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(cè)量?jī)x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(fù)荷CTPT5.1互感器的作用（1）給測(cè)量?jī)x表和繼電器等二次設(shè)備供電，且能夠使其標(biāo)準(zhǔn)化和小型化。（2）能夠采用低壓小截面控制電纜，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的測(cè)量和控制。（3）當(dāng)一次電路發(fā)生短路時(shí)，能夠保護(hù)測(cè)量?jī)x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(fù)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(cè)電路的負(fù)荷電流，與二次側(cè)電流無(wú)關(guān)。②二次側(cè)繞組與測(cè)量?jī)x表的電流線圈串聯(lián)，匝數(shù)是一次繞組的很多倍。③測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置的電流線圈阻抗很小，正常運(yùn)行時(shí)，電流互感器接近于短路狀態(tài)運(yùn)行。④電流互感器運(yùn)行時(shí)不允許二次側(cè)繞組開路。否則會(huì)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(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置的電壓線圈并聯(lián)；（3）二次側(cè)負(fù)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(cè)出的電流KiI2和實(shí)際電流I1之差，對(duì)實(shí)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(shí)，δi為正，反之為負(fù)。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(huì)增大誤差。2）鐵芯質(zhì)量和結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)誤差的影響。減小磁路長(zhǎng)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(fù)荷阻抗及功率因數(shù)對(duì)誤差的影響。當(dāng)一次側(cè)電流不變，增加二次側(cè)負(fù)荷阻抗會(huì)增大電流和角誤差。當(dāng)功角增加時(shí)，電流誤差增大而角誤差減?。划?dāng)功角減小時(shí)，電流誤差減小而角誤差增大。必須把二次側(cè)負(fù)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(zhǔn)確度級(jí)根據(jù)測(cè)量誤差的大小，分為不同的準(zhǔn)確度級(jí)。測(cè)量用CT的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確度級(jí)有0.1、0.2、0.5、1、3、5級(jí)，對(duì)特殊要求的還有0.2S、0.5S級(jí)。

不同準(zhǔn)確度級(jí)的電流互感器使用于不同的范圍。

0.1～0.2級(jí)：實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的精密測(cè)量。

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

3級(jí)～5級(jí)：用于一般的測(cè)量和某些繼電保護(hù)裝置。3、電流互感器的準(zhǔn)確度級(jí)額定容量

是指在額定二次電流和額定二次負(fù)荷阻抗下運(yùn)行時(shí)，二次繞組輸出的容量。因?yàn)闇?zhǔn)確度級(jí)與二次負(fù)荷阻抗有關(guān)，所以，同一臺(tái)CT使用在不同的準(zhǔn)確度級(jí)時(shí)二次側(cè)就有不同的額定負(fù)荷。如：LMZ1－10－300/5－0.5型電流互感器，在0.5級(jí)工作時(shí)，額定阻抗為1.6Ω；在1級(jí)工作時(shí)，額定阻抗為2.4Ω。CT的額定容量是指對(duì)應(yīng)于最高準(zhǔn)確度級(jí)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(diǎn)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(diǎn)

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

的產(chǎn)品的價(jià)格比330kV的價(jià)格加一倍。（2）傳統(tǒng)的電磁型電流互感器有鐵芯，短路時(shí)，大電流使鐵芯飽和，輸出的二次電流嚴(yán)重畸變，造成保護(hù)拒動(dòng)，使電力系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重事故。由于電磁式電流互感器存在以上特點(diǎn)，已難以滿足電力系統(tǒng)進(jìn)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(diǎn)：（1）優(yōu)良的絕緣性能以及便宜的價(jià)格。采用光纖來(lái)傳輸信息，所以絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)隨電壓等級(jí)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(wú)開路高壓危險(xiǎn)。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(xiǎn)，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(wú)開路高壓危險(xiǎn)，免除電磁干擾。（4）動(dòng)態(tài)范圍大，測(cè)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(jí)的油浸式電流互感器高為5.3m，重量2300kg，這給運(yùn)輸和安裝帶來(lái)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(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置的電壓線圈并聯(lián)；（3）二次側(cè)負(fù)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(cè)出的電壓KuU2和實(shí)際電壓U1之差，對(duì)實(shí)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(cè)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(lì)磁電流增大時(shí)，誤差相應(yīng)增大，反之減??；2）運(yùn)行方面：二次側(cè)負(fù)荷電流增大時(shí)，誤差也增大，二次側(cè)負(fù)荷功率因數(shù)過大或過小，除影響電壓誤差外，還會(huì)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?。粶p小繞組的電阻和漏磁；2）運(yùn)行方面，應(yīng)根據(jù)準(zhǔn)確度的要求，把二次側(cè)負(fù)荷及其功率因數(shù)以及一次側(cè)電壓的變動(dòng)，限制在相應(yīng)的范圍之內(nèi)。（1）準(zhǔn)確度級(jí)P84（2）額定容量規(guī)定最高準(zhǔn)確度級(jí)時(shí)對(duì)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(zhǔn)確度級(jí)和額定容量4.電壓互感器的分類1）按裝置地點(diǎn)分：戶內(nèi)式戶外式2）按相數(shù)分：?jiǎn)蜗嗍饺嗍?）按繞組數(shù)分：（1）雙繞組，只有35kV及以下電壓級(jí)；（2）三繞組，任意電壓級(jí)均有。除了給測(cè)量?jī)x表和繼電器供電的二次繞組外還有一個(gè)輔助二次繞組，用來(lái)接入監(jiān)視電網(wǎng)絕緣的儀表和保護(hù)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(jià)格相對(duì)便宜的特點(diǎn)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(jìn)行電壓測(cè)量。變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件。可起升壓、降壓作用（遠(yuǎn)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(diǎn)、按相數(shù)、按繞組、按絕緣等分若干個(gè)類按相數(shù)、按冷卻方式（干式、油浸式）、按用途（電力、儀用、試驗(yàn)、特種變壓器）、按繞組形式、按鐵芯形式等分若干個(gè)類是否受二次負(fù)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(fù)荷影響，并且大多數(shù)情況下二次負(fù)荷是恒定的變壓器的一次側(cè)電壓受二次負(fù)荷影響較大，負(fù)荷大時(shí)系統(tǒng)電壓會(huì)受到影響二次側(cè)負(fù)荷類型二次側(cè)負(fù)荷主要是儀表、繼電器線圈，它們的阻抗