發(fā)電廠電氣部分互感器的原理與選擇

§6.3互感器的原理與選擇互感器的作用將一次側(cè)的高電壓、大電流轉(zhuǎn)變成二次側(cè)標(biāo)準(zhǔn)的低電壓（100V）、小電流（5A），使測(cè)量?jī)x表標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。將一次系統(tǒng)同二次設(shè)備（儀表、保護(hù)）隔開(kāi)，以保護(hù)人身安全?；ジ衅鞯念?lèi)型電流互感器電磁式電流互感器電壓互感器電磁式電壓互感器電容式電壓互感器一、電磁式電流互感器電磁式電流互感器的工作原理和變壓器相似。電磁式電流互感器的特點(diǎn)是：一次繞組串聯(lián)在電路中且匝數(shù)很少，而二次繞組匝數(shù)多。二次繞組所接負(fù)載串聯(lián)且阻抗很小，類(lèi)似于二次側(cè)短路的變壓器。1.工作原理一、電磁式電流互感器1.工作原理一、電磁式電流互感器由于電流互感器本身存在勵(lì)磁損耗和磁飽和等影響，使一次電流在數(shù)值上和相位上都有差異，即測(cè)量結(jié)果有誤差。通常用電流誤差和相位誤差表示。2.誤差及影響因素電流誤差：相位誤差：一、電磁式電流互感器影響誤差的因素：2.誤差及影響因素一、電磁式電流互感器影響誤差的因素：2.誤差及影響因素一、電磁式電流互感器影響誤差的因素：2.誤差及影響因素一、電磁式電流互感器準(zhǔn)確級(jí)：根據(jù)測(cè)量時(shí)誤差的大小而劃分的，是指在規(guī)定的二次負(fù)載范圍內(nèi)，一次電流為額定值時(shí)的最大誤差。3.準(zhǔn)確級(jí)和額定容量準(zhǔn)確級(jí)一次電流為額定電流的百分?jǐn)?shù)(%)誤差限值二次負(fù)荷變化范圍電流誤差(%)相位差(′)0.21020100~120±0.5±0.35±0.2±20±15±10(0.25~1)S2N0.51020100~120±1±0.75±0.5±60±45±3011020100~120±0.2±1.5±1±120±90±60一、電磁式式電流互感感器額定容量：：3.準(zhǔn)確確級(jí)和額定定容量S2N是指在額定定二次電流流I2N和額定二次次阻抗Z2N下運(yùn)行時(shí)，，二次繞組組輸出的容容量，S2N=I2N2Z2N。兩點(diǎn)說(shuō)明：：由于二次電電流為標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)值，所以以S2N常用Z2N表示。由于誤差與與二次負(fù)荷荷有關(guān)，所所以同一臺(tái)臺(tái)電流互感感器使用在在不同準(zhǔn)確確級(jí)時(shí)，會(huì)會(huì)有不同的的額定容量量。一、電磁磁式電流流互感器器按安裝地地點(diǎn)分：：戶(hù)內(nèi)型戶(hù)外型按結(jié)構(gòu)分分：?jiǎn)卧咽剑海贺灤┦绞?、母線線式多匝式：：線圈式式、“8”字型型、U字字型4.分分類(lèi)一、電磁磁式電流流互感器器按安裝方方式分：：穿墻式支持式裝入式4.分分類(lèi)按絕緣方方式分：：干式：用用絕緣膠膠絕緣，，適用于于低電壓壓澆注式：：用環(huán)氧氧樹(shù)脂絕絕緣，適適用于10~35kV油浸式：：用油絕絕緣，適適用于35kV以上一、電磁磁式電流流互感器器ABCAABCAAAABCAWh5.接接線單相接線線星形接線線不完完全全星星形形接接線線一、、電電磁磁式式電電流流互互感感器器種類(lèi)類(lèi)和和型型式式的的選選擇擇：：根據(jù)據(jù)安安裝裝地地點(diǎn)點(diǎn)（（如如屋屋內(nèi)內(nèi)、、屋屋外外））和和安安裝裝方方式式（（如如穿穿墻墻式式、、支支持持式式、、裝裝入入式式等等））選選擇擇型型式式。。當(dāng)一一次次電電流流較較小小時(shí)時(shí)（（在在400A及及以以下下））時(shí)時(shí)，，宜宜優(yōu)優(yōu)先先選選用用一一次次繞繞組組多多匝匝式式，，以以提提高高準(zhǔn)準(zhǔn)確確度度；；當(dāng)采采用用弱弱電電控控制制或或配配電電裝裝置置距距離離控控制制室室較較遠(yuǎn)遠(yuǎn)時(shí)時(shí)，，二二次次額額定定電電流流應(yīng)應(yīng)盡盡量量采采用用1A，，而而強(qiáng)強(qiáng)電電用用5A。。一次次回回路路額額定定電電壓壓和和電電流流的的選選擇擇：：UN≥UNs，I1N≥Imax。I1N應(yīng)盡盡可可能能與與最最大大工工作作電電流流接接近近。。6.選選擇一、電磁磁式電流流互感器器準(zhǔn)確級(jí)和和額定容容量的選選擇：為保證測(cè)測(cè)量?jī)x表表的準(zhǔn)確確度，電電流互感感器的準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)不不得低于于所供測(cè)測(cè)量?jī)x表表的準(zhǔn)確確級(jí)。當(dāng)所供儀儀表要求求不同準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)時(shí)時(shí)，應(yīng)按按相應(yīng)最最高級(jí)別別來(lái)確定定電流互互感器的的準(zhǔn)確級(jí)級(jí)?；ジ衅靼窗催x定準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)所所規(guī)定的的額定容容量S2N應(yīng)大于或或等于二二次側(cè)所所接負(fù)荷荷I2N2Z2L，即S2N≥I2N2Z2L。6.選選擇一、電磁磁式電流流互感器器熱穩(wěn)定和和動(dòng)穩(wěn)定定校驗(yàn)：：對(duì)本身帶帶有一次次回路導(dǎo)導(dǎo)體的電電流互感感器進(jìn)行行熱穩(wěn)定定校驗(yàn)。。電流互互感器熱熱穩(wěn)定能能力常以以1s允允許通通過(guò)的熱熱穩(wěn)定電電流It或一次額額定電流流I1N的倍數(shù)Kt來(lái)表示，，熱穩(wěn)定定校驗(yàn)式式為It2≥Qk或(KtI1N)2≥Qk。動(dòng)穩(wěn)定校校驗(yàn)包括括由同一一相的電電流相互互作用產(chǎn)產(chǎn)生的內(nèi)內(nèi)部電動(dòng)動(dòng)力校驗(yàn)驗(yàn)，以及及不同相相的電流流相互作作用產(chǎn)生生的外部部電動(dòng)力力校驗(yàn)。。6.選選擇二、電壓壓互感器器目前電力力系統(tǒng)廣廣泛應(yīng)用用的電壓壓互感器器主要有有兩種：：電磁式電容分壓壓式(一)電電磁式式電壓互互感器電磁式電電壓互感感器的工工作原理理和變壓壓器相似似。電磁式電電壓互感感器的特特點(diǎn)是：：一次繞組組并聯(lián)在在電路中中且匝數(shù)數(shù)多，而而二次繞繞組匝數(shù)數(shù)少。二次繞組組所接負(fù)負(fù)載均并并聯(lián)且阻阻抗大，，二次側(cè)側(cè)近似于于開(kāi)路或或空載。。1.工作作原理(一)電電磁式電壓壓互感器1.工作作原理(一)電電磁式電壓壓互感器由于電壓互互感器存在在勵(lì)磁電流流和內(nèi)阻抗抗，使得測(cè)測(cè)量結(jié)果的的大小和相相位都有誤誤差。通常常用電壓誤誤差和相位位誤差表示示。2.誤差差及影響因因素電壓誤差：：相位誤差：：(一)電電磁式電壓壓互感器影響誤差的的因素：2.誤差差及影響因因素(一)電電磁式電壓壓互感器準(zhǔn)確級(jí)：在規(guī)定的一一次電壓和和二次負(fù)荷荷變化范圍圍內(nèi)，負(fù)荷荷功率因數(shù)數(shù)為額定值值時(shí)，電壓壓誤差的最最大誤差。。3.準(zhǔn)確確級(jí)和額定定容量準(zhǔn)確級(jí)誤差限值一次電壓變化范圍頻率、功率因數(shù)及二次負(fù)荷變化范圍電壓誤差(%)相位差(′)0.20.513±0.2±0.5±1.0±3.0±10±20±40不規(guī)定(0.8~1.2)UN1(0.25~1)SN2cosj2=0.8f=fN3P6P±3.0±6.0±120±240(0.05~1)UN1(一)電電磁式電壓壓互感器額定容量：：3.準(zhǔn)確確級(jí)和額定定容量由于誤差與與二次負(fù)荷荷有關(guān)，所所以同一臺(tái)臺(tái)電壓互感感器對(duì)應(yīng)于于不同的準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)便有有不同的容容量。額定容量：：對(duì)應(yīng)于最最高準(zhǔn)確級(jí)級(jí)的容量。。最大容量：：按照在最最高工作電電壓下長(zhǎng)期期工作容許許發(fā)熱條件件所規(guī)定的的容量。(一)電電磁式電壓壓互感器按安裝地點(diǎn)點(diǎn)分：戶(hù)內(nèi)型戶(hù)外型按相數(shù)分：：?jiǎn)蜗啵?5kV及以以上三相：35kV以以下（三相相五柱式））4.分類(lèi)類(lèi)(一)電電磁式電壓壓互感器ABC4.分類(lèi)類(lèi)(一)電電磁式電壓壓互感器按絕緣方式式分：澆注式：用用環(huán)氧樹(shù)脂脂絕緣，3-35kV油浸式：用用油絕緣，，110kV及以上上按結(jié)構(gòu)分：：普通式：同同變壓器，，3-35kV串級(jí)式：采采用分級(jí)絕絕緣，110kV及以上4.分類(lèi)類(lèi)按繞組數(shù)分分：雙繞組三繞組(二)電電容式電壓壓互感器實(shí)質(zhì)上是一一個(gè)電容分分壓器1.工作作原理abC1C2當(dāng)a、b間間接上負(fù)荷荷時(shí)，由于于C1、C2有內(nèi)阻壓降降，使UC2小于電容分分壓值，而而且負(fù)荷電電流越大，，誤差越大大。當(dāng)a、b間間開(kāi)路時(shí)，，按反比分分壓，有~abZia’b’L(二)電電容式電壓壓互感器實(shí)質(zhì)上是一一個(gè)電容分分壓器1.工作作原理abC1C2a’b’LTVZ2L實(shí)際上，由由于電容器器有損耗、、電抗器有有電阻，使使內(nèi)阻不可可能為零，，因此負(fù)荷荷變化時(shí)，，還會(huì)有誤誤差產(chǎn)生。。減小分壓器器的輸出電電流，可減減小誤差，，故將測(cè)量量?jī)x表(Z2L)經(jīng)中間變變壓器TV升壓后與與分壓器連連接。(二)電電容式電壓壓互感器2.過(guò)電電壓①二次側(cè)短路路引起的過(guò)過(guò)電流和過(guò)過(guò)電壓所以應(yīng)加放放電間隙F。(二)電電容式電壓壓互感器2.過(guò)電電壓②鐵磁諧諧振過(guò)電壓壓由于電容式式電壓互感感器是由電電容和非線線性電抗所所構(gòu)成，當(dāng)當(dāng)受到二次次側(cè)短路、、斷開(kāi)等沖沖擊瞬變作作用時(shí)，由由于非線性性電抗的飽飽和，可能能激發(fā)產(chǎn)生生次諧波鐵鐵磁諧振。。抑制方法是是裝設(shè)阻尼尼電阻rd（諧振時(shí)時(shí)自動(dòng)投入入）。(二)電電容式電壓壓互感器優(yōu)點(diǎn)：制造簡(jiǎn)單，，重量輕，，成本低，，電壓等級(jí)級(jí)越高越明明顯；分壓電容兼兼作載波通通訊的耦合合電容。缺點(diǎn)：輸出容量小?。徽`差比電磁磁式大，且且受頻率的的影響；暫態(tài)特性不不如電磁式式PT好。。3.特點(diǎn)點(diǎn)(三)電電壓互感器器的接線110~220kV3~35kV3~20kV用一臺(tái)單相相電壓互感器器測(cè)量相電壓壓用一臺(tái)單相相電壓互感器器測(cè)量相間電電壓用兩臺(tái)單相相電壓壓互互感感器器接成成不不完完全全星星形形測(cè)測(cè)量量各各相相間間電電壓壓(三三)電電壓壓互互感感器器的的接接線線3~220kV110~500kV用三三臺(tái)臺(tái)單單相相三三繞繞組組電電壓壓互互感感器器構(gòu)成成YN,yn,d0接接線線電容容式式電電壓壓互互感感器器接接線線(四四)電電壓壓互互感感器器的的選選擇擇種類(lèi)類(lèi)和和型型式式的的選選擇擇：：1)在在6~35kV屋屋內(nèi)內(nèi)配配電電裝裝置置中中，，一一般般采采用用油油浸浸式式或或澆澆注注式式電電壓壓互互感感器器；；110~220kV配配電電裝裝置置特特別別是是母母線線上上裝裝設(shè)設(shè)的的電電壓壓互互感感器器，，通通常常采采用用串串級(jí)級(jí)式式電電磁磁式式電電壓壓互互感感器器；；當(dāng)當(dāng)容容量量和和準(zhǔn)準(zhǔn)確確級(jí)級(jí)滿(mǎn)滿(mǎn)足足要要求求時(shí)時(shí)，，通通常常多多在在出出線線上上采采用用電電容容式式電電壓壓互互感感器器。。2)在500kV配電裝裝置中，配配置有雙套套主保護(hù)，，并考慮到到后備保護(hù)護(hù)、自動(dòng)裝裝置和測(cè)量量的要求，，電壓互感感器應(yīng)具有有三個(gè)二次次繞組，即即兩個(gè)主二二次繞組和和一個(gè)輔助助二次繞組組。3)為節(jié)節(jié)省投資，，在20kV及以下下配電裝置置中，可選選用三相式式電壓互感感器（選用用三相五柱柱式，而不不是三相三三柱式）。。4)用用于于接接入入精精度度要要求求較較高高的的計(jì)計(jì)費(fèi)費(fèi)電電能能表表時(shí)時(shí)，，不不宜宜采采用用三三相相式式電電壓壓互互感感器器。。根據(jù)據(jù)裝裝設(shè)設(shè)地地點(diǎn)點(diǎn)和和使使用用條條件件選選擇擇種種類(lèi)類(lèi)和和型型式式。。(四四)電電壓壓互互感感器器的的選選擇擇一次次額額定定電電壓壓和和二二次次額額定定電電壓壓的的選選擇擇：：3~35kV電電壓互感感器一般般經(jīng)隔離離開(kāi)關(guān)和和熔斷器器接入高高壓電網(wǎng)網(wǎng)。110kV及以以上的互互感器可可靠性較較高，電電壓互感感器只經(jīng)經(jīng)過(guò)隔離離開(kāi)關(guān)與與電網(wǎng)連連接。電壓互感感器一次次繞組額額定電壓壓U1N，應(yīng)根據(jù)據(jù)互感器器的接線線方式來(lái)來(lái)確定其其相電壓壓或相間間電壓。。常用接接線有：：1)用用一臺(tái)單單相電壓壓互感器器測(cè)量相相對(duì)地電電壓或相相間電壓壓；2)用用三臺(tái)單單相或三三相式電電壓互感感器測(cè)量量相間電電壓或相相對(duì)地電電壓；3)用用兩臺(tái)單單相電壓壓互感器器接成不不完全星星形測(cè)量量?jī)蓚€(gè)相相間電壓壓。電壓互感器二次繞組額定電壓通常是供額定電壓為100V的儀表和繼電器的電壓繞組使用。顯然，單個(gè)單相式電壓互感器的二次繞組電壓為100V，而其余可獲得相間電壓的接線方式，二次繞組電壓為100/(四)電電壓互互感器的的選擇容量和準(zhǔn)準(zhǔn)確級(jí)的的選擇：：根據(jù)儀表表和繼電電器的接接線要求求，選擇擇電壓互互感器的的接線方方式，并并盡可能能將負(fù)荷荷均勻分分布在各各相上，，然后計(jì)計(jì)算各相相負(fù)荷大大小，按按照所接接儀表的的準(zhǔn)確級(jí)級(jí)和容量量，選擇擇互感器器的準(zhǔn)確確級(jí)和額額定容量量。三、互感感器在主主接線中中配置原原則互感器在在主接線線中的配配置與測(cè)測(cè)量?jī)x表表、同步步點(diǎn)的選選擇、保保護(hù)和自自動(dòng)裝置置的要求求以及主主接線的的形式有有關(guān)?；ジ衅鞯牡呐渲冒ǎ弘妷夯ジ懈衅鞯呐渑渲?；電流互感感器的配配置。圖6-14為發(fā)發(fā)電廠中中互感器器配置示示例。1.電電壓互感感器的配配置除旁路母母線外，，一般工工作及備備用母線線都裝有有一組電電壓互感感器，用用于同步步、測(cè)量量?jī)x表和和保護(hù)裝裝置。旁路母線線上是否否裝設(shè)電電壓互感感器要根根據(jù)出線線同期方方式而定定。(1)母母線1.電電壓互感感器的配配置35kV及及以上輸輸電線路路，當(dāng)對(duì)對(duì)端有電電源時(shí)，，裝有一一臺(tái)單相相電壓互互感器，，用于監(jiān)監(jiān)視線路路有無(wú)電電壓、進(jìn)進(jìn)行同步步和設(shè)置置重合閘閘。(2)線線路1.電電壓互感感器的配配置一般裝2~3組電電壓互感感器。一組供自自動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)勵(lì)磁裝裝置，采采用三只只單相、、雙繞組組互感器器。另一組供供測(cè)量?jī)x儀表、同同期和保保護(hù)裝置置使用，，采用三三相五柱柱式或三三只單相相接地專(zhuān)專(zhuān)用互感感器。(3)發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)1.電電壓互感感器的配配置當(dāng)互感器器負(fù)荷太太大時(shí)，，可增設(shè)設(shè)一組不不完全星星形連接接的互感感器，專(zhuān)專(zhuān)供測(cè)量量?jī)x表用用。(3)發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)大、中型型發(fā)電機(jī)機(jī)中性點(diǎn)點(diǎn)常接有有單相電電壓互感感器，用用于100%定子子接地保保護(hù)。1.電電壓壓互感感器的的配置置變壓器器低壓壓側(cè)有有時(shí)為為了滿(mǎn)滿(mǎn)足同同期或或繼電電保護(hù)護(hù)的要要求，，設(shè)有有一組組電壓壓互感感器。。(4)變變壓器器2.電電流流互感感器的的配置置對(duì)于中中性點(diǎn)點(diǎn)接地地系統(tǒng)統(tǒng)，一一般按按三相相配置置；對(duì)于中中性點(diǎn)點(diǎn)非接接地系系統(tǒng)，，依具具體情情況按按二相相或三三相配配置(1)為為了滿(mǎn)滿(mǎn)足測(cè)測(cè)量和和保護(hù)護(hù)裝置置的需需要，，在發(fā)發(fā)電機(jī)機(jī)、變變壓器器、出出線、、母線線分段段及母母聯(lián)斷斷路器器、旁旁路斷斷路器器等回回路中中均設(shè)設(shè)有電電流互互感器器。2.電電流流互感感器的的配置置如有兩兩組電電流互互感器器，應(yīng)應(yīng)盡可可能設(shè)設(shè)在斷斷路器器兩側(cè)側(cè)，使使斷路路器處處于交交叉保保護(hù)范范圍之之中。。(2)保保護(hù)用用電流流互感感器的的裝設(shè)設(shè)地點(diǎn)點(diǎn)，應(yīng)應(yīng)按盡盡量消消除主主保護(hù)護(hù)裝置置的