電氣設(shè)備課程課件河北工程技術(shù)高等?？茖W校 一

第四章互感器補充

互感器知識概述第一節(jié)

互感器的作用及工作特性第二節(jié)電流互感器第三節(jié)電壓互感器思考題與習題第四章互感器知識概述

互感器包括電流互感器和電壓互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)元件，將一次側(cè)的高電壓、大電流變成二次側(cè)標準的低電壓（100V或V）和小電流（5A或1A），用以分別向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，使二次電路正確反映一次系統(tǒng)的正常運行和故障情況。目前，互感器常用電磁式和電容式，隨著電力系統(tǒng)容量的增大和電壓等級的提高，光電式、無線電式互感器正應(yīng)運而生，將應(yīng)用于電力生產(chǎn)中。

第一節(jié)互感器的作用及工作特性一、互感器與系統(tǒng)連接二、互感器的作用三、電流互感器的工作特性四、電壓互感器的工作特性互感器與系統(tǒng)的連接電壓互感器一次繞組并接于電網(wǎng)，二次繞組與測量儀表或繼電器電壓線圈并聯(lián)。電流互感器一次繞組串接于電網(wǎng)（與支路負載串聯(lián)）二次繞組與測量儀表或繼電器的電流線圈相串聯(lián)。在安裝接線時同名端子不可接錯，否則會造成這些裝置運行中的紊亂，因此正確測定互感器的同名端并正確接入上述儀表裝置十分重要?；ジ衅鞯淖饔?/p>

1、將一次回路高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐藴手怠?、使低電壓的二次系統(tǒng)與高電壓的一次系統(tǒng)實施電氣隔離，且互感器二次側(cè)接地，保證了人身和設(shè)備的安全。由于互感器一次、二次繞組除了接地點外無其他電路上的聯(lián)系，因此二次系統(tǒng)的對地電位與一次系統(tǒng)無關(guān)，只依賴于接地點與二次繞組其他各點的電位差，在正常運行情況下處于低壓（小于100V）的狀態(tài)，方便于維護、檢修與調(diào)試。3、取得零序電流、電壓分量供反應(yīng)接地故障的繼電保護裝置使用。

電流互感器的工作特性1、電流互感器的工作特性2、正常運行時，二次繞組近似于短路工作狀態(tài)。3、一次電流的大小決定于一次負載電流。4、運行中的電流互感器二次回路不允許開路。5、電流互感器的一次電流變化范圍很大。6、電流互感器結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足熱穩(wěn)定和電動穩(wěn)定要求。

電壓互感器的工作特性1、正常運行時，電壓互感器二次繞組近似工作開路狀態(tài)。2、電壓互感器一次側(cè)電壓決定于一次電力網(wǎng)的電壓。3、運行中的電壓互感器二次側(cè)繞組不允許短路。電壓互感器二次側(cè)所通過的電流由二次回路阻抗的大小來決定，當二次側(cè)短路時，將產(chǎn)生很大的短路電流損壞電壓互感器。為了保護電壓互感器，一般在二次側(cè)出口處安裝些熔斷器或快速自動空氣開關(guān)，用于過載和短路保護。在可能的情況下，原邊也應(yīng)裝設(shè)熔斷器以保護高壓電網(wǎng)不因互感器高壓繞組或引線故障危及一次系統(tǒng)的安全。第二節(jié)電流互感器一、電流互感器的工作原理二、電流互感器的誤差三、電流互感器的準確級、10%誤差曲線四、電流互感器的額定容量五、電流互感器的接線方式六、電流互感器的分類和型號七、電流互感器的配置原則八、電流互感器使用注意事項電流互感器的工作原理

在理想的電流互感器中，如果假定空載電流Ⅰ0=0，則總磁動勢Ⅰ0N0=0，根據(jù)能量守恒定律，一次繞組磁動勢等于二次繞組磁動勢，即Ⅰ1NI=-Ⅰ2N2

即電流互感器的電流與它的匝數(shù)成反比，一次電流對二次電

流的比值Ⅰ1/Ⅰ2稱為電流互感器的電流比。當知道二次電流時，乘上電流比就可以求出一次電流，這時二次電流的相量與一次電流的相量相差1800。電流互感器的誤差1、電流誤差（又稱比差）電流互感器實際測量出來的電流KⅠ2與實際一次電流Ⅰ1之差，占Ⅰ1的百分數(shù)，即

2、角誤差（角差）旋轉(zhuǎn)1800的二次電流與一次電流之間的夾角。規(guī)定二次電流負相量超前于一次電流相量時，角誤差δ為正，反之角誤差δ為負。電流互感器的的準確級一、電流互感感器準確級準確度級是指指在規(guī)定的二二次負荷變化化范圍內(nèi)，一一次電流為額額定值時的最最大電流誤差差。如表4-1所示。我國GB1208-1997《電流流互感器》規(guī)規(guī)定測量用的的電流互感器器的測量精度度有0.1、、0.2、0.5、1、、3、5五個個準確度級；；保護用電流流互感器按用用途可分為穩(wěn)穩(wěn)態(tài)保護用（（P）和暫態(tài)態(tài)保護用（TP）兩類，，穩(wěn)態(tài)保護用用電流互感器器的準確級用用P來表示，，常用的有5P和10P。所謂額定準確確限值一次電電流即一次電電流為額定一一次電流的倍倍數(shù)，也稱為為額定準確限限值系數(shù)。例例如10P20表示準確確級為10P，準確限值值系數(shù)為20。這一準確確級電流互感感器在20倍倍額定電流下下，電流互感感器負荷誤差差不大于10%。電流互感器準準確級誤差限值電流互感器準準確級誤差限限值電流互感器的的10%誤差曲線二、10%誤誤差曲線當一次電流為為n倍一次額額定電流時，，電流誤差達達-10%，，n=Ⅰ1/Ⅰ1N稱為10%倍倍數(shù)。10%倍數(shù)與與互感器二次次允許最大負負荷阻抗Z21的關(guān)系曲線為為n=f(Z21)，便叫做電電流互感器的的10%誤差差曲線。電流互感器的的額定容量三、電流互感感器的額定容容量電流互感器的的額定容量SN2系指電流互感感器在額定二二次電流ⅠN2和額定二次阻阻抗ZN2下運行時，二二次繞組輸出出的功率SN2=Ⅰ2N2ZN2。由于電流互互感器的額定定二次電流為為標準值，也也為了便于計算算，有的廠家家提供電流互互感器的值。。因電流互感器器的誤差和二二次負荷有關(guān)關(guān)，故同一臺臺電流互感器使用在不同同準確級時，，會有不同的的額定容量。。例如：LMZ1-10-3000/5型互互感器在0.5級下工作作時，ZN2=1.6(40VA)在1級工作時,ZN2=2.4(60VA)。電流互感器接線方式電流互感器的接線線形式指的是電流流互感器與測量儀儀表或保護繼電器器之間的連接形式式。三相完全星形接線線兩兩相不完全星形接接線電流互感器接線方式（1）三相三完全全星形接線可以準準確反映三相中每每一相的真實電流流。該接線方式應(yīng)應(yīng)用在大電流接地地系統(tǒng)中，保護線線路的三相短路、、兩相短路和單相相接地短路。（2）兩相兩繼電電器不完全星形接接線可以準確反映映兩相的真實電流流。該接線方式應(yīng)應(yīng)用在6～10kV中性點不接地地的小電流接地系系統(tǒng)中，保護線路路的三相短路、兩兩相短路。（3）兩相接差動動式接線反映兩相相差電流。該接線線特點是U、W相相電流互感器接成成電流差式，通過過繼電器的電流是是U、W相電流互互感器二次側(cè)電流流差。該接線方方式應(yīng)用在6～兩兩相差接線10kV中性點不不接地的小電流接接地系統(tǒng)中，保護護線路的三相短路路、兩相短路、小小容量電動機保護護、小容量變壓器器保護。電流互感器接線方式兩相差接線單單相接線線兩兩相三完完全星型接線（4）單相接線在在三相負荷平衡時時，可以用單相電電流反映三相電流流值，主要用于測測量電路。（5）兩相三完全全星形接線中流入入第三個繼電器的的電流是Ⅰj=Ⅰu+Ⅰv。該接線方式應(yīng)應(yīng)用在大電流接地地系統(tǒng)中，保護線線路的三相短路、、兩相短路。電流互感器的分類1．按安裝地點可可分為屋內(nèi)和屋外外式。2．按安裝方式可可分為穿墻式、支支持式和裝入式。。穿墻式裝在墻壁壁或金屬結(jié)構(gòu)的孔孔中，可節(jié)約穿墻墻套管；支持式安安裝在平面或支柱柱上；裝入式是套套裝在35kv及及以上的變壓器或或多油斷路器油箱箱內(nèi)的套管上，故故也稱為套管式。。3．按絕緣可分為為干式、澆注式、、油浸式等。干式式用絕緣膠浸漬，，用于屋內(nèi)低壓電電流互感器；澆注注式以環(huán)氧樹脂作作絕緣，目前，僅僅用于35kv及及以下的屋內(nèi)電流流互感器；油浸式式多為屋外式。4．按一次繞組匝匝數(shù)可分為單匝式式和多匝式。單匝匝式分為貫穿型和和母線型兩種。5．按電流互感器器的工作原理，可可分為電磁式、電電容式、光電式和和無線電式。電流互感器的型號電流互感器全型號號的表示和含義如如下：電流互感器的配置原則（1）每條支路的的電源側(cè)均裝設(shè)足足夠數(shù)量的電流互互感器，供該支路測量、保護使使用。此原則同于于開關(guān)電器的配置置原則，因此有斷路器與電流互感感器緊鄰布置。配配置的電流互感器器應(yīng)滿足下列要求：1）一般應(yīng)將將保護與測量用的的電流互感器分開開；2）盡可能將將電能計量儀表互感感器與一般測量用用互感器分開，前前者必須使用0.5級互感器，并應(yīng)使使正常工作電流在在電流互感器額定定電流的2/3左左右；3）保護用互互感器的安裝位置置應(yīng)盡量擴大保護護范圍，盡量消除除主保護的不保護區(qū)區(qū)；4）大接地電電流系統(tǒng)一般三相相配置以反應(yīng)單相相接地故障；小電流流接地系統(tǒng)發(fā)電機機、變壓器支路也也應(yīng)三相配置以便監(jiān)視不對稱程度度，其余支路一般般配置于A、C相相。（2）為了減輕內(nèi)內(nèi)部故障時發(fā)電機機的損傷，用于自自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的電流互感器器應(yīng)布置在發(fā)電機機定子繞組的出線線側(cè)。為了便于分析和在發(fā)電機并并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)內(nèi)部故障，用于測測量儀表的宜裝在發(fā)電機中性性點側(cè)。電流互感器的配置原則（3）配備差動保保護的元件，應(yīng)在在元件各端口配置置電流互感器，當各端口屬屬于同一電壓級時時，互感器變比應(yīng)應(yīng)相同，接線方式相同。Y，，d11接線組別別變壓器的差動保保護互感器接線應(yīng)分別為三角形與與星形，以實現(xiàn)兩兩側(cè)二次電流的相相位校正同時低壓側(cè)變流比Kb與高壓側(cè)變流比Kh的關(guān)系為Kb=KhKT/3，其中KT為變壓器的變比（（KT=高壓/低壓）。。（4）為了防止支支持式電流互感器器套管閃絡(luò)造成母母線故障，電流互感器通通常布置在斷路器器的出線或變壓器器側(cè)。電流互感器使用注意事項（1）電流互感器器在工作時其二次次側(cè)不得開路（2）電流互感器器的二次側(cè)有一端端必須接地（3）電流互感器器在連接時，要注注意其端子的極性性第三節(jié)電壓互感器一、電磁式電壓互互感器■電磁式電壓互感器器的工作原理■電磁式電壓互感器器的誤差■電磁式電壓互感器器的分類、結(jié)構(gòu)類型和型號二、電壓互感器的的準確級和額定容量三、電壓互感器的的接線方式四、電流互感器的的配置原則電磁式電壓互感器器的工作原理電壓互感器的工作作原理與普通電力力變壓器相同，結(jié)結(jié)構(gòu)原理和接線也也相似，一次繞組組匝數(shù)很多，而二二次繞組匝數(shù)很少少，相當于降壓變變壓器。工作時，，一次繞組并聯(lián)在在一次電路中，而而二次繞組并聯(lián)儀儀表、繼電器的電電壓線圈。因此電電壓低，額定電壓壓一般為100V；容量小，只有有幾十伏安或幾百百伏安；負荷阻抗抗大，工作時其二二次側(cè)接近于空載載狀態(tài)，且多數(shù)情情況下它的負荷是是恒定的。電壓互互感器的一次電壓壓U1與其二次電壓U2之間有下列關(guān)系：：U1≈(N1/N2)U2KUU2式中，N1、N2——為電壓互感器器一次和二次繞組組匝數(shù)；KU——為電壓互感感器的變壓比，一一般表示為其額定一、二次電電壓比，即KU=U1N/U2N，例如10000V/100V。電磁式電壓互感器器的測量誤差由于電壓互感器存存在勵磁電流和內(nèi)內(nèi)阻抗，因此電電壓互感器測量結(jié)結(jié)果呈現(xiàn)誤差，通通常用電壓誤差（（又稱比值差）和和角誤差（又稱相角差）表表示。（1）電壓誤差：：電壓誤差為二二次電壓的測量值值乘額定互感比所所得一次電壓的近近似值（U2ku）與實際一次電壓壓U1之差，而以后者的的百分數(shù)表示，，即（2）角誤差電磁式電壓互感器器的分類電磁式電壓互感器器可分為以下幾種種類型：（1）按安裝地點點可分為戶內(nèi)式和和戶外式。（2）按相數(shù)可分分為單相式和三相相式。（3）按每相繞組組數(shù)可分為雙繞組組和三繞組式。三三繞組電壓互感器器有兩個二次側(cè)繞繞組：基本二次繞繞組和輔助二次繞繞組。輔助二次繞繞組供接地保護用用。（4）按絕緣可分分為干式、澆注式式、油浸式、串級級油浸式和電容容式等。干式多用用于低壓；澆注式式用于3～35kV；油浸式主要要用于35kV及及以上的電壓互感感器。電磁式電壓互感器器的結(jié)構(gòu)類型（1）35kV及及以下的電壓互感感器35kV及一下電電壓互感器的結(jié)構(gòu)構(gòu)和普通變壓器基基本一致。根據(jù)其其絕緣方式的不同同，可分為干式、、環(huán)氧澆注式和油油浸式三種。干式電壓互感器一一般只用于低壓的的戶內(nèi)配電裝置。。澆注式電壓互感器器用于3～35kV戶內(nèi)配電裝裝置。油浸式電壓互感器器JDJJ2-35型、JDJ2-35型被廣泛泛用于35kV系統(tǒng)中中。這類電壓互感感器的鐵芯和一、、二次繞組放在充充有變壓器油的油油箱內(nèi)。繞組出線線端經(jīng)固定在油箱箱蓋上的套管引出出。電磁式電壓互感器器的結(jié)構(gòu)類型（2）110～220kV電壓互互感器隨著電壓的升高，，電壓互感器絕緣緣尺寸需增大。為為了減少繞組絕緣緣厚度，縮短磁路路長度，110kV及以上電壓互互感器采用串級式式，鐵芯不接地，，帶電位，由絕緣緣板支撐。國產(chǎn)JCC型和JDCF型電壓互感器器就是采用這種結(jié)結(jié)構(gòu)。一次繞組分兩部分分，分別繞在上下下兩鐵芯上，二次次繞組只繞在下鐵芯柱上并并置于一次繞組的的外面。鐵芯和一一次繞組的中點相相連。當電網(wǎng)電壓壓U加到互感器一一次繞組時，其鐵鐵芯的電位為(1/2)U。而且一次繞繞組的兩個出線端端與鐵芯間的電位位差、一、二次繞繞組間的電位差及及二次繞組和鐵芯芯間的電位差將都都是(1/2)U。這就降低了對對鐵芯與一次繞組組之間以及一、二二次繞組之間的絕絕緣要求。電磁式電壓互感器器的型號電壓互感器全型號號的表示和含義如如下：電壓互感器的準確級電壓互感器的測量量誤差，以用其準準確度級來表示。。電壓互感器的準準確度級，是指在在規(guī)定的一次電壓壓和二次負荷變化化范圍內(nèi)，負荷的的功率因數(shù)為額定定值時，電壓誤差差的最大值。表4-3電電壓互感感器的準確級和誤誤差限值電壓互感器的額定容量電壓互感器的誤誤差與二次負荷荷有關(guān)，因此對對應(yīng)于每個準確確度級，都對應(yīng)應(yīng)著一個額定容容量，但一般說說電壓互感器的的額定容量是指指最高準確度級級下的額定容量量。例如JDZ-10型電壓壓互感器，各準準確級下的額定定容量為：0.5級-80VA，1級-120VA，3級-300VA，則該電壓壓互感器的額定定容量為80VA。同時，電電壓互感器按最最高電壓下長期期工作允許的發(fā)發(fā)熱條件出發(fā)，，還規(guī)定最大容容量，上述電壓壓互感器的最大大容量為500VA，該容量量是某些場合用用來傳遞功率的的，例如：給信信號燈，斷路器器的分閘線圈供供電等。電壓互感器要求求在某些準確度度級下測量時，，二次負載不應(yīng)應(yīng)超過該準確級級規(guī)定的容量，，否則準確度級級下降，測量誤誤差是滿足不了了要求的。電壓互感器的接線方式在三相電力系統(tǒng)統(tǒng)中，通常需要要測量的電壓有有線電壓、相對對地電壓和發(fā)生生單相接地故障障時的零序電壓壓。為了測量這這些電壓下圖示示出了幾種常見見的電壓互感器器接線。電壓互感器的配置原則電壓互感器配