互感器是電力系統(tǒng)中提供測(cè)量和保護(hù)用的重要設(shè)備

1、第六章互感器§6-1概述互感器是電力系統(tǒng)中提供測(cè)量和保護(hù)用的重要設(shè)備，無(wú)論大中小變電所都離不開互感器，互感器可以把高電壓大電流改變成低電壓小電流其作用是：1、使測(cè)量?jī)x表和繼電器與高壓裝置在電氣方面很好地隔離保證工作人員的安全。2、使測(cè)量?jī)x表標(biāo)準(zhǔn)化小型化，可以采用小截面的電纜進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)量。3、當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，儀表和電流線圈不受沖擊電流的影響。注意的一點(diǎn)是：為了確保人在接觸測(cè)量?jī)x表和繼電器時(shí)的安全，互感器二次線圈必須接地，這樣當(dāng)互感器一二次線圈間絕緣損壞時(shí)，可防止在儀表和繼電器上發(fā)生高壓危險(xiǎn)。§6- 2電磁式電流互感器一電磁式電流互感器的工作原理（CT的工作原理）電磁式電流

2、互感器的工作原理與變壓器相似，是系統(tǒng)中最常用的電流互感器。電流互感器的特點(diǎn)：（1） 一次線圈串聯(lián)在電路中并且匝數(shù)很少，因此，一次電流完全取決于被測(cè)電路的負(fù)荷 電流，而與二次電流無(wú)關(guān)，而變壓器的一次電流取決于二次電流。（2） 由于電流互感器二次線圈所接儀表和繼電器的線圈阻抗很小，所以正常情況下電流 互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。(3)因?yàn)橐淮尉€圈額定電流l1n已規(guī)定為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),所以二次線圈的額定電流I 2n統(tǒng)一為5A。CT的額定互感比為一次額定電流之比:Kn1 1 n1 2n額定互感比也可近是似為一二次線圈匝數(shù)比:Kn ： Kn二、CT的誤差CT的等值電路與變壓器的等值電路相同根據(jù)等值電路畫向量圖

3、。以二次電流I?為基準(zhǔn)丨2畫在第I象限水平軸上即丨2初相角為O'，那么U2超前I2 2角即 二次負(fù)荷功率角因素角，那么 E2超前丨2角（二次阻抗角）因?yàn)?E2是磁通產(chǎn)生的，所以鐵心磁通超前 E2 9O0，激磁磁勢(shì)理應(yīng)與方向相同，但由于鐵芯損耗的原因I0N1超前一個(gè)t角 根據(jù)磁勢(shì)平衡原理可得：I1N1 i2n i0n1i1n I0N1 - (-l2N2)由于CT本與存在激磁損耗和磁飽和的影響。一次電流h =KnI2在數(shù)值和相位上都有差異，也就是說(shuō)從CT的二次側(cè)測(cè)量的結(jié)果與一次側(cè)實(shí)際值是有誤差的通常用電流誤差和角誤差表示。W + al k _ i電流誤差：fi2 N - 100%6一211

4、二次電流測(cè)量值乘上額定互感比后解得一次電流近似值與實(shí)際電流之差, 數(shù)表示。角誤差丨2旋轉(zhuǎn)180后與li的夾角以I的百分規(guī)定-l 2超前l(fā)1時(shí)為E正值反之為關(guān)Kn = KNN2N1l 2 - I1l1100%N 212 _ N111NT100%'6-3如果當(dāng)：N2I2 N1I1說(shuō)明電流誤差為 E,反之為負(fù)我們從向量圖中可知：12N2 -11N1 = ob -od - bd當(dāng)、；很小時(shí)，bd =bcN 21N1l 1-bd- bc- 10 N1丄伯 fi 2 2100%100%100%cosG) 100%N1I1N1I1I1N1I1N1由于J很小ac l N所以二sin0 rcos(Ag)

5、 3440分6-5oa l1 N1從以上兩式可見(jiàn) CT的誤差可用激磁瓷勢(shì)表示，I0N1在橫軸上的投影，就是絕對(duì)電流誤差,10N1在縱軸上的投影就是絕對(duì)角誤差。三、影響誤差的因素我們從式6-4和6-5可知，CT的誤差與I1N1，I0N1，: ，有關(guān)根據(jù)電磁感應(yīng)定律，互感應(yīng)電勢(shì)E2= 4.44BSfN26 _6有根據(jù)等值電路二次回路電壓降E2=i2(z2 Z2l) (Z2 Z2l)kn6一7式（6-6）（ 6-7）恒等可得,IN(Z2 Z2Q、222N；S6 -8此時(shí)CT的相對(duì)誤差為I0N111 N111 N1HlavBlav (Z2 Z2l)lav2liNj222N2Sj6 -9Hlav式中：l

6、av 磁路平均長(zhǎng)度，米H鐵心磁場(chǎng)強(qiáng)度，安匝/米 HB磁感應(yīng)強(qiáng)度，韋/米2J 鐵心磁導(dǎo)率，亨/米Z2和Z2l CT二次線圈的內(nèi)阻抗和負(fù)荷阻抗，歐將式6-9代入6-4和6-5可得：fi(Z2 Zl)lav222N；S)sin (二U) 100%6 -10二色 Z；l)lav cosC:) 3340(分)6-11222N；S)CT二次線圈開路的影響當(dāng)CT的二次線圈開路時(shí)，Z2l二：，CT由正常短路工作狀態(tài)變?yōu)殚_路狀態(tài)，即丨2 =0,根據(jù)磁勢(shì)平衡條件可知，打口 T2N2 = I0N1 ，正常為數(shù)很小的I0N1驟增為I0N1，即I 0N1 = I0N1此時(shí)由于鐵芯包所以 申并不成正比增長(zhǎng)， 磁通波形畸變

7、為矩形波，由于e，因此二次線圈在磁通過(guò)零時(shí)產(chǎn)生很高的尖頂波電勢(shì)，數(shù)值可達(dá)上萬(wàn)伏。dt這樣會(huì)造成對(duì)工作人員的人力安全有危險(xiǎn)。對(duì)儀表繼電器絕緣有危害 由于B的驟增鐵芯損耗大大增加，將會(huì)產(chǎn)生于允許的發(fā)熱使鐵芯和線圈即有過(guò)熱而損壞的危險(xiǎn)。 在鐵芯中，還會(huì)產(chǎn)生剩磁使互感器誤差增大因此一次線圈通過(guò)電流時(shí)，二次線圈是不允許開路的。四、電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)和額定容量 電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)CT的準(zhǔn)確級(jí)一一指在規(guī)定的二次負(fù)荷范圍內(nèi)一次電流為額定值時(shí)的最大誤差限制。我國(guó)電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)的誤差極限值請(qǐng)看下文37頁(yè)表1-2如CT的準(zhǔn)確級(jí)為0.2時(shí)，二次負(fù)荷變化范圍（0.25 1） 一次電流為額定電流時(shí)：fmax = 0-

8、2; i =10 分CT的電流誤差能引起對(duì)所有儀表和繼電器產(chǎn)生影響。CT的角誤差能引起對(duì)功率型測(cè)量?jī)x表和繼電器及反應(yīng)相位的保護(hù)裝置都有影響。 保護(hù)級(jí)電流互感器的 10%勺誤差曲線用于保護(hù)的電流互感器，在正常符負(fù)荷范圍內(nèi)準(zhǔn)確級(jí)的要求于如測(cè)量級(jí)高，測(cè)量級(jí)一般為0.5級(jí)和1級(jí)的。保護(hù)級(jí)一般只有 3 10級(jí)，但在可能出現(xiàn)的短路電流范圍內(nèi)要求CT的最大誤差不得超過(guò)-10%。當(dāng) 丄L =n時(shí)，電流誤差達(dá)到-10%，那么這個(gè)n就稱為10%咅Iln數(shù)，10%數(shù)與CT的二次允許最大負(fù)荷阻抗Z2l的關(guān)系曲線n= f（Z2l）便叫做CT的10%的誤差曲線。一般 10淋差曲線都由制造廠提供，而給出的這個(gè)曲線都是誤差值

9、最大的情況下給出的 即sin（：: =1，實(shí)際上 二90°，因此，按一次電流倍數(shù)從曲線中查出 的Z2l值均能保證其誤差不超過(guò)-10%。Z2l 電流互感器的額定容量CT的額定容量S2n 指CT在二次額定電流和二次額定阻抗下運(yùn)行時(shí)二次線圈輸出 的容量，即S2n=1慕如通常 CT的二次電流為 5A 即 I25A. S2n=l；nZ2n=25Z2n由于CT的誤差和Z2l有關(guān)，因此同一臺(tái) CT使用在不同的準(zhǔn)確級(jí)時(shí)會(huì)有不同的額定容量。如某一 CT當(dāng)在0.5級(jí)工作時(shí)，其 Z2l =0.4歐，S2n =10伏安當(dāng)在一級(jí)工作時(shí)，其 Z2l =0.6歐，S2n =15伏安可見(jiàn)隨著準(zhǔn)確級(jí)的降低，二次額定容

10、量將要升高。6 3 電壓互感器電壓互感器可分為電磁式電壓互感器和電容式電壓互感器。我們主要講電磁式電壓互感器簡(jiǎn)稱電壓互感器或PT一.電磁式電壓互感器的工作原理 其工作原理與變壓器相同，PT的特點(diǎn)1. 容量很小相當(dāng)于一個(gè)小變壓器。2. 二次側(cè)負(fù)荷比較恒定，所接測(cè)量?jī)x表和繼電器的電壓線圈阻抗很大，因此在正常運(yùn)行 時(shí)，電壓互感器接近于空載狀態(tài)。因?yàn)镻T的一次線圈電壓為標(biāo)準(zhǔn)比,且二次電壓規(guī)定為100v 或100，所以變比Kn也為標(biāo)準(zhǔn)比，即 Kn1nU2n2n= 1007電壓互感器的誤差PT的等值電路與變壓器的等值電路相同，由于PT存在激磁電流和內(nèi)阻抗，使一次電壓U 2和一次電壓Ui大小不等于相位差，也

11、不等于180度，見(jiàn)矢量圖以-U2為參考向量。IVvWHKo我們從等值電路可知：Ui “1仃1jXi） （2）（r2 jX2）-U 2=lo（rijXi）- 丨2仃1jXi） - 12（r2jx2）-U 2=l°rijl°Xi-丨2（1D ） - jl2（Xi X2 ） -U2畫向量圖從向量圖也可見(jiàn)，用 PT測(cè)量結(jié)果有誤差通常用帶奶牙誤差和角誤差來(lái)表示，那么PT的誤差定義與 CT的誤差定義基本相似， 所以我們不準(zhǔn)備詳細(xì)分析，只是直接應(yīng)用誤差的結(jié) 論來(lái)討論影響誤差的因素。電壓誤差:10» sin® +l0x0cos=_® 丨衍 +r2）cos

12、74;2 + 丨；（為 +x；）si 門少2Ui100% = f0 f6-12f0:空載電壓誤差fe :負(fù)荷電壓誤差 角誤差:6-130r, cos® 10為 sin® 十 12（幾 +r2）sin®2 - I,% + x2）cos®2UiUi三.影響誤差的因素及減少誤差的方法12, cos ：:2和一次電壓U11.電壓互感器運(yùn)行工作對(duì)誤差的影響 根據(jù)fu和乜可知，影響PT誤差的主要因素是二次負(fù)荷F面讓我們看一看 PT的誤差與二次負(fù)荷的關(guān)系從二次負(fù)荷與fu關(guān)系可知:2 =0.5COS ；：2 一定時(shí)，二次負(fù)荷電流越大，fu接線驟增大，又可知,值越低，co

13、s :其誤差越大。從二次負(fù)荷與 5的關(guān)系曲線可知-10100當(dāng) COS '2 =0.5 時(shí)，l2 r - uCOS '2 =1 時(shí)，I 2 " u從以上兩個(gè)關(guān)系曲線可知cos 2 在0.5 1.0范圍內(nèi)變化，曲線位置和斜率都發(fā)生變化，其位置在來(lái)年各個(gè)曲線之間。當(dāng)PT的一次電壓發(fā)生變化時(shí)，激磁電流和值隨之變化，故fu和：U都發(fā)生變化。1.減少PT誤差方法我們知道激磁電流與fo有關(guān)，所以為了減少I。最有效的途徑就是采用高磁導(dǎo)率的冷 軋硅鋼片。除此之外PT常采用簡(jiǎn)單而有效的增加二次線圈匝數(shù)的方法來(lái)減小電壓誤差，如匝數(shù)增加.N2，則PT的輸出電壓U2=U2 ：山2（U2：U2

14、）Kn -UiUi100% = fuU2Kn 100% = fu . ：fuUi fu為正值。若適當(dāng)選擇.N2可是補(bǔ)償后fU在空載時(shí)為正值。在某一負(fù)荷時(shí)為0，而滿載時(shí)為負(fù)值，相當(dāng)于把原f u平行上移故減少誤差。在實(shí)際中由于 PT二次線圈匝數(shù)較少，調(diào)整比較困難，所以都采用減少一次線圈匝數(shù)來(lái) 達(dá)到同樣的目的。四電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)和額定容量PT的準(zhǔn)確級(jí)一一指規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)負(fù)荷功率因數(shù)為額定值時(shí)誤差的最大值。GB規(guī)定：一次電壓變化范圍內(nèi)為（0.851） U1n二次負(fù)荷變化范圍為（0.251） S2n cos2 =0.8我們電壓互感器準(zhǔn)確級(jí)和誤差限制標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)看講義276頁(yè)表14 2,

15、PT的額定容量，S2n 指相當(dāng)于最高準(zhǔn)確級(jí)的容量，就是說(shuō)PT在這種負(fù)荷容量下所引起的誤差不會(huì)超過(guò)這一準(zhǔn)確級(jí)所規(guī)定的數(shù)值。 言外之意，同一臺(tái)PT對(duì)應(yīng)于不同的準(zhǔn)確級(jí)使有不同的額定容量。五. 采用電壓互感器應(yīng)注意的問(wèn)題：PT的二次側(cè)在正常情況下不允許短路，因?yàn)镻T在正常運(yùn)行時(shí)近于開路狀態(tài)運(yùn)行，當(dāng)二次側(cè)短路時(shí)，由于此時(shí)Z2l=0, . I?突然增高很大，引起過(guò)度發(fā)熱使絕緣破壞和燒壞的危險(xiǎn)，另一方面由于丨2很大產(chǎn)生的電動(dòng)力使 PT的機(jī)械強(qiáng)度受到破壞。在中性點(diǎn)不接地或者經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中為了監(jiān)視相對(duì)地的絕緣情況，電壓互感器 需反映相對(duì)地的過(guò)電壓，這就要求PT的一次線圈星形連接，并且中性點(diǎn)接地，在3560千伏中采用3個(gè)單相三線圈便可以滿足要求，而在335千伏的電網(wǎng)中，因?yàn)槿粏蜗嗳€圈PT比一只三相PT價(jià)格高，所以希望采用三相式電壓互感器。但是普通三相三柱式電 壓互感器，將中性點(diǎn)接地做監(jiān)視是不允許的。這是因?yàn)楫?dāng)電網(wǎng)相接地時(shí)，接地相被短接，而非接地的兩相相對(duì)地電壓升高3倍。此