第六章互感器

第六章互感器

互感器包括電流互感器和電壓互感器，互感器的功能是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓（100V）或標(biāo)準(zhǔn)小電流（5A或10A，均指額定值），以便實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)x表、保護(hù)設(shè)備及自動(dòng)控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化?；ジ衅鬟€可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。

電壓互感器按原理分為電磁感應(yīng)式和電容分壓式兩類。前者多用于220千伏（kV）及以下各種電壓等級(jí)；后者則一般用于110kV以上的電力系統(tǒng)，在330～765kV超高壓電力系統(tǒng)中應(yīng)用互感器的接線較多。隨著電力系統(tǒng)容量的增大和電壓等級(jí)的提高，光電式和無線電式互感器正應(yīng)用而生，將應(yīng)用于電力生產(chǎn)中。互感器

工作原理、等值電路與一般變壓器相同。電流互感器：一次繞組串接于電網(wǎng)（與支路負(fù)載串聯(lián)）；

二次繞組與測(cè)量?jī)x表或繼電器的電流線圈相串聯(lián)。電壓互感器：一次繞組并接于電網(wǎng)；二次繞組與測(cè)量?jī)x表或繼電器電壓線圈并聯(lián)?；ジ衅鞯淖饔茫?）能使二次設(shè)備與一次側(cè)高壓裝置在電氣方面隔離，以保證工作人員的安全。且互感器二次側(cè)均接地，從而保證設(shè)備和人身安全。（2）測(cè)量?jī)x表和繼電器等二次設(shè)備供電，且能夠使其標(biāo)準(zhǔn)化和小型化。（3）能夠采用低壓小截面控制電纜，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的測(cè)量和控制。（4）當(dāng)一次電路發(fā)生短路時(shí)，能夠保護(hù)測(cè)量?jī)x表和繼電器的電流線圈免受大電流的損害。接線靈活，調(diào)試、維護(hù)方便。附加第二節(jié)電流互感器一、電流互感器的工作原理

電流互感器將大電流變?yōu)樾‰娏?5A或1A)，作為測(cè)量?jī)x表和繼電器的交流電源及電流信號(hào)。電力系統(tǒng)中廣泛采用的是電磁式電流互感器，用TA表示（舊符號(hào)為CT或LH）。電流互感器也是按電磁感應(yīng)原理工作的。它的構(gòu)造與普通變壓器相似，主要由鐵心、一次繞阻和二次繞阻等幾個(gè)主要部分組成。二次回路始終閉合，正常工作狀態(tài)接近短路。電流互感器一、二次額定電流之比，稱為電流互感器的額定

變（流）比Ki，可表示為：

電流互感器的二次額定電流有5A和1A兩種，一般強(qiáng)電系統(tǒng)用5A，弱電系統(tǒng)用1A，當(dāng)配電裝置距離控制室較遠(yuǎn)時(shí)亦可考慮用1A。目前電流互感器的一次額定電流等級(jí)有：5,10,15,20,30,40,50,75,100,150,200,300,400,600,800,1000,200,1500,2000,3000,4000,5000,6000,8000,10000,15000,20000,25000A。2.電流互感器的特點(diǎn)①一次側(cè)繞組串聯(lián)在一次側(cè)電路中，匝數(shù)很少，阻抗很小，故一次側(cè)電流是被測(cè)電路的負(fù)荷電流，與二次側(cè)電流無關(guān)。②二次側(cè)繞組與測(cè)量?jī)x表的電流線圈串聯(lián)，匝數(shù)是一次繞組的很多倍。③測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置的的電流線圈阻抗很小，正常運(yùn)行時(shí)，電流互感器接近于短路狀態(tài)運(yùn)行。④電流互感器運(yùn)行時(shí)不允許二次側(cè)繞組開路。否則會(huì)在開路的兩端產(chǎn)生高電壓，危及人身安全或使電流互感器發(fā)熱損壞。二、電流互感器的誤差及影響誤差的因素（1）誤差1）電流誤差：

以電流互感器測(cè)出的電流KiI2和實(shí)際電流I1之差，對(duì)實(shí)際電流I1的百分比表示。2）角誤差δi：

以旋轉(zhuǎn)1800的二次側(cè)電流相量與一次側(cè)電流相量的夾角δi表示。并規(guī)定旋轉(zhuǎn)后二次側(cè)電流相量超過一次側(cè)電流相量時(shí)，δi為正，反之為負(fù)。只對(duì)功率型測(cè)量?jī)x表和繼電器及反應(yīng)相位的保護(hù)裝置有影響。（3）影響誤差的因素1）誤差與一次磁勢(shì)I1N1成反比，對(duì)于額定一次電流小的互感器，通常采用增加一次繞組匝數(shù)的方法來增加一次磁勢(shì)。

2）一次側(cè)電流I1。I1在額定值附近，ΔI％和δi均小，過大過小都會(huì)增大誤差。3）鐵芯質(zhì)量和結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)誤差的影響。減小磁路長(zhǎng)度，增大鐵芯截面，選用導(dǎo)磁率μ高的電工鋼，可以減小誤差。4）二次側(cè)負(fù)荷阻抗及功率因數(shù)對(duì)誤差的影響。當(dāng)一次側(cè)電流不變，增加二次側(cè)負(fù)荷阻抗會(huì)增大電流和角誤差。當(dāng)功角增加時(shí)，電流誤差增大而角誤差減?。划?dāng)功角減小時(shí)，電流誤差減小而角誤差增大。必須把二次側(cè)負(fù)荷的阻抗及功率因數(shù)限制在相應(yīng)的范圍之內(nèi)。

三、準(zhǔn)確度級(jí)和額定容量1.準(zhǔn)確級(jí)根據(jù)測(cè)量誤差的大小，分為不同的準(zhǔn)確度級(jí)。測(cè)量用CT的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確度級(jí)有0.1、0.2、0.5、1、3、5級(jí)，對(duì)特殊要求的還有0.2S、0.5S級(jí)。不同準(zhǔn)確度級(jí)的電流互感器使用于不同的范圍。

0.1～0.2級(jí)：實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的精密測(cè)量。

0.5～1.0級(jí)：發(fā)、電站的盤式儀表，但是發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、變壓器、廠用電和引出線的計(jì)費(fèi)用電度表，須用0.5級(jí)的電流互感器。

3級(jí)～5級(jí)：用于一般的測(cè)量和某些繼電保護(hù)裝置。2.額定容量

是指在額定二次電流和額定二次負(fù)荷阻抗下運(yùn)行時(shí)，二次繞組輸出的容量。因?yàn)闇?zhǔn)確度級(jí)與二次負(fù)荷阻抗有關(guān)，所以，同一臺(tái)CT使用在不同的準(zhǔn)確度級(jí)時(shí)二次側(cè)就有不同的額定負(fù)荷。如：LMZ1－10－300/5－0.5型電流互感器，在0.5級(jí)工作時(shí)，額定阻抗為1.6Ω；在1級(jí)工作時(shí)，額定阻抗為2.4Ω。CT的額定容量是指對(duì)應(yīng)于最高準(zhǔn)確度級(jí)的容量。LMZ1－10－300/5－0.5L－表示電流互感器，M－母線式，（F－貫穿復(fù)匝式）Z－澆注式，10－額定電壓，300－一次側(cè)額定電流，5－二次側(cè)額定電流。（一）電流互感器的極性極性極性接錯(cuò)：功率和電度表計(jì)不能正確測(cè)量、某些保護(hù)繼電器會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作。一次繞組首、尾兩端標(biāo)志有L1、L2字樣，分別與二次繞組的K1、K2端子同極性。方向：若一次電流由L1流向L2，則相同相位的二次電流由繞組K1端流出至外接回路，再?gòu)腒2端流入繞組。四、電流互感器的接線

電流互感器同極性端的判別：用1.5V干電池接一次繞組，用一高內(nèi)阻、大量程的直流電壓表接二次繞組。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓表的指針向正方向旋轉(zhuǎn)，則一次繞組與二次繞組是同極性的，當(dāng)指針反轉(zhuǎn)，則一二次繞組不是同極性的。

常用的電流互感器極性都按減極性原則標(biāo)注，即當(dāng)系統(tǒng)一次電流從極性端流入時(shí)，電流互感器的二次電流從極性端流出。（二）電流互感器的接線方式單相接線：電流表通過的電流為一相的電流，通常用在三相負(fù)荷平衡的電路中，供測(cè)量電流或接過負(fù)荷保護(hù)裝置之用。三相星形接線:三只電流互感器分別反映三相電流和各種類型的短路故障電流。用于110kV及以上的三相電路和低壓三相四線制電路的測(cè)量，以及某些繼電保護(hù)回路。16不完全星形接線:公共線中流過的電流為兩相電流之和，所以這種接線又叫兩相電流和接線，由可知，二次側(cè)公共線中的電流，恰為未接互感器的v相的二次電流，因此這種接線可接三只電流表，分別測(cè)量三相電流，所以無論負(fù)荷平衡與否，其廣泛應(yīng)用于三相三線制中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，供測(cè)量或保護(hù)用。在電流互感器的所有接線中，其二次繞組應(yīng)該有一個(gè)接地點(diǎn)，以免一、二次繞組之間的絕緣擊穿使二次側(cè)也帶上高電壓，危機(jī)人身和設(shè)備的安全。

用于35KV及以下小電流接地系統(tǒng)的三相測(cè)量回路，以及除差動(dòng)保護(hù)外的保護(hù)回路。五、電流互感器的結(jié)構(gòu)和類型

1.結(jié)構(gòu)單匝式結(jié)構(gòu)貫穿式：一次繞組為單根銅管或銅桿；

母線式：以母線穿過互感器作為一次繞組。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、價(jià)格低，其內(nèi)部電動(dòng)力不大，熱穩(wěn)定也容易借選擇原電路的導(dǎo)體截面來保證。多匝式結(jié)構(gòu)線圈式、“8”字型和“U”字型。“8”字型：電場(chǎng)不均勻，故只用于35～110kV電壓級(jí)。缺點(diǎn)：一次電流較小時(shí)，一次安匝與勵(lì)磁安匝相差不大，故誤差較大，故額定電流在400A以下采用多匝式。對(duì)于110kV及以上的電流互感器，為了適應(yīng)一次電流的變化和減少產(chǎn)品規(guī)格，常將一次繞組分成幾組，通過切換來改變繞組的串、并聯(lián)，以獲得2~3種互感比。LMZJ--0.5型AT利用穿過其鐵心的一次電路作為一次繞組（相當(dāng)于1匝）。用于500V及以下的配電裝置。LQJ-10型AT0.5級(jí)和3級(jí)兩個(gè)鐵心和兩個(gè)二次繞組，0.5級(jí)用于測(cè)量，3級(jí)用于保護(hù)。以上兩種AT者都是環(huán)氧樹指或不飽和樹脂澆注絕緣，尺寸小、性能好、安全可靠，故廣泛應(yīng)用。220kV“U”字型繞組AT結(jié)構(gòu)：一次繞組呈“U”型，主絕緣全部包在一次繞組上，絕緣共分10層，層間有電容屏(金屬箔)，外屏接地，形成圓筒式電容串結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：電場(chǎng)分布均勻和便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化包扎絕緣。用途：在110kV及以上的高壓電流互感器中得到廣泛的應(yīng)用。硅橡膠復(fù)合套管SF6氣體絕緣AT以SF6氣體作為絕緣。性能可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，而且易向更高電壓等級(jí)發(fā)展。232.

類型①按安裝地點(diǎn)可分為戶內(nèi)式和戶外式。20kV以下制成戶內(nèi)式；35kV及以上多制成戶外式。②按安裝方式可分為穿墻式、支持式和裝入式。穿墻式裝在墻壁或金屬結(jié)構(gòu)的孔中，可節(jié)約穿墻套管；支持式則安裝在平面或支柱上；裝人式是套在35kV及以上變壓器或多油斷路器油箱內(nèi)的套管上，故也稱為套管式。③按絕緣可分為干式、澆注式、油浸式等。干式用絕緣膠浸漬，適用于低壓戶內(nèi)的電流互感器；澆注式利用環(huán)氧樹脂作絕緣，多用于35kV及以下的電流互感器;油浸式多為戶外型。

④按一次繞組匝數(shù)可分為單匝和多匝式。

⑤新型電流互感器按高、低壓部分的耦合方式，可分為無線電電磁波耦合、電容耦合和光電耦合式，其中光電式電流互感器性能更佳。新型電流互感器的特點(diǎn)是高低壓間沒有直接的電磁聯(lián)系，使在同一回路中，往往需要數(shù)量很多的電流互感器，為了節(jié)約材料和投資，高壓電流互感器常由多個(gè)設(shè)有磁聯(lián)系的獨(dú)立鐵芯和二次繞組與共用的一次繞組組成同一電流比、多二次繞組的電流互感器。3.電流互感器的型號(hào)4.電流互感器的結(jié)構(gòu)1）按裝置地點(diǎn)分：戶外式戶內(nèi)式2）按安裝方式分：裝入式（套管式）穿墻式支持式3）按一次繞組匝數(shù)分：（1）單匝式貫穿式母線式（2）復(fù)匝式4）按絕緣分：干式澆注式油浸式氣體式崗位技能1：電流互感器運(yùn)行前的檢查項(xiàng)目檢查套管，看有無裂紋、破損現(xiàn)象；檢查充油電流互感器，其外觀應(yīng)清潔，油量充足，無滲漏油現(xiàn)象；檢查引線和線卡子及二次回路各連接部分，應(yīng)接觸良好，不得松弛；檢查外殼及一、二次側(cè)接地情況，應(yīng)接地正確、良好，接地線應(yīng)堅(jiān)固可靠；按電氣試驗(yàn)規(guī)程，進(jìn)行全面試驗(yàn)并應(yīng)合格。32檢查瓷套管是否清潔，有無缺損、裂紋和放電現(xiàn)象，聲音是否正常；檢查充油電流互感器油位是否正常，有無滲漏現(xiàn)象；檢查各接頭有無過熱及打火現(xiàn)象，螺栓有無松動(dòng)，有無異常氣味；檢查二次繞組有無開路，接地線是否良好，有無松動(dòng)和斷裂現(xiàn)象；檢查電流表的三相指示是否在允許范圍之內(nèi)，電流互感器有無過負(fù)荷運(yùn)行。崗位技能2：電流互感器的巡視檢查項(xiàng)目第三節(jié)電壓互感器功能：（1）降低電壓值（2）隔離二次與一次一次、二次繞組之間只有磁聯(lián)系；二次系統(tǒng)的對(duì)地電位與一次系統(tǒng)無關(guān)；正常時(shí)處于低壓狀態(tài)（小于100V），方便維護(hù)、檢修與調(diào)試。一次系統(tǒng)高電壓二次系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)低壓（100V）TV一、電壓互感器的工作原理（與變壓器相似）（1）一次繞組與被側(cè)電路并聯(lián)；（2）二次繞組與測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置的電壓線圈并聯(lián)；（3）二次側(cè)負(fù)荷比較恒定，正常情況近于開路狀態(tài)；（4）電壓互感器二次側(cè)不允許短路。圖5-20電壓互感器1—鐵心2—一次繞組3—二次繞組二、電壓互感器的誤差及影響誤差的因素（1）誤差1）電壓誤差：以電壓互感器測(cè)出的電壓KuU2和實(shí)際電壓U1之差，對(duì)實(shí)際電壓U1的百分比表示。2）相位誤差δuδu為旋轉(zhuǎn)1800的二次側(cè)電壓相量與一次測(cè)電壓相量之間的夾角。（2）影響誤差的因素1）結(jié)構(gòu)方面：一、二次繞組的阻抗和勵(lì)磁電流增大時(shí)，誤差相應(yīng)增大，反之減小；2）運(yùn)行方面：二次側(cè)負(fù)荷電流增大時(shí)，誤差也增大，二次側(cè)負(fù)荷功率因數(shù)過大或過小，除影響電壓誤差外，還會(huì)影響相位誤差。（3）減小誤差的方法1）結(jié)構(gòu)方面，采用磁導(dǎo)率高的冷軋鋼片，使磁阻減?。粶p小繞組的電阻和漏磁；2）運(yùn)行方面，應(yīng)根據(jù)準(zhǔn)確度的要求，把二次側(cè)負(fù)荷及其功率因數(shù)以及一次側(cè)電壓的變動(dòng)，限制在相應(yīng)的范圍之內(nèi)。三、電壓互感器的準(zhǔn)確度級(jí)和額定容量（1）準(zhǔn)確級(jí)P100（2）額定容量對(duì)應(yīng)于最高準(zhǔn)確度級(jí)時(shí)的容量。

當(dāng)負(fù)載超過準(zhǔn)確度級(jí)所規(guī)定的容量時(shí)，準(zhǔn)確度級(jí)就會(huì)下降。

同一臺(tái)TV，不同準(zhǔn)確級(jí)，??2N不同；

選用TV時(shí)應(yīng)根據(jù)所要求的準(zhǔn)確度級(jí)，確定負(fù)載容量??2，并應(yīng)使??2＜??2N。

根據(jù)高工作電壓下的長(zhǎng)期允許發(fā)熱條件，對(duì)TV還規(guī)定了最大容量。但是，一般都不會(huì)使負(fù)載達(dá)到此最大容量。按安裝地點(diǎn)：屋內(nèi)式、屋外式。屋內(nèi)式：35kV及以下；屋外式：多110kV及以上。按相數(shù)：?jiǎn)蜗嗍?、三相式。單相式：任何電壓等?jí)；三相式：20kV及以下。按繞組數(shù)：雙繞組、三繞組。雙繞組：35kV及以下；三繞組：任何電壓等級(jí)。按絕緣：干式、澆注式、油浸式、SF6氣體絕緣式干式：用絕緣膠浸漬，多用于屋內(nèi)低壓；澆注式：用于3～35kV的屋內(nèi)式；油浸式：多用于110kV及以上的屋外式;SF6氣體絕緣式：110kV及以上。四、電壓互感器的類型、型號(hào)和結(jié)構(gòu)

1.類型按裝置地點(diǎn)分：戶內(nèi)式戶外式2）按相數(shù)分：?jiǎn)蜗嗍饺嗍桨唇^緣分：干式油浸式氣體式澆注式42

例如JSJW-10表示為10kV的三相三繞組五芯柱油浸式電壓互感器。三繞組的第三繞組接成開口三角形，主要供給監(jiān)視電網(wǎng)絕緣和接地保護(hù)裝置。只限于制成10kV及以下電壓等級(jí)。2.型號(hào)JDZ-6型3.結(jié)構(gòu)（1）澆注絕緣電壓互感器均做成單相戶內(nèi)式。廣泛應(yīng)用于3~20kV戶內(nèi)配電裝置。（2）油浸式電壓互感器絕緣性能高，使用電壓范圍廣闊，品種很多。10~35kV：電壓電流組合型油浸式互感器。35kV及以下：普通油浸式電壓互感器。110kV及以上：串激式電壓互感器。

JDJ-10型JSJ-10型JDCF-110型（3）SF6氣體絕緣式電壓互感器以SF6作為絕緣。維護(hù)簡(jiǎn)單，具有更高的可靠性，而且更易適合更高的電壓等級(jí)。

JDQXF-110

TYD-110五、電容式電壓互感器與電磁式相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、占地少、成本低的優(yōu)點(diǎn)，電壓愈高效果愈顯著。運(yùn)行維護(hù)方便，其分壓電容還可兼作載波通訊的耦合電容。廣泛用于110~500kV中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。缺點(diǎn)：輸出容量較小，影響誤差的因素較多，誤差特性較差。1.一臺(tái)單相電壓互感器的接線只能測(cè)量某兩相之間的線電壓，用于連接電壓表、頻率表及電壓繼電器等。為安全起見，二次繞組有一端（通常取X端)接地。六、電壓互感器的接線2.兩臺(tái)單相電壓互感器接成V—V形（不完全星形接線）廣泛應(yīng)用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，可以用來測(cè)量三個(gè)線電壓。優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)過電壓。缺點(diǎn)：只能得到線電壓或相對(duì)于系統(tǒng)中性點(diǎn)的相電壓，不能測(cè)量相對(duì)地電壓，不能起絕緣監(jiān)察作用和做接地保護(hù)用。為安全起見，通常取二次繞組V端接地。3.三臺(tái)單相電壓互感器的Y0—Y0形（完全星形接線）能滿足儀表和繼電保護(hù)裝置取用相電壓和線電壓的要求。絕緣監(jiān)視電壓表應(yīng)按線電壓選擇量程，否則在發(fā)生單相接地時(shí)，電壓表可能損壞。4.一臺(tái)三相五柱式電壓互感器接成Y0—Y0—△形接線（萬能接線）在10kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，能測(cè)量線電壓、相電壓、零序電壓。發(fā)生單相接地故障時(shí)，電壓繼電器動(dòng)作，發(fā)出接地預(yù)告信號(hào)5.三臺(tái)單相三繞組電壓互感器接成Y0—Y0—△形接線（萬能接線）

用于35KV及以上電網(wǎng)，可測(cè)量線電壓、相對(duì)地電壓、零序電壓。

區(qū)別電壓互感器（PT）變壓器作用電壓互感器是一種電壓變換裝置。它將高電壓變換為低電壓，以便用低壓量值反映高壓量值的變化。因此，通過電壓互感器可以直接用普通電氣儀表進(jìn)行電壓測(cè)量。變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件?？善鹕龎骸⒔祲鹤饔茫ㄟh(yuǎn)距離輸電，為了降低損耗，可將電壓升