8 第6章-3 互感器原理與選擇

1、第六章第六章 導(dǎo)體和電器設(shè)備的選擇導(dǎo)體和電器設(shè)備的選擇主要內(nèi)容主要內(nèi)容 電器設(shè)備選擇的一般原則電器設(shè)備選擇的一般原則 高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇電流和電壓互感器的原理與選擇電流和電壓互感器的原理與選擇 電抗器的選擇電抗器的選擇 導(dǎo)體、電纜的選擇導(dǎo)體、電纜的選擇三、互感器的原理及選擇三、互感器的原理及選擇互感器包括電流互感器（互感器包括電流互感器（TA TA 或或CTCT）和電壓互感器（和電壓互感器（TVTV或或 PTPT）1 1、互感器的作用、互感器的作用（1 1）將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓）將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓（

2、100100V V）和小電流（和小電流（5 5A 1AA 1A），），使測量儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、使測量儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價格便宜和便于屏內(nèi)安裝。小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價格便宜和便于屏內(nèi)安裝。（2 2）使二次設(shè)備與高壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從）使二次設(shè)備與高壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身安全。而保證了設(shè)備和人身安全。2 2、電磁式電流互感器、電磁式電流互感器（1 1）特點(diǎn)）特點(diǎn) 一次繞組串聯(lián)在電路中，匝數(shù)很少。故一次繞組中的電流完一次繞組串聯(lián)在電路中，匝數(shù)很少。故一次繞組中的電流完全取決于被測電路的負(fù)荷電流，而與二次電流大小無關(guān)。

3、全取決于被測電路的負(fù)荷電流，而與二次電流大小無關(guān)。 二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，正常情況下，在接二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，正常情況下，在接近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。 額定電流比額定電流比: :1221/NNIIKNNi0201221102211IIINNIINININI,（2 2）電流互感器的等值電路和相量圖）電流互感器的等值電路和相量圖(3)(3)電流互感器的誤差電流互感器的誤差定義定義電流誤差： 定義定義相位差 ： 與 之間的夾角， 超前 時為正。(%)100112IIIKfii2I2I1I1I)(3440)cos(222)(%100)sin(222)(22

4、222222SNlZZSNlZZfavliavli(4)電流互感器的運(yùn)行參數(shù)對誤差的影響電流互感器的運(yùn)行參數(shù)對誤差的影響 S 、lav 為鐵芯截面和磁路平均長度 鐵芯磁導(dǎo)率 N2 二次繞組匝數(shù)Z2 Z2L 二次繞組的內(nèi)阻抗和負(fù)荷阻抗/)(44. 410222222BLNIZZIEBSfNEavl磁動勢方程：二次側(cè)回路方程：電磁感應(yīng)定律：鐵芯及二次繞組的結(jié)構(gòu)；鐵芯及二次繞組的結(jié)構(gòu)；二次負(fù)荷；二次負(fù)荷；鐵芯磁導(dǎo)率鐵芯磁導(dǎo)率I1 一次電流一次電流I I1 1的影響的影響. . I I1 1在額定值在額定值I IN N時，磁導(dǎo)率時，磁導(dǎo)率接近最大，電流誤接近最大，電流誤差差 和相角差和相角差 最小。最

5、小。 二次負(fù)載阻抗及功率因數(shù)對誤差的影響二次負(fù)載阻抗及功率因數(shù)對誤差的影響二次負(fù)載阻抗二次負(fù)載阻抗Z Z2l2l與誤差成正比。與誤差成正比。 22增大時增大時( (功率因數(shù)功率因數(shù)coscos22減小減小) )，電流誤差，電流誤差fifi增大，相角差增大，相角差ii減小。減小。 CTCT長期運(yùn)行后，誤差可能會加大，加接額外的儀表或繼電器時，也會使長期運(yùn)行后，誤差可能會加大，加接額外的儀表或繼電器時，也會使誤差增大到不允許的程度，此時應(yīng)校驗，必要時應(yīng)換用大截面的連接導(dǎo)誤差增大到不允許的程度，此時應(yīng)校驗，必要時應(yīng)換用大截面的連接導(dǎo)線或更換新的電流互感器。線或更換新的電流互感器。 一次繞組有電流時，

6、二次繞組不一次繞組有電流時，二次繞組不允許開路允許開路I2=0I2=0，I I0 0N N1 1= =I I1 1N N1 1 磁通磁通飽和，接近矩形波。飽和，接近矩形波。E E2 2與與d/d/dtdt成正比，二次繞組將在磁通過成正比，二次繞組將在磁通過零時，感應(yīng)很高的尖頂波電勢，其值可零時，感應(yīng)很高的尖頂波電勢，其值可達(dá)數(shù)千甚至上萬伏，危及人身安全和儀達(dá)數(shù)千甚至上萬伏，危及人身安全和儀表、繼電器的絕緣。表、繼電器的絕緣。磁感應(yīng)強(qiáng)度驟增，會引起鐵芯和繞組過熱磁感應(yīng)強(qiáng)度驟增，會引起鐵芯和繞組過熱在鐵芯和繞組中產(chǎn)生剩磁，使互感器特性在鐵芯和繞組中產(chǎn)生剩磁，使互感器特性變壞。變壞。3 3、電流互感

7、器的準(zhǔn)確級和額定容量、電流互感器的準(zhǔn)確級和額定容量1 1）CTCT的準(zhǔn)確級。的準(zhǔn)確級。 CT CT根據(jù)測量時誤差的大小而劃分為不同的準(zhǔn)確級。準(zhǔn)確級根據(jù)測量時誤差的大小而劃分為不同的準(zhǔn)確級。準(zhǔn)確級是指在規(guī)定的二次負(fù)荷范圍內(nèi)，一次電流為額定值時的最是指在規(guī)定的二次負(fù)荷范圍內(nèi)，一次電流為額定值時的最大大電流電流誤差。誤差。準(zhǔn)確級準(zhǔn)確級一次電流為額定一次電流為額定電流的百分值電流的百分值誤差限值誤差限值二次負(fù)荷變化范圍二次負(fù)荷變化范圍電流誤差（電流誤差（%）相位差（相位差（）0.210201001200.50.350.2201510（0.251）S2N0.5102010012010.750.56045

8、301102010012021.5112090603501203不規(guī)定不規(guī)定（0.51）S2N（2 2）保護(hù)型準(zhǔn)確級）保護(hù)型準(zhǔn)確級保護(hù)用保護(hù)用CTCT按用途分為穩(wěn)態(tài)保護(hù)用（按用途分為穩(wěn)態(tài)保護(hù)用（5 5P P和和1010P P）和暫態(tài)保護(hù)用和暫態(tài)保護(hù)用（TPXTPX、TPYTPY、TPZTPZ）。）。保護(hù)級的準(zhǔn)確級以額定準(zhǔn)確限值一次電流（額定一次電流倍保護(hù)級的準(zhǔn)確級以額定準(zhǔn)確限值一次電流（額定一次電流倍數(shù)，數(shù)，I I1 1/I/IN N ，也稱額定準(zhǔn)確限值系數(shù)）下的最大復(fù)合誤差也稱額定準(zhǔn)確限值系數(shù)）下的最大復(fù)合誤差 來標(biāo)稱。來標(biāo)稱。對保護(hù)級對保護(hù)級CTCT，主要在系統(tǒng)短路時工作，因此在額定一次電

9、流主要在系統(tǒng)短路時工作，因此在額定一次電流范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度要求不如測量級高，只相當(dāng)于范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度要求不如測量級高，只相當(dāng)于3 31010級，但對級，但對可能出現(xiàn)的短路電流范圍內(nèi)，則要求可能出現(xiàn)的短路電流范圍內(nèi)，則要求CTCT的最大誤差不超過的最大誤差不超過 10%10%。準(zhǔn)確準(zhǔn)確級級電流誤差（電流誤差（%）相位差（相位差（）復(fù)合誤差（復(fù)合誤差（%）在額定準(zhǔn)確限值一次電流下在額定準(zhǔn)確限值一次電流下在額定一次電流下在額定一次電流下5P10P1.03.060-5.010.0%3 3）額定容量）額定容量定義定義: : 指指CTCT在額定二次電流（在額定二次電流（5 5A 1AA 1A）I IN2N2和

10、額定二次阻抗和額定二次阻抗Z ZN2N2下運(yùn)下運(yùn)行時，二次繞組輸出容量，也可用二次阻抗表示。行時，二次繞組輸出容量，也可用二次阻抗表示。 由于由于CTCT的誤差和二次負(fù)荷有關(guān)的誤差和二次負(fù)荷有關(guān), ,同一個同一個CTCT在不同的二次負(fù)荷下，在不同的二次負(fù)荷下，準(zhǔn)確級不同，額定容量也不同準(zhǔn)確級不同，額定容量也不同。如如: : S SN2N2=10VA(Z=10VA(ZN2N2=0.4=0.4歐歐) ) 當(dāng)當(dāng)Z Z2l2l0.40.40.4時，準(zhǔn)確級降為時，準(zhǔn)確級降為1 1級，對應(yīng)的額定容量為級，對應(yīng)的額定容量為1515VAVA（Z ZN2N2=0.6=0.6）。）。 2222NNNZIS4 4、

11、電流互感器的選擇、電流互感器的選擇（1 1）一次回路的額定電壓和電流的選擇）一次回路的額定電壓和電流的選擇 U UN1N1 U UNS NS I IN1N1 I Imaxmax（2 2）二次額定電流的選擇）二次額定電流的選擇 1 1A A，弱電系統(tǒng)或配電裝置距離控制室較遠(yuǎn)，為減小電纜截面、提，弱電系統(tǒng)或配電裝置距離控制室較遠(yuǎn)，為減小電纜截面、提高二次負(fù)荷能力和準(zhǔn)確級高二次負(fù)荷能力和準(zhǔn)確級 5 5A A，強(qiáng)電系統(tǒng)，強(qiáng)電系統(tǒng)（3 3）種類和形式的選擇。）種類和形式的選擇。 根據(jù)安裝地點(diǎn)（屋內(nèi)、屋外）和安裝方根據(jù)安裝地點(diǎn)（屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式）選擇其形式。式（如穿墻式、支

12、持式、裝入式）選擇其形式。（4 4）準(zhǔn)確級和額定容量的選擇）準(zhǔn)確級和額定容量的選擇 CTCT的準(zhǔn)確級不得低于所供測量儀表的準(zhǔn)確級的準(zhǔn)確級不得低于所供測量儀表的準(zhǔn)確級。 裝于重要回路（如發(fā)電機(jī)、調(diào)速器、變壓器、廠用饋線、出線等）中的電能表和裝于重要回路（如發(fā)電機(jī)、調(diào)速器、變壓器、廠用饋線、出線等）中的電能表和計費(fèi)的電能表一般采用計費(fèi)的電能表一般采用0.50.51 1級表，相應(yīng)的互感器的準(zhǔn)確級不應(yīng)低于級表，相應(yīng)的互感器的準(zhǔn)確級不應(yīng)低于0.50.5級；級； 對測量精度要求較高的大容量發(fā)電機(jī)、變壓器、系統(tǒng)干線和對測量精度要求較高的大容量發(fā)電機(jī)、變壓器、系統(tǒng)干線和500500KVKV宜用宜用0.20.2

13、級；級； 供運(yùn)行監(jiān)視、估算電能的電能表和控制盤上儀表，一般皆用供運(yùn)行監(jiān)視、估算電能的電能表和控制盤上儀表，一般皆用1 11.51.5級的，相應(yīng)的級的，相應(yīng)的電流互感器應(yīng)為電流互感器應(yīng)為0.50.51 1級級 供只需估計電參數(shù)儀表的互感器可用供只需估計電參數(shù)儀表的互感器可用3 3級。級。 額定容量及二次導(dǎo)線允許的最小截面額定容量及二次導(dǎo)線允許的最小截面 CTCT二次側(cè)所接負(fù)荷二次側(cè)所接負(fù)荷S S2 2應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級所規(guī)定的額定容量應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級所規(guī)定的額定容量S S2N2N連接導(dǎo)線電阻接觸電阻，一般取繼電器電流線圈電阻儀表電流線圈電阻Lcrear0.1rrrcLrea2L2L22N2Nrrr

14、rZZISm/mm101.73mLmmS22C2導(dǎo)線電阻率，銅為連接導(dǎo)線計算長度，連接導(dǎo)線截面，（)rrrZL)rrrISLIScrea2NCcrea22N2NC22N銅芯控制電纜截面銅芯控制電纜截面不小于不小于1.5mm2，表計中有計費(fèi)電能表計中有計費(fèi)電能表時導(dǎo)線截面不小表時導(dǎo)線截面不小于于2.5mm2（5 5）熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗）熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗對外部動穩(wěn)定：對外部動穩(wěn)定： kQI2kNtQIK21)(shesiishesNiKI12aliFshal/1073. 15 . 0276 6、電壓互感器的原理與選擇、電壓互感器的原理與選擇（1 1）分類：電磁式）分類：電磁式 PT PT 、電容

15、分壓式電容分壓式PTPT電磁式電磁式PTPT：容量小，類似一臺小容量的變壓器：容量小，類似一臺小容量的變壓器, ,但結(jié)構(gòu)上要求有但結(jié)構(gòu)上要求有較高的安全系數(shù)；正常運(yùn)行時接近于空載狀態(tài)較高的安全系數(shù)；正常運(yùn)行時接近于空載狀態(tài) 電容式電容式PTPT：實(shí)質(zhì)是一個電容分壓器，為減少負(fù)荷電流的影響，：實(shí)質(zhì)是一個電容分壓器，為減少負(fù)荷電流的影響，可在回路中加入補(bǔ)償電抗，并將測量儀表經(jīng)中間變壓器升壓可在回路中加入補(bǔ)償電抗，并將測量儀表經(jīng)中間變壓器升壓后與分壓器相連后與分壓器相連（2 2）電壓互感器的選擇）電壓互感器的選擇 PT PT為與電網(wǎng)并聯(lián)的電壓變換設(shè)備，不須選擇額定電流，為與電網(wǎng)并聯(lián)的電壓變換設(shè)備，不

16、須選擇額定電流，PTPT不不會受到外部電網(wǎng)短路電流的侵襲，不須進(jìn)行短路動穩(wěn)定、熱會受到外部電網(wǎng)短路電流的侵襲，不須進(jìn)行短路動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗。穩(wěn)定校驗。PTPT的內(nèi)部故障，由專用的熔斷器快速切除。的內(nèi)部故障，由專用的熔斷器快速切除。a a、一次回路電壓的選擇一次回路電壓的選擇 0.8 0.8U UN1N1 U UNsNs1.2U1.2UN1N1b b、二次回路電壓的選擇二次回路電壓的選擇 PT PT二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足保護(hù)和測量用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求。二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足保護(hù)和測量用標(biāo)準(zhǔn)儀表的要求。應(yīng)用應(yīng)用二次繞組二次繞組電壓（電壓（V V）開口三角的輔助開口三角的輔助繞組電壓（繞組電壓（V V）一

17、臺電壓互一臺電壓互感器接線感器接線110110220220kVkV測單相對地電壓測單相對地電壓100100無無一臺電壓互一臺電壓互感器接線感器接線3 33535kVkV測測ACAC線電壓線電壓100100無無不完全星形不完全星形接線接線3 33535kVkV測測AB BCAB BC線電壓線電壓100100無無應(yīng)用應(yīng)用二次繞組電壓（二次繞組電壓（V V）開口三角的開口三角的輔助繞組電輔助繞組電壓（壓（V V）三臺三臺單相單相三繞三繞組電組電壓互壓互感器感器接線接線3 3220220kVkV可測各相可測各相電壓和各電壓和各線電壓線電壓110110500500kVkV：3 36060kVkV（單相式

18、）單相式）（三相五柱式）三相五柱式） 100100100/3100/3電容電容式電式電壓互壓互感器感器接線接線110110500500kVkV可測各相可測各相電壓和各電壓和各線電壓線電壓 100 10031003100c c、種類和型式選擇種類和型式選擇在在6 63535KVKV屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式110110220220KVKV，常采用串級式電磁常采用串級式電磁PTPT；110-500KV 110-500KV ，當(dāng)容量和準(zhǔn)確級滿足要求時，可采用電容式。，當(dāng)容量和準(zhǔn)確級滿足要求時，可采用電容式。d d、容量和準(zhǔn)確級的選擇容量和準(zhǔn)確級的選擇

19、：先根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器的接線方式，盡先根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器的接線方式，盡量把負(fù)荷分布在各相上，然后計算各相負(fù)荷的大小，量把負(fù)荷分布在各相上，然后計算各相負(fù)荷的大小，按照所接儀表的準(zhǔn)確級和容量選擇互感器的準(zhǔn)確級和額定容量，按照所接儀表的準(zhǔn)確級和容量選擇互感器的準(zhǔn)確級和額定容量，電壓互感器的準(zhǔn)確級不得低于所供測量儀表的準(zhǔn)確級；電壓互感器的準(zhǔn)確級不得低于所供測量儀表的準(zhǔn)確級；電壓互感器對應(yīng)于要求準(zhǔn)確級的額定二次容量不應(yīng)小于電電壓互感器對應(yīng)于要求準(zhǔn)確級的額定二次容量不應(yīng)小于電壓互感器二次最大相的負(fù)荷。壓互感器二次最大相的負(fù)荷。 7 7、互感器在主接線中的配置原則、

20、互感器在主接線中的配置原則（1 1）電壓互感器的配置）電壓互感器的配置母線：除旁母外，一母線：除旁母外，一般的工作、備用母線般的工作、備用母線都裝有一組電壓互感都裝有一組電壓互感器，用于同步、測量器，用于同步、測量儀表和保護(hù)裝置儀表和保護(hù)裝置線路：線路：3535KVKV及以上輸及以上輸電線路，當(dāng)對端有電電線路，當(dāng)對端有電源時，為監(jiān)視線路有源時，為監(jiān)視線路有無電壓、進(jìn)行同步和無電壓、進(jìn)行同步和設(shè)置重合閘，需裝有設(shè)置重合閘，需裝有一臺單相電壓互感器一臺單相電壓互感器變壓器：低壓側(cè)有時變壓器：低壓側(cè)有時為滿足同步或繼電保為滿足同步或繼電保護(hù)的要求，設(shè)一組電護(hù)的要求，設(shè)一組電壓互感器壓互感器發(fā)電機(jī)：一

21、般裝有發(fā)電機(jī)：一般裝有2-32-3組電壓互感器，一組供自動調(diào)節(jié)勵磁裝組電壓互感器，一組供自動調(diào)節(jié)勵磁裝置（三只單相置（三只單相 雙繞組）；一組供測量儀表、同步和保護(hù)裝置雙繞組）；一組供測量儀表、同步和保護(hù)裝置使用（三相五柱式或三只單相接地專用互感器，開口三角形供使用（三相五柱式或三只單相接地專用互感器，開口三角形供發(fā)電機(jī)在未并列前檢查是否接地用），當(dāng)負(fù)荷太大時，可增設(shè)發(fā)電機(jī)在未并列前檢查是否接地用），當(dāng)負(fù)荷太大時，可增設(shè)一組不完全星形連接的互感器，專供測量儀表用。一組不完全星形連接的互感器，專供測量儀表用。 5 5萬萬KWKW及以及以上的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)常接有單相電壓互感器，用于上的發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)常

22、接有單相電壓互感器，用于100%100%定子接地定子接地保護(hù)保護(hù)在發(fā)電機(jī)、變壓器、在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線、母線分段、出線、母線分段、母聯(lián)斷路器、旁路母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路，均斷路器等回路，均設(shè)有電流互感器。設(shè)有電流互感器。中性點(diǎn)直接接地系中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，一般按三相配統(tǒng)，一般按三相配置；對中性點(diǎn)非直置；對中性點(diǎn)非直接接地的系統(tǒng)，依接接地的系統(tǒng)，依具體情況，可按二具體情況，可按二相和三相配置。相和三相配置。只有只有A A、C C相相CTCT（2 2）電流互感器的配置）電流互感器的配置對保護(hù)用電流互感器的安裝地點(diǎn)，對保護(hù)用電流互感器的安裝地點(diǎn)，應(yīng)盡量按消除主保護(hù)的死區(qū)來設(shè)置。應(yīng)盡量按消除主保護(hù)的死區(qū)來設(shè)置。如有兩組電流互感器時，在位置允如有兩組電流互感器時，在位置允許的情況下，應(yīng)設(shè)在斷路器的兩側(cè)，許的情況下