感器一次繞組長期接在高壓系統(tǒng)中運(yùn)行,如果其絕緣在運(yùn)行電壓或過電壓下發(fā)生擊穿,那么高壓就會(huì)竄入二次回路,將使額定電壓只有100V的二次側(cè)及其回路無法承受這一高電壓,必然會(huì)損壞二次回路中的儀表等電器,同時(shí)對人身安全也有威脅。為了防止這種情況的發(fā)生,在二次側(cè)選擇一點(diǎn)接地。這是一種既不妨礙運(yùn)行,又可保證人身設(shè)備安全可靠的措施,所以,10kV及以上電壓等級的電壓互感器二次側(cè)必須有一點(diǎn)要接地。三、電流互感器(一)電流互感器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)
1、電流互感器的銘牌標(biāo)志
電流互感器的銘牌上應(yīng)標(biāo)有電壓等級、一次和二次電流、準(zhǔn)確度等級、二次繞組輸出容量、安裝方式、絕緣方式等。所以,選用時(shí)應(yīng)按說明書和銘牌上標(biāo)明的電流互感器型號使用,其型號字母、含義見表。四、測量用互感器
圖所示是低壓系統(tǒng)中常用的戶內(nèi)加大容量型、母線樹脂澆注式LMZJl-0.5[(500~800)/5A]電流互感器的外形圖,俗稱穿芯式電流互感器。它不含固定的一次繞組,穿過鐵芯的母線就是一次繞組(相當(dāng)于1匝),主要用于500V及以下的配電裝置中。
圖所示是高壓系統(tǒng)中常用的戶內(nèi)LQJ-10型電流互感器的外形圖。它有兩個(gè)鐵芯和兩個(gè)二次繞組。2、電流互感器的技術(shù)參數(shù)
(1)準(zhǔn)確度等級由于電流互感器存在著一定的誤差,因此根據(jù)額定電流下所規(guī)定的最大允許電流誤差的百分?jǐn)?shù)來標(biāo)稱的。電流互感器允許誤差劃分互感器的準(zhǔn)確度等級。國產(chǎn)電流互感器的準(zhǔn)確度等級有0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、5.0、0.2S級及0.5S級。0.1級及以上的為標(biāo)準(zhǔn)互感器用于實(shí)驗(yàn)室和標(biāo)準(zhǔn)儀器中;0.2、0.5級用于現(xiàn)場電能計(jì)量;1.0級及以下用于監(jiān)測電流、功率、功率因數(shù)和繼電保護(hù)裝置中。
帶“S”級的TA能在5A的1%—120%即50mA—6A之間的任一電流下準(zhǔn)確測量,比普通等級的TA負(fù)載范圍更寬。
(2)額定電流
額定電流就是在這個(gè)電流下,互感器可以長期運(yùn)行而不會(huì)因發(fā)熱損壞。當(dāng)負(fù)載電流超過額定電流時(shí),叫作過負(fù)載。如果互感器長期過負(fù)載運(yùn)行,會(huì)把它的繞組燒壞或縮短絕緣材料的壽命。電流互感器一次額定電流Ie(A)的系列為:50、75、100、150、200、300、400、600、750、800,000、1500、2000、3000、4000、5000、7500、10000、15000、25000。電流互感器二次額定電流I2e一般為5A,用于330kV及以上電網(wǎng)時(shí)I2e為1A。
(3)額定電壓
電流互感器的額定電壓,是指一次繞組對地(或與二次回路)之間的最大絕緣電壓(有效值),而不是指一次繞組兩端所加的電壓。它只是說明電流互感器的絕緣強(qiáng)度,而和電流互感器額定容量沒有任何關(guān)系。它標(biāo)在電流互感器型號后面。例如LCW-35,其中“35”是指額定電壓,它以kV為單位。電流互感器的額定電壓和電網(wǎng)的額定電壓等級是一致的,故所選電流互感器的額定電壓UN大于或等于UX
即可,
(4)二次額定負(fù)荷
電流互感器的二次額定負(fù)荷是在保證準(zhǔn)確度等級條件下,允許電流互感器二次所接測量儀表、導(dǎo)線等的總阻抗值Z2e
。
(5)額定容量。
電流互感器的二次額定容量S2e是二次額定電流I2e通過二次額定負(fù)荷Z2e所需要的視在功率。一般有5VA、10VA、15VA、20VA、30VA等規(guī)格。
一般情況I2e=5A,因此,S2e=25Z2e
,額定容量也可以用額定負(fù)載阻抗Z2e
表示。(6)極性標(biāo)志
為了保證測量及校驗(yàn)工作的接線正確,電流互感器一次和二次繞組的端子應(yīng)標(biāo)明極性標(biāo)志。
1)一次繞組首端標(biāo)為L1,末端標(biāo)為L2。當(dāng)一次繞組帶有抽頭時(shí),首端標(biāo)為L1,自第一個(gè)抽頭起依次標(biāo)為L2,L3…2)二次繞組首端標(biāo)為K1,末端標(biāo)為K2。當(dāng)二次繞組帶有中間抽頭時(shí),首端標(biāo)為K1,自第一個(gè)抽頭起以下依次標(biāo)志為K2,K3…3)對于具有多個(gè)二次繞組的電流互感器,應(yīng)分別在各個(gè)二次繞組的出線端標(biāo)志“K”前加注數(shù)字,如lKl,lK2,lK3…2Kl,2K2,2K3…4)標(biāo)志符號的排列應(yīng)當(dāng)使一次電流自L1端流向L2端時(shí),二次電流自K1流出,經(jīng)外部回路流回到K2。
從電流互感器一次繞組和二次繞組來看,電流I1、I2的方向是相反的,這樣的極性關(guān)系稱為減極性,反之稱為加極性。電流互感器一般都按減極性表示。3、電流互感器分類
電流互感器根據(jù)一次繞組可分為單匝式和多匝式;根據(jù)鐵芯的數(shù)目可分為單鐵芯式和多鐵芯式;根據(jù)安裝方式可分為穿墻式、支柱式和套管式;根據(jù)使用場所可分為戶外式和戶內(nèi)式。常見的是按匝數(shù)分類。
(1)單匝式電流互感器。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、成本低、價(jià)格便宜,通過短路電流時(shí)穩(wěn)定性較高;缺點(diǎn)是當(dāng)被測電流較小時(shí)準(zhǔn)確度低。單匝式電流互感器一次繞組的額定電流等級一般有50、75、100、150、200、300、500、600A等,超過600A時(shí)一定要采用單匝式。
(2)多匝式電流互感器。其一次繞組由穿過環(huán)形鐵芯的多匝繞組構(gòu)成,由于一次繞組匝數(shù)較多,即使一次電流很小也能具有較高的準(zhǔn)確度;但其構(gòu)造比較復(fù)雜,而且不能制成母線型的電流互感器。多匝式電流互感器的鐵芯也可制成兩個(gè)或兩個(gè)以上,每個(gè)鐵芯都有自己單獨(dú)的二次繞組,一次繞組為兩個(gè)鐵芯共用,可在不改變電流互感器的尺寸且造價(jià)增加不多的情況下得到兩個(gè)電流互感器的變比,而兩個(gè)鐵芯的二次繞組互不影響。因?yàn)樵诟淖円粋€(gè)二次繞組的負(fù)載時(shí),一次電流值并不改變,故對第二個(gè)鐵芯沒有影響。
(3)多抽頭式電流互感器。
特點(diǎn)是:一個(gè)一次繞組,二次繞組按各種變比進(jìn)行抽頭,以達(dá)到多變比。K1端子不變,對應(yīng)K2抽頭變比為KI=100/5A;對應(yīng)K3抽頭變比為KI=200/5A;對應(yīng)K4抽頭變比為KI=300/5A。
多抽頭式電流互感器是一種特殊的電流互感器,當(dāng)客戶的電流大幅度地增加或減小時(shí),它可以使客戶不用更換電流互感器,只需改變抽頭位置即可。但是,供電公司要根據(jù)客戶實(shí)際使用的抽頭對應(yīng)變比,隨時(shí)核對、調(diào)整計(jì)算客戶用電量的電流互感器的變比KI的大小。(二)電流互感器的結(jié)構(gòu)和工作原理
1、電流互感器的結(jié)構(gòu)
目前,電力系統(tǒng)中使用的電流互感器一般為電磁式,其基本結(jié)構(gòu)與普通變壓器相似,由兩個(gè)繞制在閉合鐵芯上、彼此絕緣的繞組(一次繞組和二次繞組)所組成,其匝數(shù)分別為Nl和N2,如圖所示。一次繞組與被測電路串聯(lián),二次繞組與各種測量儀表或繼電器的電流線圈相串聯(lián)。
電流互感器是一種電流變換裝置,將線路中的大電流變成小電流(二次電流),供給測量儀表和繼電保護(hù)裝置,所以二次繞組的匝數(shù)N2大于一次繞組的匝數(shù)N1。二次電流的額定值I2e為5A或1A,其中5A較為常見。電流互感器在電氣圖中文字符號用TA表示。以前曾用CT、LH表示過。2、工作原理和特性
電流互感器的工作原理與普通變壓器的工作原理基本相同。當(dāng)一次繞組中有電流I1
通過時(shí),一次繞組的磁動(dòng)勢I1N1
產(chǎn)生的交變磁通Φ1絕大部分通過鐵芯而閉合,從而在二次繞組中感應(yīng)出電動(dòng)勢E2。如果二次繞組接有負(fù)載,那么二次繞組中就有電流I2
通過,有電流就有磁動(dòng)勢,所以二次繞組中由磁動(dòng)勢I2N2產(chǎn)生磁通Φ2,這個(gè)磁通絕大部分也是經(jīng)過鐵芯而閉合。因此鐵芯中的磁通是由一、二次繞組的磁動(dòng)勢共同產(chǎn)生合成磁通,稱為主磁通Φ0。根據(jù)磁動(dòng)勢平衡原理可以得到(忽略鐵芯中的損耗)I1N1+I2N2=0,即一次磁動(dòng)勢安匝等于二次磁動(dòng)勢安匝,將一次繞組的能量傳遞到二次繞組。P99由于互感器鐵心的磁化需要激磁電流Im,因此二次電流并不等于一次側(cè)電流。激磁電流Im是電流互感器產(chǎn)生誤差的主要原因。電流互感器二次側(cè)相當(dāng)于短路,激磁電流Im很小可以忽略不計(jì)。四、測量用互感器3、電流互感器的誤差特性及補(bǔ)償方法
(1)前面提出的理想電流互感器實(shí)際是不存在的,即勵(lì)磁安匝不為零,一次磁動(dòng)勢安匝數(shù)不等于二次磁動(dòng)勢安匝數(shù),在鐵芯和繞組中存在損耗,所以,實(shí)際電流互感器存在著誤差:比值誤差和相角誤差。
比值誤差簡稱比差,用fi表示。是電流互感器的變比誤差。
I1——實(shí)際的一次電流
I2——實(shí)際的二次電流
Ki‘——實(shí)際的電流變比
Ki——額定電流變比
實(shí)際的二次電流乘以額定變比Ki后,如果大于一次電流,比差為正值。反之,則為負(fù)值。
(2)相位角誤差簡稱角差。
角差是相位誤差,它是旋轉(zhuǎn)180°后的二次電流相量即–I2與一次電流相量I1之間的相位差,用δi
表示,通常用“'”(分)作為計(jì)算單位。若–I2超前I1,角差為正值;若滯后,角差為負(fù)值。1)一次電流對誤差的影響
比差和角差均與一次實(shí)際電流的大小成反比,一次實(shí)際電流越小,比差、角差的絕對值越大。
一次實(shí)際電流越接近額定電流、電流互感器二次繞組外的總阻抗越小,電流互感器的比差、角差越小。因此,電流互感器應(yīng)盡量在其額定電流下運(yùn)行。(I<In)
2)二次負(fù)荷對誤差的影響
二次負(fù)載阻抗增加,比差及角差增大;電流互感器所帶負(fù)載一定不能超過其額定二次負(fù)載阻抗總值Z2e
。
為此接線時(shí),電流互感器二次回路中只允許串接有功、無功電能表的電流線圈,不允許再串接其他監(jiān)視儀表。為了減小二次連線的總阻抗,要求電流互感器二次連線須用單芯銅線,不能太長太細(xì),截面積不小于4mm2
,所有接線的連接端頭要接觸可靠,去除氧化層。4、互感器誤差還受到工作條件的影響:3)二次負(fù)荷功率因數(shù)對誤差的影響二次負(fù)荷功率因數(shù)的增大,將使互感器的比差增大,相位差減小。4)頻率影響互感器繞組的漏抗不大,則頻率改變對電流互感器誤差的影響不大。
運(yùn)行中的電流互感器,其誤差的變化與哪些工作條件有關(guān)?答案:運(yùn)行中的電流互感器,其誤差與一次電流、頻率、波形、環(huán)境溫度的變化及二次負(fù)荷、相位角
的大小等工作條件有關(guān)。
電流互感器的誤差有幾種?答案:電流互感器的誤差分為電流比差ΔI和相位角差。其中:
比差
式中Kn--額定變流比;I1--一次電流值;I2--二次電流值。
角差:電流互感器二次電流值I2逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°后,與一次電流相量間的夾角,并規(guī)定I2超前I1時(shí),誤差為正,反之為負(fù)。影響電流互感器誤差的因素主要有哪些?答案:影響電流互感器誤差的因素如下。(1)當(dāng)電流互感器一次電流增大時(shí),誤差減??;當(dāng)一次電流超過額定值數(shù)倍時(shí),電流互感器將工作在磁化曲線的非線性部分,電流的比差和角差都將增加。(2)二次回路阻抗Z2加大,影響比差增大較多,角差增大較少;功率因數(shù)cos降低,使比差增大,而角誤差減?。?/p>
(3)電源頻率對誤差影響一般不大,當(dāng)頻率增加時(shí),開始時(shí)誤差稍有減小,而后則不斷增大。什么叫電流互感器?它有什么用處?電流互感器二次回路為什么不允許裝熔斷器?答案:電流互感器是一種電流變換裝置,它將高電壓電流或低電壓大電流變成電壓較低的較小電流,供給儀表和繼電保護(hù)裝置,并將儀表和繼電保護(hù)裝置與高壓電路隔離。電流互感器的二次側(cè)電流最大值均為5A,從而使測量儀表和繼電保護(hù)裝置使用安全、方便,所以在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。
不裝熔斷器是為了避免熔絲一旦熔斷,造成電流互感器二次回路突然開路。因?yàn)楫?dāng)二次回路突然開路時(shí),二次回路中電流等于零,鐵芯中磁通大大增加,鐵芯將過分發(fā)熱而燒壞,同時(shí)在二次繞組中會(huì)感應(yīng)出高電壓,危及操作人員和設(shè)備的安全。分別說明LQJ-10、LMJ-10、LFC-10、LQG-0.5型電流互感器各字母和數(shù)字的含義?
答案:其各字母和數(shù)字的含義如下。(1)第一個(gè)字母"L"為電流互感器。(2)第二個(gè)字母"Q"為線圈式,"M"為母線貫穿式,"F"主復(fù)匝式。(3)第三個(gè)字母"J"為樹脂澆注,"C"為瓷絕緣,"G"為改進(jìn)型。(4)"-10"為一次側(cè)額定電壓10kV,"-0.5"為一次側(cè)額定電壓500V。(三)電流互感器的接線方式
1、不完全星形接線:也稱V形接線。
三條線上所裝電流表指示的數(shù)值即為三相電流,此種接線方式的優(yōu)點(diǎn)為B相可不裝電流互感器,缺點(diǎn)為只適用于三相三線制電路。2、星形接線:也稱Y形接線。
此種接線方式可測量三相負(fù)荷電流,既適用于三相三線制電路,也適用于三相四線制電路。對三相負(fù)荷不平衡電路,也能如實(shí)反映原邊電流大小。四、測量用互感器3、分相接線
這種接線方式既適用于三相三線制電路,也適用于三相四線制電路,對三相負(fù)荷不平衡電路,也能如實(shí)反映原邊電流大小。雖然導(dǎo)線較多,但互相之間沒有直接聯(lián)系,三相之間不會(huì)互相影響,而且接線清晰明了,接線時(shí)不易接錯(cuò),所以分相接線是且前要求采用的接線方式。
電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》中,要求“對三相三線制接線的電能計(jì)量裝置,其2臺電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用四線連接。對三相四線制連接的電能計(jì)量裝置,其3臺電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用六線連接”,接線方式如圖所示。接線時(shí)還應(yīng)將三相的二次連線按黃、綠、紅不同顏色分開,這樣分相接法雖然使用導(dǎo)線較多,但錯(cuò)誤接線幾率低,檢查接線較容易,并便于互感器的現(xiàn)場校驗(yàn),為計(jì)量裝置的正常維護(hù)奠定了良好的基礎(chǔ)。四、測量用互感器(四)電流互感器的正確使用1、電流互感器的選擇
(1)額定電壓的選擇。電流互感器的額定電壓必須滿足下列條件Ux≦Ue
式中Ux―電流互感器安裝處的工作電壓;
Ue―電流互感器的額定電壓。
(2)額定變比的選擇。應(yīng)保證在正常運(yùn)行中的實(shí)際負(fù)荷電流達(dá)到額定值的60%左右,至少不小于30%。(對S級為20%)
(3)準(zhǔn)確度等級的選擇各類電能計(jì)量裝置應(yīng)配置的電能表、互感器的準(zhǔn)確度等級不應(yīng)低于表所示值。
(4)額定容量的選擇與計(jì)算。
電流互感器的額定容量S2e=I2e2Ze,Ze為互感器二次額定負(fù)載阻抗。接入互感器的二次負(fù)載容量S2應(yīng)滿足0.25S2e≤S2≤S2e
對一年當(dāng)中,用電負(fù)載隨季節(jié)變化較大的客戶,如農(nóng)業(yè)客戶和大型水利排灌站,宜選擇二次側(cè)有多個(gè)抽頭,變比可以改變的電流互感器。
四、測量用互感器2、使用電流互感器應(yīng)注意的問題
(1)電流互感器運(yùn)行中二次不允許開路。若開路,二次線圈兩端會(huì)出現(xiàn)高電壓并伴隨著高溫,運(yùn)行負(fù)荷較大時(shí),電壓峰值可達(dá)數(shù)千伏,危及人身及設(shè)備安全,鐵芯和線圈將因過熱而損壞。產(chǎn)生高溫的原因是,正常情況下一次電流產(chǎn)生的磁通大部分被二次電流產(chǎn)生的磁通所抵消,激磁安匝數(shù)I0N1很小;一旦二次開路,所有的一次磁通都用于激磁I0N1=I1N1,致使鐵芯迅速飽和,磁滯、渦流損耗加劇。產(chǎn)生高壓的原因是感性電流突然為零,電流的變化率接近無窮大,則線圈兩端產(chǎn)生瞬時(shí)高壓,即
工作中若因更換電能表,需要帶電打開電流互感器二次連線時(shí),應(yīng)先短接好試驗(yàn)接線盒上的短路片(或用專用短路線短接K1、K2端),再打開二次線。計(jì)量中二次連線若開路,還會(huì)使相連的計(jì)量元件停計(jì)電量。為檢驗(yàn)二次線是否斷開過,可在電流互感器外壁貼上易熔蠟片,蠟片有熔化的跡象,就可能出現(xiàn)過二次開路或嚴(yán)重過載。四、測量用互感器(2)電流互感器必須按減極性連接,即一次電流從L1端流進(jìn),二次電流從K1端流出,或者說L1接向高壓側(cè)電力電網(wǎng)輸來電能的一端,K1接向電能表一對電流孔的左孔,任意一處接反,該元件驅(qū)動(dòng)力矩就為負(fù)值。
(3)高壓電流互感器K2端要可靠接地,防止一次側(cè)的高壓竄入二次側(cè),但只允許有一個(gè)接地點(diǎn),在端子箱內(nèi)經(jīng)端子接地。低壓電流互感器的導(dǎo)線、相連的儀表與電壓回路的絕緣等級相同,可能承受的最高電壓亦基本一致,因此可以不接地。在雷電頻發(fā)地區(qū),若低壓電流互感器二次接地,還可能會(huì)引入雷電損壞計(jì)量裝置。
(4)高壓供電客戶負(fù)荷大時(shí),采用高供高計(jì)計(jì)量方式,同時(shí)安裝電流、電壓互感器,電能表安裝在一次高壓側(cè)。低壓供電客戶的負(fù)荷電流為50A以上時(shí),電能表不宜直通,應(yīng)采用電流互感器接入方式。
(5)為防止竊電可將電流互感器二次的K1、K2端用一小盒罩住,并加上鉛封。
(6)戶外安裝的高壓電流互感器,當(dāng)互感器至電能表距離較長時(shí),宜采用二次額定電流為1A的電流互感器,以適應(yīng)二次連線電阻較大的實(shí)際情況。選擇電流互流器時(shí),應(yīng)根據(jù)哪個(gè)參數(shù)選擇?
答案:應(yīng)根據(jù)以下幾個(gè)參數(shù)選擇電流互感器。(1)額定電壓。(2)準(zhǔn)確度等級。(3)額定一次電流及變比。(4)二次額定容量和額定二次負(fù)荷的功率因數(shù)。1.在
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