第十一章互感器

1、互感器 互感器的功能是把線路上的高電壓變換成低電壓，把線路上的大電流變換成小電流，以便于各種測量儀表和繼電保護(hù)裝置使用。第一節(jié)互感器的種類與工作原理 一、種類 變換電壓的叫電壓互感器，變換電流的叫電流互感器。有了互感器，不但大大簡化了儀表和繼電器的結(jié)構(gòu)，有利于儀表和繼電器產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化，而且能使工作人員遠(yuǎn)離高壓部分，免受高壓威脅。 二、工作原理 互感器的原理與變壓器相似。圖11一1是互感器在電力系統(tǒng)中的接線原理圖。圖中，TA和TV分別表示電流互感器和電壓互感器；A和V分別表示電流表和電壓表；I和U分別表示電流繼電器和電壓繼電器；Wh表示電能表（也可接功率表和功率因數(shù)表）。由圖可知，電流互感器是串

2、聯(lián)在線路上運(yùn)行的，而電壓互感器是并聯(lián)在線路上運(yùn)行的。我國生產(chǎn)的電壓互感器二次邊額定電壓為100V和100V；我國生產(chǎn)的電流互感器二次邊額定電流為5A和1A。圖11一1互感器接線原理圖第二節(jié)電流互感器 電流互感器類似一臺(tái)一次線圈匝數(shù)少、二次線圈匝數(shù)多的變壓器。由于二次側(cè)串聯(lián)的是阻抗很小的電流表和其他儀器儀表的電流線圈，運(yùn)行中的電流互感器又類似工作在短路狀態(tài)的變壓器。電流互感器是按照一、二次電流與一、二次線圈匝數(shù)成反比的規(guī)律檢測一次電流的。應(yīng)當(dāng)指出，電流互感器的一次電流決定于一次負(fù)荷的大小，而與二次負(fù)荷無關(guān)；在規(guī)定的范圍內(nèi)，電流互感器的二次電流也與二次負(fù)荷無關(guān)，而只決定于一次電流的大小。 一、電流

3、互感器的技術(shù)參數(shù)和型號(hào) 1電流互感器的技術(shù)參數(shù) （1）額定電壓指電流互感器一次線圈可以接用的線路的額定電壓，而不是一次線圈或二次線圈端子之間的電壓。 （2）變流比指一次線圈額定電流與二次額定電流之比。因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯亩坞娏魇?A，所以變流比決定于一次額定電流。額定電壓10kV電流互感器的一次額定電流有5、10、15、20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、1500A等多個(gè)等級(jí)。額定電壓500V電流互感器的一次額定電流還要大一些，最大的一次額定電流達(dá)25000A。 （3）精度等級(jí)雖然電流互感器的電磁關(guān)系與變壓器相同，但其精度比變壓器高得多

4、。電流互感器的精度等級(jí)是用電流的相對誤差表示的，即式中，I為電流相對誤差（也叫做變流比誤差）；Kl為變流比；I2為實(shí)測二次電流；I1N為一次額定電流。該百分?jǐn)?shù)即電流互感器的精度等級(jí)。例如，05級(jí)電流互感器的電流相對誤差為05。 應(yīng)當(dāng)指出，精度只表示一次電流為額定電流時(shí)電流互感器的誤差。隨著一次電流的變化，互感器的誤差不是不變的。10kV電流互感器能保證一次電流為額定電流的1015倍時(shí)電流相對誤差不超過10。 應(yīng)根據(jù)二次負(fù)荷的性質(zhì)選用適當(dāng)精度的電流互感器。電能計(jì)量應(yīng)選用05級(jí)的電流互感器、電流測量可選用1級(jí)（或05級(jí)）的電流互感器、繼電保護(hù)可選用3級(jí)的電流互感器。 （4）容量指電流互感器二次側(cè)允

5、許接入的視在功率。二次側(cè)串接的負(fù)載越多，視在功率也就越大。因此，盡管二次電流不決定于二次負(fù)荷的大小，電流互感器的二次負(fù)荷也不能無限增加。否則，電流互感器有被燒毀的可能。電流互感器的容量常用二次阻抗表示。額定電壓10kV電流互感器的二次阻抗在功率因數(shù)cos08時(shí)分為04、06、08、12、16、20、24等若干等級(jí)；額定電壓500V電流互感器的二次阻抗在功率因數(shù)cos08時(shí)分為02、03、04、08、10、20等若干等級(jí)。 2電流互感器的型號(hào) 電流互感器的種類很多。按絕緣形式，可分為瓷絕緣、澆注絕緣等形式的電流互感器；按安裝方式，可分為支柱式、穿墻式、母線式等形式的電流互感器。電流互感器還有很多

6、不同的規(guī)格。這些特征都應(yīng)在型號(hào)中表示出來。電流互感器的型號(hào)標(biāo)式為 例如，LA一10為穿墻式、額定電壓10kV的電流互感器；LQJ一10為線圈式、樹脂澆鑄、額定電壓10kV的電流互感器；LFZJ一10為貫穿復(fù)匝式、澆鑄絕緣、加大容量的10kV電流互感器；LMZB一05為額定電壓05kV、母線式、澆鑄絕緣、保護(hù)用電流互感器等。 二、電流互感器接線 圖11一2是電流互感器的幾種接線原理圖。其中，（a）圖所示的一臺(tái)互感器接線主要用于測量對稱三相電路中線路上的電流。（b）圖所示的三臺(tái)互感器星形接線可用于測量對稱和不對稱三相電路（包括三相四線線路）中線路上的電流，也可用于三相短路、兩相短路和單相接地或單相

7、短路的繼電保護(hù)，且繼電保護(hù)的靈敏度較高。（c）圖所示的兩臺(tái)互感器不完全星形接線可用于測量對稱和不對稱的三相三線電路中線路上的電流（因?yàn)槿嚯娏鞯氖噶亢蜑榱?，所以公共線上的電流測量得到的是未裝互感器的那條線上的電流），也可用于繼電保護(hù)接線，但靈敏度較低。（d）圖所示的兩臺(tái)互感器電流差接線用于線路、電動(dòng)機(jī)、并聯(lián)電容器的繼電保護(hù)接線，保護(hù)靈敏度較高。圖11一2 電流互感器接線（a）單臺(tái)互感器接線（b）Y形接線（c）V形接線（d）電流差接線 電流互感器的安裝接線應(yīng)注意以下問題： （l）二次回路接線應(yīng)采用截面積不小于25mm2的絕緣銅線；排列應(yīng)當(dāng)整齊；連接必須良好；盤、柜內(nèi)的二次回路接線不應(yīng)有接頭。 （

8、2）為了減輕電流互感器一次線圈對外殼和二次回路漏電的危險(xiǎn)，其外殼和二次回路的一點(diǎn)應(yīng)良好接地。 （3）對于接在線路中的沒有使用的電流互感器，應(yīng)將其二次線圈短路并接地。 （4）為避免電流互感器二次開路的危險(xiǎn)，二次回路中不得裝熔斷器。 （5）電流互感器二次回路中的總阻抗不得超過其額定值。 （6）電流互感器的極性和相序必須正確。 三、電流互感器安全運(yùn)行要點(diǎn)運(yùn)行中的電流互感器二次開路是十分危險(xiǎn)的。其危險(xiǎn)性表現(xiàn)在以下幾方面： （1）由于沒有二次電流的平衡作用，鐵芯磁通大大增加，而感應(yīng)電動(dòng)勢與磁通成正比，導(dǎo)致二次側(cè)電壓大大升高（數(shù)百至數(shù)千伏），既帶來電擊的危險(xiǎn)，又可能擊穿二次線路或二次元件的絕緣。此時(shí)，鐵芯

9、將發(fā)出嗡嗡聲；如擊穿絕緣，還將發(fā)出放電聲和電火花。 （2）由于鐵芯磁通大大增加，造成鐵芯發(fā)熱，可能燒毀互感器，并發(fā)出焦煳味、冒煙。 （3）由于磁通大大增加，鐵芯飽和而帶有較大的剩磁，使互感器精度降低。 （4）由于二次電流為零，電流表、功率表指示為零，電能表鋁盤不轉(zhuǎn)動(dòng)且發(fā)出“嗡嗡”聲，電流繼電器也不能正常動(dòng)作，從而不能對一次電路進(jìn)行監(jiān)視和保護(hù)。發(fā)現(xiàn)電流互感器二次開路，應(yīng)盡量停電處理；如不能停電，應(yīng)盡量減小一次負(fù)荷，在有人監(jiān)護(hù)、使用絕緣工具、保持安全距離的前提下，先將二次短路，再排除故障，然后再拆除短路線。 電流互感器不得長時(shí)間過負(fù)荷運(yùn)行。否則，鐵芯溫度太高將導(dǎo)致誤差增大、絕緣加速老化，甚至燒毀。

10、電流互感器只允許在11倍額定電流下長時(shí)間運(yùn)行。 電流互感器巡視檢查的主要內(nèi)容是檢查各接點(diǎn)有無過熱現(xiàn)象、有無異常氣味和異常聲響、瓷質(zhì)部分是否清潔、有無放電痕跡。對于充油型電流互感器，還應(yīng)檢查油面是否正常、有無滲油、漏油等。 運(yùn)行中的電流互感器出現(xiàn)過熱、螺紋松動(dòng)、連接點(diǎn)打火、冒煙、聲音異常（放電聲等噪音）、焦糊氣味、嚴(yán)重滲油或漏油等故障現(xiàn)象時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)根據(jù)出現(xiàn)的異常現(xiàn)象作出判斷，并進(jìn)行處理。例如，用試溫蠟片檢查其發(fā)熱程度；從聲音和儀表指示辨別其二次是否開路；根據(jù)電流表等儀表的指示判斷是否線圈發(fā)生匝間短路等。第三節(jié) 電壓互感器 電壓互感器與變壓器的工作原理完全相同。但是，電壓互感器二次側(cè)并聯(lián)連接的

11、是阻抗很大的電壓表和其他儀器儀表的電壓線圈，運(yùn)行中的電壓互感器類似工作在開路狀態(tài)的變壓器。 一、電壓互感器的技術(shù)參數(shù)和型號(hào) 1電壓互感器的技術(shù)參數(shù) （l）額定電壓和變壓比。電壓互感器的額定電壓指電壓互感器一次線圈的額定電壓。變壓比指一次線圈額定電壓與二次線圈額定電壓（100V）之比。 （2）精度等級(jí)。電壓互感器的精度等級(jí)是用電壓的相對誤差表示的，即式中，U為電壓相對誤差（也叫做變壓比誤差）；KU為變壓比；U2為實(shí)測二次電壓；U1N為一次額定電壓。該百分?jǐn)?shù)即電壓互感器的精度等級(jí)。例如，3級(jí)電壓互感器的電壓相對誤差為3。 同樣應(yīng)當(dāng)根據(jù)二次負(fù)荷的性質(zhì)選用適當(dāng)精度的電壓互感器。電能計(jì)量、電流測量、繼電

12、保護(hù)應(yīng)分別選用05級(jí)、1級(jí)（或05級(jí)）、3級(jí)的電壓互感器。 （3）額定容量指在功率因數(shù)cos08的條件下電壓互感器二次側(cè)允許接入的視在功率。10kV電壓互感器的額定容量為數(shù)十至數(shù)百伏安、500V電壓互感器的額定容量多為數(shù)十伏安。同類型電壓互感器中，精度越高者容量越小。二次側(cè)并聯(lián)的負(fù)載越多，視在功率也就越大。因此，盡管二次電壓與二次負(fù)荷的關(guān)系大，電壓互感器的二次負(fù)荷也不能無限增加。否則，電壓互感器有燒毀的可能。 2電壓互感器的型號(hào) 電壓互感器的種類也很多。按絕緣形式，分為油浸式、干式、澆注式等形式的電壓互感器；按照相數(shù)，分為單相電壓互感器和三相電壓互感器；按結(jié)構(gòu)型式，分為五柱三線圈式、接地保護(hù)式

13、、帶補(bǔ)償線圈式等型式的電壓互感器。電壓互感器也有很多不同的規(guī)格。這些特征也都應(yīng)在型號(hào)中表示出來。電壓互感器的型號(hào)標(biāo)式為 例如，JDJ一10為單相、油浸絕緣、額定電壓10kV的電壓互感器；JSJW一10為三相、油浸絕緣、五柱三線圈、額定電壓10kV的電壓互感器；JDZJ一10為單相、澆注絕緣、帶接地保護(hù)（單相三線圈）、額定電壓10kV的電壓互感器；JSJB一10為三相、油浸絕緣、帶補(bǔ)償線圈、額定電壓10kV的電壓互感器；JDG一05為單相、額定電壓500V的干式電壓互感器等。 二、電壓互感器接線圖11一3是電壓互感器的幾種接線方式。其中，（a）圖所示一臺(tái)單相互感器的接線主要用于測量線電壓和連接頻

14、率表及電壓繼電器。（b）圖所示的兩臺(tái)單相互感器的VV形接線可用于測量線電壓和連接功率表、電度表及電壓繼電器。這種接線方式的優(yōu)點(diǎn)是簡單、經(jīng)濟(jì)、一次沒有接地點(diǎn)；不足之處是不能測量對地電壓，不能起絕緣監(jiān)視和接地保護(hù)的作用。（c）圖所示三相電壓互感器YoYo開口接線是10kV系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的接線方式。這種接線方式除可用于線電壓、相電壓的測量和一般繼電保護(hù)之外，接在Yo形接線的二次繞組上的電壓表還可用作系統(tǒng)的絕緣監(jiān)視；接在開口形接線的二次繞組上的電壓繼電器還可發(fā)出接地報(bào)警信號(hào)。采用YoYo開口接線時(shí)，除電壓互感器二次繞組的一點(diǎn)必須接地外，其一次繞組的中性點(diǎn)也必須接地。圖11一3電壓互感器接線（a）單臺(tái)互

15、感器接線（b）VV形接線（c）YoYo開口接線 電壓互感器的安裝接線應(yīng)注意以下問題： 1二次回路接線應(yīng)采用截面積不小于15mm2的絕緣銅線；排列應(yīng)當(dāng)整齊；連接必須良好；盤、柜內(nèi)的二次回路接線不應(yīng)有接頭。 2與電流互感器相同，電壓互感器的外殼和二次回路的一點(diǎn)也應(yīng)良好接地。用于絕緣監(jiān)視的電壓互感器的一次繞組中性點(diǎn)也必須接地。 3為防止電壓互感器一、二次短路的危險(xiǎn)，一、二次回路都應(yīng)裝有熔斷器。接成開口三角形的二次回路即使發(fā)生短路也只流過微小的不平衡電流和三次諧波電流，故不裝設(shè)熔斷器。4電壓互感器二次回路中的工作阻抗不得太小，以避免超負(fù)荷運(yùn)行。 5電壓互感器的極性和相序必須正確。 三、電壓互感器安全運(yùn)

16、行要點(diǎn) 熔斷器是電壓互感器唯一的保護(hù)裝置，必須正確選用和維護(hù)。一次側(cè)熔斷器的保護(hù)范圍是互感器的一次線路和互感器本身，并可作為二次側(cè)短路故障狀態(tài)下的穿越性保護(hù)；二次側(cè)熔斷器的保護(hù)范圍是互感器的二次線路。 對于10kV的電壓互感器，一次側(cè)應(yīng)當(dāng)選用RN2或RN4型有限流作用的專用熔斷器。其熔絲額定電流為05A、熔斷時(shí)間lmin以內(nèi)的熔斷電流為0618A、熔絲電阻為1007。RN2和RN4型熔斷器的熔管內(nèi)填充有石英砂，滅弧能力很強(qiáng)。因此，這種熔斷器的最大開斷電流達(dá)50KA，而且有限流作用。電壓互感器二次熔斷器室內(nèi)安裝的可選用RL、gF、aM系列額定電流10A的熔斷器，配用35A的熔絲；室外安裝的可選用

17、RM系列額定電流15A的熔斷器，配用6A的熔絲。 電壓互感器二次熔絲熔斷一般是由二次側(cè)短路造成的。一次側(cè)熔絲熔斷則可能是由于互感器本身或一次側(cè)短路或套管閃絡(luò)造成的，可能是由于互感器二次側(cè)短路穿越作用于一次側(cè)造成的，也可能是由于過電壓使互感器鐵芯飽和導(dǎo)致一次電流急劇增大造成的。 可以從電壓表的指示判斷電壓互感器熔絲熔斷的具體情況。低壓熔絲熔斷容易檢查，也容易判斷。三相熔絲同時(shí)熔斷時(shí)，則不論互感器是什么接法，所有電壓表指示均下降為零。兩相熔絲熔斷時(shí)，VV接線者電壓表指示（線電壓）也都下降為零；YoYo開口接線者三個(gè)線電壓指示也都下降為零；相電壓兩相下降為零，一相保持不變。一相熔絲熔斷時(shí)，VV接線者

18、，未熔斷兩相上的一只電壓表指示不變、另兩只電壓表指示下降為零。YoYo開口接線者，未熔斷兩相上的一只線電壓表指示不變、另兩只線電壓表指示約下降為相電壓的12；未熔斷兩相上的兩只相電壓表指示不變、另一只相電壓表在接有線電壓表時(shí)也指示約下降為相電壓的l2，在未接有線電壓表時(shí)下降為零。 從電壓表的指示判斷電壓互感器高壓熔絲熔斷情況略復(fù)雜一些。三相熔絲同時(shí)熔斷時(shí)，電壓指示也都下降為零。兩相熔絲熔斷時(shí)，VV接線者三相電壓指示也都下降為零；YoYo開口接線者（JSJW型互感器）三相電壓指示均大幅度下降（注：由于互感器一、二次中性點(diǎn)、電壓表中性點(diǎn)都接地和互感器磁路不獨(dú)立，電壓不降低為零，參見圖11一3），線

19、間、相間電壓指示均小有差別，非熔斷相的電壓略高于熔斷相的電壓。一相熔絲熔斷時(shí)，VV接線者，如公共線上的熔絲熔斷，則對應(yīng)正常相的線電壓指示不變、另兩只電壓表指示為線電壓的12；如非公共線上的熔絲熔斷，則對應(yīng)另兩相的線電壓指示不變、另兩只電壓表指示一者降低為零，一者指示相電壓。一相熔絲熔斷時(shí)，YoYo開口接線者，對應(yīng)正常相的線電壓指示不變、另兩只線電壓表指示約降低為線電壓的12；而對于相電壓，對應(yīng)正常相的相電壓指示略有降低、另一只電壓表指示則大大降低。 如通過觀察和分析，判斷為熔絲熔斷，應(yīng)先檢查二次側(cè)熔絲?？捎萌f用表交流電壓量限250V檔測量熔絲兩端的電壓：電壓不為零說明熔絲已斷；電壓為零說明熔絲未斷，應(yīng)再檢查一次側(cè)熔絲。 如果是低壓熔絲熔斷