發(fā)電廠電氣部分 第5章 互感器

第5章互感器1．互感器的概念：將電路中的大電流變?yōu)樾‰娏鳎?A或1A），將高電壓為低電壓（100V或

V）的電氣設(shè)備，作為測量儀表和繼電器的交流電源。2．互感器的分類：（1）電流互感器（2）電壓互感器3．互感器的接線：VWA負荷CTPT5.1互感器的作用（1）給測量儀表和繼電器等二次設(shè)備供電，且能夠使其標準化和小型化。（2）能夠采用低壓小截面控制電纜，實現(xiàn)遠距離的測量和控制。（3）當一次電路發(fā)生短路時，能夠保護測量儀表和繼電器的電流線圈免受大電流的損害。（4）能使二次設(shè)備與一次側(cè)高壓裝置在電氣方面隔離，以保證工作人員的安全。且互感器二次側(cè)均接地，從而保證設(shè)備和人身安全。

電流互感器與電壓互感器接入電網(wǎng)的方式、匝數(shù)比（）及二次負載阻抗的不同，具有不同的工作特性。5.2互感器的工作特性5.2.1電流互感器的工作特性①一次側(cè)繞組串聯(lián)在一次側(cè)電路中，匝數(shù)很少，阻抗很小，故一次側(cè)電流是被測電路的負荷電流，與二次側(cè)電流無關(guān)。②二次側(cè)繞組與測量儀表的電流線圈串聯(lián)，匝數(shù)是一次繞組的很多倍。③測量儀表和保護裝置的電流線圈阻抗很小，正常運行時，電流互感器接近于短路狀態(tài)運行。④電流互感器運行時不允許二次側(cè)繞組開路。否則會在開路的兩端產(chǎn)生高電壓，危及人身安全或使電流互感器發(fā)熱損壞。（1）一次繞組與被側(cè)電路并聯(lián)；（2）二次繞組與測量儀表和保護裝置的電壓線圈并聯(lián)；（3）二次側(cè)負荷比較恒定，正常情況近于開路狀態(tài)；（4）電壓互感器二次側(cè)不允許短路。5.2.2電壓互感器的工作特性1．工作原理（1）工作原理與變壓器相似，按電磁感應(yīng)原理工作。（2）額定電流比：Ki＝。式中，N1——一次側(cè)繞組匝數(shù)；N2——二次側(cè)繞組匝數(shù)；K——匝數(shù)比。等值電路圖相量圖5.3電流互感器2．電流互感器的誤差及影響誤差的因素（1）誤差1）電流誤差：

以電流互感器測出的電流KiI2和實際電流I1之差，對實際電流I1的百分比表示。2）角誤差δi：

以旋轉(zhuǎn)1800的二次側(cè)電流相量與一次側(cè)電流相量的夾角δi表示。并規(guī)定旋轉(zhuǎn)后二次側(cè)電流相量超過一次側(cè)電流相量時，δi為正，反之為負。1）一次側(cè)電流I1。I1在額定值附近，ΔI％和δi均小，過大過小都會增大誤差。2）鐵芯質(zhì)量和結(jié)構(gòu)尺寸對誤差的影響。減小磁路長度，增大鐵芯截面，選用導(dǎo)磁率μ高的電工鋼，可以減小誤差。3）二次側(cè)負荷阻抗及功率因數(shù)對誤差的影響。當一次側(cè)電流不變，增加二次側(cè)負荷阻抗會增大電流和角誤差。當功角增加時，電流誤差增大而角誤差減??；當功角減小時，電流誤差減小而角誤差增大。必須把二次側(cè)負荷的阻抗及功率因數(shù)限制在相應(yīng)的范圍之內(nèi)。

（3）影響誤差的因素（1）電流互感器的準確度級根據(jù)測量誤差的大小，分為不同的準確度級。測量用CT的標準準確度級有0.1、0.2、0.5、1、3、5級，對特殊要求的還有0.2S、0.5S級。

不同準確度級的電流互感器使用于不同的范圍。

0.1～0.2級：實驗室內(nèi)的精密測量。

0.5～1.0級：發(fā)、電站的盤式儀表，但是發(fā)電機、調(diào)相機、變壓器、廠用電和引出線的計費用電度表，須用0.5級的電流互感器。

3級～5級：用于一般的測量和某些繼電保護裝置。3、電流互感器的準確度級額定容量

是指在額定二次電流和額定二次負荷阻抗下運行時，二次繞組輸出的容量。因為準確度級與二次負荷阻抗有關(guān)，所以，同一臺CT使用在不同的準確度級時二次側(cè)就有不同的額定負荷。如：LMZ1－10－300/5－0.5型電流互感器，在0.5級工作時，額定阻抗為1.6Ω；在1級工作時，額定阻抗為2.4Ω。CT的額定容量是指對應(yīng)于最高準確度級的容量。

LMZ1－10－300/5－0.5L－表示電流互感器，M－母線式，（F－貫穿復(fù)匝式）Z－澆注式，10－額定電壓，300－一次側(cè)額定電流，5－二次側(cè)額定電流。（2）電流互感器的額定容量4.電流互感器的分類1）按裝置地點分：戶外式戶內(nèi)式2）按安裝方式分：裝入式（套管式）穿墻式支持式3）按一次繞組匝數(shù)分：（1）單匝式貫穿式母線式（2）復(fù)匝式4）按絕緣分：干式澆注式油浸式氣體式5.電流互感器的結(jié)構(gòu)6.電流互感器的接線光電式電流互感器特點

1．傳統(tǒng)的電磁型電流互感器的缺點：（1）隨著電力系統(tǒng)電壓等級越來越高，電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，體積和重量加大，產(chǎn)品的造價也越來越高。如：油浸式電流互感器，500kV

的產(chǎn)品的價格比330kV的價格加一倍。（2）傳統(tǒng)的電磁型電流互感器有鐵芯，短路時，大電流使鐵芯飽和，輸出的二次電流嚴重畸變，造成保護拒動，使電力系統(tǒng)發(fā)生嚴重事故。由于電磁式電流互感器存在以上特點，已難以滿足電力系統(tǒng)進一步發(fā)展的需要，因此現(xiàn)在出現(xiàn)了光電式電流互感器。2．光電式電流互感器的優(yōu)點：（1）優(yōu)良的絕緣性能以及便宜的價格。采用光纖來傳輸信息，所以絕緣結(jié)構(gòu)簡單，造價隨電壓等級升高而增加的幅度小。（2）不含鐵芯，消除了磁飽和及鐵磁振蕩等問題。（3）抗電磁干擾性能好，低壓側(cè)無開路高壓危險。電磁感應(yīng)式電流互感器二次回路不能開路，低壓側(cè)存在開路危險，由于光電式電流互感器的高壓側(cè)與低壓側(cè)之間只存在光纖聯(lián)系，而光纖具有良好的絕緣性能，可保證高壓回路與二次回路在電氣上完全隔離，低壓側(cè)無開路高壓危險，免除電磁干擾。（4）動態(tài)范圍大，測量精度高，頻率響應(yīng)范圍寬。（5）體積小、重量輕。光電式電流互感器傳感頭本身的重量一般小于1kg。345kV的光電式電流互感器，高度為2.7m，重量為109kg。而同樣電壓等級的油浸式電流互感器高為5.3m，重量2300kg，這給運輸和安裝帶來了很大的方便。1．電壓互感器的工作原理（與變壓器相似）（1）一次繞組與被側(cè)電路并聯(lián)；（2）二次繞組與測量儀表和保護裝置的電壓線圈并聯(lián)；（3）二次側(cè)負荷比較恒定，正常情況近于開路狀態(tài)；（4）電壓互感器二次側(cè)不允許短路。5.4電壓互感器2．電壓互感器的誤差及影響誤差的因素（1）誤差1）電壓誤差：以電壓互感器測出的電壓KuU2和實際電壓U1之差，對實際電壓U1的百分比表示。2）相位誤差δuδu為旋轉(zhuǎn)1800的二次側(cè)電壓相量與一次測電壓相量之間的夾角。（2）影響誤差的因素1）結(jié)構(gòu)方面：一、二次繞組的阻抗和勵磁電流增大時，誤差相應(yīng)增大，反之減??；2）運行方面：二次側(cè)負荷電流增大時，誤差也增大，二次側(cè)負荷功率因數(shù)過大或過小，除影響電壓誤差外，還會影響相位誤差。（3）減小誤差的方法1）結(jié)構(gòu)方面，采用磁導(dǎo)率高的冷軋鋼片，使磁阻減??；減小繞組的電阻和漏磁；2）運行方面，應(yīng)根據(jù)準確度的要求，把二次側(cè)負荷及其功率因數(shù)以及一次側(cè)電壓的變動，限制在相應(yīng)的范圍之內(nèi)。（1）準確度級P84（2）額定容量規(guī)定最高準確度級時對應(yīng)的額定容量為電壓互感器的額定容量3．電壓互感器的準確度級和額定容量4.電壓互感器的分類1）按裝置地點分：戶內(nèi)式戶外式2）按相數(shù)分：單相式三相式3）按繞組數(shù)分：（1）雙繞組，只有35kV及以下電壓級；（2）三繞組，任意電壓級均有。除了給測量儀表和繼電器供電的二次繞組外還有一個輔助二次繞組，用來接入監(jiān)視電網(wǎng)絕緣的儀表和保護接地的繼電器。4）按絕緣分：干式油浸式氣體式澆注式5.電容式電壓互感器具有體積小、重量輕、價格相對便宜的特點主要應(yīng)用于110kV及以上電力系統(tǒng)，330kV及以上系統(tǒng)全用電容式電壓互感器6.電壓互感器的接線區(qū)別電壓互感器（PT）變壓器作用電壓互感器是一種電壓變換裝置。它將高電壓變換為低電壓，以便用低壓量值反映高壓量值的變化。因此，通過電壓互感器可以直接用普通電氣儀表進行電壓測量。變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件?？善鹕龎?、降壓作用（遠距離輸電，為了降低損耗，可將電壓升高；為了滿足不同用戶的需要，可將電壓降低）。容量容量很小，通常只有幾十到幾百伏安容量由小到大，從幾十伏安到幾十兆伏安不等類型按裝設(shè)地點、按相數(shù)、按繞組、按絕緣等分若干個類按相數(shù)、按冷卻方式（干式、油浸式）、按用途（電力、儀用、試驗、特種變壓器）、按繞組形式、按鐵芯形式等分若干個類是否受二次負荷影響電壓互感器一次側(cè)電壓即電網(wǎng)電壓，不受二次負荷影響，并且大多數(shù)情況下二次負荷是恒定的變壓器的一次側(cè)電壓受二次負荷影響較大，負荷大時系統(tǒng)電壓會受到影響二次側(cè)負荷類型二次側(cè)負荷主要是儀表、繼電器線圈，它們的阻抗