電能計(jì)量基礎(chǔ)及新技術(shù)(第二版)電能計(jì)量用互感器

1、 電能計(jì)量用互感器第2章第一節(jié) 電流互感器電流互感器四、接線方式與退磁三、工作原理與誤差二、技術(shù)參數(shù)六、注意事項(xiàng)五、選擇一、種類、結(jié)構(gòu)與型號一、種類、結(jié)構(gòu)與型號1、分類按外形低壓TA：羊角式和穿心式；一、種類、結(jié)構(gòu)與型號按電壓等級：低壓式和高壓式；按一次線圈的匝數(shù)：單匝式和多匝式；按安裝方法：支持式和穿墻式；按安裝地點(diǎn)：戶內(nèi)式和戶外式；按鐵芯多少：單鐵芯和多鐵芯；按絕緣方式：干式用空氣絕緣并冷卻、油浸式、瓷絕緣、環(huán)氧樹脂澆注絕緣。一、種類、結(jié)構(gòu)與型號2、結(jié)構(gòu)示意圖一、種類、結(jié)構(gòu)與型號3、型號TA的型號一般表示為：其中第一個(gè)字母固定為L，表示電流互感器；L額定電流準(zhǔn)確度等級額定電壓第二個(gè)字母A穿

2、墻式B支持式D貫穿式單匝F貫穿式復(fù)匝M貫穿式母線型R裝入式Q線圈式C瓷箱式Z支柱式Y(jié)低壓型 J接地保護(hù)第 三個(gè)字母Z澆注絕緣C瓷絕緣W戶外裝置B過流保護(hù)G改進(jìn)型D差動(dòng)保護(hù)S速飽和J樹脂澆注Q加強(qiáng)型K塑料外殼二、電流互感器的技術(shù)參數(shù)準(zhǔn)確度等級額定電流額定電壓二次額定負(fù)荷1234額定容量 15保證準(zhǔn)確度等級的情況下，二次所接電流線圈、測量儀表總阻抗的額定值I2e通過額定二次負(fù)荷Z2e所需要的視在功率S2e。有、5VA、10VA、 15VA和20VA等規(guī)格。一次額定電流：50、75、100、150、1000、10000、15000、25000A等。二次額定電流I2e一般為5A，用于330KV及以上電

3、網(wǎng)時(shí)I2e為1A級及以上的為標(biāo)準(zhǔn)互感器用于實(shí)驗(yàn)室和標(biāo)準(zhǔn)儀器中；、級用于現(xiàn)場電能計(jì)量；級及以下用于監(jiān)測電流、功率、功率因數(shù)和繼電保護(hù)裝置中電流互感器的準(zhǔn)確度等級有：、10.0 級指一次線圈與地(或與二次回路)之間的絕緣電壓。三、電流互感器的工作原理與比差、角差1、電流互感器的工作原理一次繞組與被測電路串聯(lián)，二次繞組與電能表的電流線圈串聯(lián)。電能表的電流線圈內(nèi)阻很小，所以電流互感器相當(dāng)于二次短路運(yùn)行的變壓器。三、電流互感器的工作原理與比差、角差根據(jù)變壓器的工作原理有：理想情況下 ，那么有 有效值的關(guān)系： 即：額定變比：三、電流互感器的工作原理與比差、角差2、電流互感器的比差、角差電流互感器在實(shí)際運(yùn)行

4、中會產(chǎn)生變比誤差，簡稱比差；還有相位角誤差，簡稱角差。由于 ，因此會引起電流互感器的比差 和角差 。角差 一般為正，比差 一般為負(fù)。出廠前的電流互感器二次匝數(shù)N2要適當(dāng)減少匝2匝，以補(bǔ)償負(fù)的比差三、電流互感器的工作原理與比差、角差電流互感器的比差 、角差 和一次實(shí)際電流 的有效值關(guān)系分別為一次實(shí)際電流小于一次額定電流的30時(shí)，比差很大，一般稱為“大馬拉小車一次實(shí)際電流越接近額定電流，電流互感器的比差、角差越小。“大馬指的是一次額定電流很大的互感器，“小車指的是小負(fù)荷電流，此時(shí)比差一般為負(fù)，少計(jì)電量，給供電公司帶來損失。電流互感器的誤差特性 四、電流互感器的接線方式?電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程?中

5、要求“對三相三線制接線的電能計(jì)量裝置，其2臺電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用四線連接。對三相四線制連接的電能計(jì)量裝置，其3臺電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用六線連接。電流互感器的退磁 為保證電流互感器的準(zhǔn)確度，要對電流互感器進(jìn)行周期校驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中可能采用過直流電源，或在大電流下工作時(shí)突然切斷電源，或二次繞組偶然開路，都會使電流互感器鐵芯線圈中產(chǎn)生剩磁，即一次線圈斷電的情況下，鐵芯仍有磁性。這種磁性會影響電流互感器的誤差特性，因此投入使用前或誤差檢定前首先須對電流互感器進(jìn)行退磁，即用特殊的方法消除剩磁。五、電流互感器的選擇電流互感器應(yīng)選擇符合國家標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)有關(guān)部門鑒定為質(zhì)量優(yōu)良

6、，準(zhǔn)許進(jìn)入電力系統(tǒng)的產(chǎn)品。正確選擇額定電壓和海拔高度。正確選擇電流互感器的一次額定電流。正確選擇電流互感器的二次額定功率。二次實(shí)際容量S2與二次額定容量S2e 之間滿足：應(yīng)保證正常運(yùn)行中的一次實(shí)際負(fù)荷電流到達(dá)額定值的60%左右，至少應(yīng)不小于30%六、使用電流互感器TA本卷須知1、電流互感器運(yùn)行中二次不允許開路。2、電流互感器必須按減極性連接。3、高壓電流互感器二次K2端要可靠接地，防止一次側(cè)的高壓竄入二次側(cè)。4、低壓負(fù)荷電流為50A以上時(shí)，應(yīng)采用電流互感器接入方式。5為防止竊電可將電流互感器二次的K1、K2端用一小盒罩住，并加上鉛封。6戶外安裝的高壓電流互感器，當(dāng)互感器至電能表距離較長時(shí)，宜采

7、用二次額定電流為1A的電流互感器，以適應(yīng)二次連線電阻較大的實(shí)際情況。 假設(shè)開路，二次線圈兩端會出現(xiàn)瞬時(shí)高壓，危及人身及設(shè)備平安；且一次電流全部用于激磁將導(dǎo)致磁飽和，鐵芯和線圈將因過熱而損壞。第二節(jié) 電壓互感器電壓互感器四、接線方式三、工作原理與誤差二、技術(shù)參數(shù)六、注意事項(xiàng)五、選擇一、種類、結(jié)構(gòu)與型號一、電壓互感器的種類、結(jié)構(gòu)與型號1、鐵芯式電壓互感器的分類按相數(shù)：單相、三相；按安裝地點(diǎn)：戶內(nèi)式和戶外式。 戶外式互感器的外表都帶有傘裙，用以防雨和增加絕緣性能；按絕緣方法：干式、澆注式、油浸式、瓷箱式。2、結(jié)構(gòu)示意圖 a外形圖 b取出局部一、電壓互感器的種類、結(jié)構(gòu)與型號一、電壓互感器的種類、結(jié)構(gòu)與

8、型號3、型號TV的型號一般表示為：額定電壓第一個(gè)字母J電壓互感器HJ儀用電壓互感器第二個(gè)字母D單相S三相C串級結(jié)構(gòu)第三個(gè)字母J油浸式G干式C瓷箱式Z澆注絕緣第四個(gè)字母F膠封型J接地保護(hù)W五柱三繞組B三柱帶補(bǔ)償繞組二、電壓互感器的技術(shù)參數(shù)準(zhǔn)確度等級額定電壓電壓互感器的準(zhǔn)確度等級可分為：、5.0 級準(zhǔn)確度等級指加在三相電壓互感器一次繞組上的額定線電壓，應(yīng)與供電線路的線電壓相適應(yīng)。指在功率因數(shù)為滯后時(shí)，二次繞組輸出的額定視在功率，其標(biāo)準(zhǔn)值為10、15、25、30、50、75、100、150、200、250、300、400、500VA。、級的用于現(xiàn)場電能計(jì)量二次繞組的額定電壓，當(dāng)Vv接線時(shí)為100V；

9、當(dāng)Yy接線時(shí)為100/ V。額定容量三、電壓互感器的工作原理電壓互感器的工作原理與電力變壓器相似，同樣是由相互絕緣的一、二次繞組繞在公共的閉合鐵芯上組成的：電壓互感器的一次繞組與被測負(fù)載并聯(lián)，二次繞組與測量儀表的電壓線圈并聯(lián)。與電力變壓器的主要區(qū)別其一是兩者容量不同，其二是電壓互感器的二次負(fù)荷電能表電壓線圈的輸入阻抗很大，因此電壓互感器相當(dāng)于開路運(yùn)行的變壓器。四、電壓互感器的誤差電壓互感器的誤差主要來源于激磁電流和二次電流在一、二次繞組的銅電阻和漏抗中的壓降。比差：其中：U1實(shí)際一次電壓有效值； U2實(shí)際二次電壓有效值；一般為負(fù)值，因此出廠前的電壓互感器， N2的匝數(shù)要適當(dāng)增多幾匝，以補(bǔ)償實(shí)際

10、電壓互感器由于激磁電流和二次電流在一、二次繞組的銅電阻和漏抗中的壓降引起的負(fù)的比差。 KU額定變比； 實(shí)際變比；電壓互感器二次連線電阻壓降引起負(fù)誤差 電壓互感器二次連接導(dǎo)線上有電阻，當(dāng)二次電流通過二次連線時(shí)，在該二次連線的電阻上會產(chǎn)生壓降，使加在電能表兩端的電壓 小于電壓互感器二次繞組出線端的端電壓 ，從而產(chǎn)生負(fù)誤差，少計(jì)電量。 以單相電壓互感器為例：二次連線電阻上的壓降必定引起負(fù)誤差。電壓互感器二次連線電阻壓降圖示限制電壓互感器二次回路電壓降的規(guī)定 DL/T 4882000?電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程?規(guī)定“I、II類用于貿(mào)易結(jié)算的電能計(jì)量裝置中的電壓互感器二次回路電壓降應(yīng)不大于其額定二次電壓

11、的；其它電能計(jì)量裝置中電壓互感器二次回路電壓降應(yīng)不大于其額定二次電壓的 。 圖212 JSJW-10型三相五柱式電壓互感器 (a) 外觀圖 (b) 原理接線圖213 鐵芯油浸串級式電壓互感器以110KV的為例 a內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 b接線原理圖電容分壓式電壓互感器 五、電壓互感器的接線方式1電壓互感器的Vv接線兩臺相互絕緣接于相與相之間的單相電壓互感器連接如下圖：Vv接線廣泛用于中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈接地的35kV及以下的高壓三相系統(tǒng)，特別是10kV三相系統(tǒng)五、電壓互感器的接線方式2電壓互感器的Yyn接線這種接法采用一臺三芯五柱式三相電壓互感器，Yyn接線如下圖：多用于對地絕緣的高壓三相系統(tǒng)，二次

12、側(cè)中性線引出并接地五、電壓互感器的接線方式3電壓互感器的YNyn接線這種接線互感器繞組是按相電壓設(shè)計(jì)的，所以既可獲取線電壓，又可獲取相電壓。YNyn接線用于110kV及以上電壓等級的中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，常采用三臺單相電壓互感器構(gòu)成三相電壓互感器組六、 選擇使用電壓互感器本卷須知 1、電壓互感器應(yīng)選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)有關(guān)部門鑒定為質(zhì)量優(yōu)良，準(zhǔn)許進(jìn)入電力系統(tǒng)的產(chǎn)品2、要正確選擇電壓互感器的額定電壓，選擇時(shí)該額定電壓 應(yīng)大于接入的被測電壓 的0.9倍，小于1.1倍。 即六、 選擇使用電壓互感器本卷須知3、按要求的相序接線，防止接錯(cuò)極性，否那么將引起某相的線電壓升高 倍或降低 倍，引起錯(cuò)誤計(jì)量。4、

13、二次側(cè)要可靠接地，以防一次側(cè)的高壓竄入二次側(cè)造成危害，保證人身及電能表的平安。5、二次側(cè)嚴(yán)禁短路，否那么造成燒斷一次側(cè)熔斷器，計(jì)量停止。六、 選擇使用電壓互感器本卷須知5、正確選擇電壓互感器的額定二次容量。選擇 的原那么是： 或者或者組合互感器 第三節(jié) 其他互感器介紹 具電流互感器和電壓互感器組成的一個(gè)整體，裝在計(jì)量箱內(nèi)，一次高壓側(cè)接高壓回路，二次低壓側(cè)接入試驗(yàn)接線盒，有油浸式和環(huán)氧樹脂澆注式，前者在戶外使用，后者在戶內(nèi)使用，電壓等級一般有35kV、10kV兩種 。電子式電流互感器圖219 利用Rogowski線圈測量電流的原理圖。 aRogowski線圈結(jié)構(gòu) b電子式電流互感器原理框圖電子式

14、電流互感器利用一次母線穿過空心線圈Rogowski對被測一次電流信號進(jìn)行采樣，空芯線圈輸出的感應(yīng)電壓與一次電流的變化律成正比，這個(gè)信號再經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并進(jìn)行運(yùn)算，換算出與一次電流成正比的量。 電子式電流互感器為了降低對絕緣的要求，高壓端到低壓端的信號傳輸利用光纖來承擔(dān)。利用光纖作為高壓端和低壓端的信號傳輸媒質(zhì)，具有絕緣簡單、造價(jià)低、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，而且不易受干擾，傳輸距離遠(yuǎn)。Rogowski線圈是一種特殊結(jié)構(gòu)的空心線圈，相當(dāng)于電流傳感器，測量準(zhǔn)確度高、測量范圍大、通頻帶寬、無剩磁、制造本錢低。電子式電流互感器 光互感器是高新技術(shù)在互感器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，它分為兩類：一類是光電壓互感器OPT (Optical Potential Transformer) ，原理是波克爾斯(Pockels)電光效應(yīng)。 電壓電場被測母線的電場在影響傳感頭。另一類為光電流互感器OCT(Optical Current Transformer)，原理是法拉第(Faraday)磁光效應(yīng)。 電流磁場被測母線的磁場在影響傳感頭。光互感器光互感器具有以下明顯優(yōu)勢： 體積小、質(zhì)量輕； 抗干擾能力強(qiáng)，具有良好的絕緣性能，可