課件：電壓互感器及電流互感器

電流互感器和電壓互感器主講人：侯亞兵重點(diǎn)：掌握電流、電壓互感器的作用、接線及運(yùn)行要求；理解并掌握電流互感器10%誤差曲線的含義及應(yīng)用。難點(diǎn)：

10%誤差曲線的含義及應(yīng)用。1、電流互感器1.1電流互感器的結(jié)構(gòu)電流互感器的一次繞組匝數(shù)很少，串聯(lián)于被測(cè)電路中，而二次繞組N2匝數(shù)較多，它與二次側(cè)的儀表、繼電器等串聯(lián)。由于二次側(cè)所連接的儀表和繼電器的電流線圈阻抗很小，故電流互感器正常工作情況接近于短路狀態(tài)。N1N21.2電流互感器的類型和作用類型：電流互感器的的類型很多。按一次繞組的匝數(shù)分，有單匝（包括母線式、柱芯式，套管式）和多匝式（包括線圈式、線環(huán)式、串級(jí)式）。按一次電壓分，有高壓和低壓兩大類。按用途分，有測(cè)量類和保護(hù)類。按準(zhǔn)確等級(jí)分，測(cè)量類電流互感器有0.10.20.5135等級(jí)，保護(hù)類電流互感器有5P和10P兩級(jí)。作用：由于電力設(shè)備上通過(guò)的電流大多數(shù)為數(shù)值很高的大電流，為了便于測(cè)量、保護(hù)，采用電流互感器進(jìn)行變換，其二次側(cè)額定電流值為5A（或1A）。1.3電流互感器的極性電流互感器極性的一般采用減極性原則標(biāo)注，即：一、二次繞組中的電流在鐵心中產(chǎn)生的磁通方向相反。如圖所示，則L1與K1為一對(duì)同極性端子。電流互感器在電路中的符號(hào)如下圖所示，用“TA”來(lái)表示,一次繞組一般用一根直線表示，一次繞組和二次繞組分別標(biāo)記“●”的兩個(gè)端子為同名端或同極性端。1.4電流互感器的誤差比差（變比誤差）

理想情況下，電流互感器的額定變流比應(yīng)為常數(shù)，但實(shí)際情況下，由于鐵芯損耗、漏磁通和繞組漏電阻等因素的存在，實(shí)際變流比不等于額定變流比，所以出現(xiàn)數(shù)值上的誤差，該誤差即為比差。電流互感器的允許最大比差為10%Ie，實(shí)際比差大小要隨其一次電流倍數(shù)及二次負(fù)載阻抗大小而變化，通常把這種變化關(guān)系用10%誤差曲線來(lái)表示，它反應(yīng)了某臺(tái)電流互感器一次電流倍數(shù)與最大允許負(fù)載阻抗的關(guān)系。10%誤差曲線圖：10%誤差曲線圖的使用根據(jù)電網(wǎng)參數(shù)計(jì)算出一次電流倍數(shù)m,（m=I1/Ie）從圖中查出最大允許二次負(fù)載阻抗值，如果實(shí)際二次負(fù)載阻抗（包括該TA二次側(cè)串聯(lián)的所有繼電器線圈阻抗、二次電纜阻抗和接觸電阻）小于該允許值，則認(rèn)為電流互感器的比差滿足要求。如果不滿足要求，則應(yīng)：增大電流互感器的變比；增大二次電纜截面面積；降低接觸電阻；減少電流互感器二次側(cè)串聯(lián)的線圈數(shù)量等。角差理想情況下，電流互感器一次電流與二次電流的相量應(yīng)為同相位，但因?yàn)閮?nèi)阻抗和磁化電流的影響，實(shí)際二次電流相量與一次電流相量之間有一夾角δ，此夾角稱為電流互感器的相角誤差，簡(jiǎn)稱角差。角差的大小和正負(fù)，取決于空載電流和負(fù)載電流的大小和性質(zhì)，電流互感器的允許角差為7°。1.5電流互感器的接線方式電流互感器在電力系統(tǒng)中根據(jù)所要測(cè)量的電流的不同，就有了不同的接線方式，最常見(jiàn)的有以下幾種，如圖所示。（a）兩相星型接法（b）兩相電流差接法（c）三相星型接法兩相星形接線

如圖（a）所示。兩相星形接線又稱不完全星形接線，這種接線只用兩組電流互感器，一般測(cè)量?jī)上嗟碾娏?，但通過(guò)公共導(dǎo)線，也可測(cè)第三相的電流。主要適用于小接地電流的三相三線制系統(tǒng)，在發(fā)電廠、變電所6~10kv饋線回路中，也常用來(lái)測(cè)量和監(jiān)視三相系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。兩相電流差接線

如圖（b）所示。兩相電流差接線也稱為兩相交叉接線。由相量圖可知，二次側(cè)公共線上電流為Ia-

Ic，其相量值為相電流的根號(hào)3倍。這種接線很少用于測(cè)量回路，主要應(yīng)用于中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)的保護(hù)回路。三相星型接法

如圖（c）所示。三相星形接線又稱完全星形接線，它是由三只完全相同的電流互感器構(gòu)成。由于每相都有電流流過(guò)，當(dāng)三相負(fù)載不平衡時(shí)，公共線中就有電流流過(guò)，此時(shí),公共線是不能斷開(kāi)的，否則就會(huì)產(chǎn)生計(jì)量誤差。該種接線方式適用于高壓大接地電流系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)二次回路、低壓三相四線制電路

.1.6電流互感器使用的注意事項(xiàng)電流互感器的接線應(yīng)保證正確性。一次繞組和被測(cè)電路串聯(lián)，而二次繞組應(yīng)和連接的所有測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)裝置或自動(dòng)裝置的電流線圈串聯(lián)，同時(shí)要注意極性的正確性，一次繞組與二次繞組之間應(yīng)為減極性關(guān)系，一次電流若從同名端流入，則二次電流應(yīng)從同名端流出。電流互感器二次側(cè)近似于短路狀態(tài)。電流互感器二次側(cè)所接負(fù)載是測(cè)量?jī)x表、繼電器的電流線圈等，它們?cè)褦?shù)少、阻抗小，通過(guò)的電流非常大，因此電流互感器在正常運(yùn)行狀態(tài)下近似于短路狀態(tài)。

電流互感器的二次繞組絕對(duì)不允許開(kāi)路。這是因?yàn)殡娏骰ジ衅髡９ぷ鲿r(shí)，二次電流有去磁作用，使合成磁勢(shì)很小。當(dāng)二次繞組開(kāi)路時(shí)，二次電流的去磁作用消失，一次電流將全部用來(lái)激磁，這時(shí)，將在二次側(cè)產(chǎn)生超過(guò)正常值幾十倍的磁通，結(jié)果會(huì)使鐵芯過(guò)熱而損壞互感器。同時(shí)，由于鐵芯中磁通的急劇增加，在二次繞組上產(chǎn)生過(guò)電壓，可能達(dá)到數(shù)百甚至數(shù)千伏，將危及人身和設(shè)備安全。因此，為了防止二次繞組開(kāi)路，規(guī)定在二次回路中不準(zhǔn)裝熔斷器等開(kāi)關(guān)電器。如果在運(yùn)行中必須拆除測(cè)量?jī)x表或繼電器及其他工作時(shí)，應(yīng)首先將二次繞組短路。電流互感器的二次側(cè)必須可靠接地。但接地點(diǎn)只允許有一個(gè)。這是為了防止一、二次繞組之間絕緣損壞或擊穿時(shí)，一次高電壓竄入二次回路，危及人身和設(shè)備安全。2、電壓互感器2.1電壓互感器的結(jié)構(gòu)電壓互感器是一種小型的降壓變壓器，由鐵芯、一次繞組、二次繞組、接線端子和絕緣支持物等構(gòu)成，一次繞組并接于電力系統(tǒng)一次回路中，其二次繞組并接了測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)裝置或自動(dòng)裝置的電壓線圈(即負(fù)載為多個(gè)元件時(shí)，負(fù)載并聯(lián)后接入二次繞組，且額定電壓為100V)。由于電壓互感器是將高電壓變成低電壓，所以它的一次繞組的匝數(shù)較多，而二次繞組的匝數(shù)較少。電壓互感器在電路中的符號(hào)如圖b所示，用“TV”來(lái)表示，一、二次繞組絕緣套管分別標(biāo)記“●”的兩個(gè)端子為同名端或同極性端2.2電壓互感器的額定電壓、變比、作用電壓互感器的額定電壓:一次額定電壓：即所接電網(wǎng)電壓，國(guó)內(nèi)投運(yùn)的電壓互感器一次額定電壓有9種類別：6、10、15、20、35、110、220、330、500kV。二次額定電壓通常有:100、57.7V。電壓互感器的變比：

電壓互感器的一次電壓U1與其U2之間關(guān)系：N1/N2=U1/U2即Ku=U1/U2（N1和N2為一次側(cè)和二次側(cè)匝數(shù)）所以電壓互感器的變比為一次側(cè)和二次側(cè)電壓的比值Ku。電壓互感器的作用：

電壓互感器的作用是將電力系統(tǒng)的一次高壓轉(zhuǎn)換成其其成比例的低壓，輸入到繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和測(cè)量?jī)x表中。2.3影響電壓互感器誤差的運(yùn)行因素電壓互感器在運(yùn)行中與電流互感器一樣也會(huì)產(chǎn)生誤差，影響電壓互感器誤差的主要原因除了互感器本身鐵芯、繞組等因素外，還有運(yùn)行中一次電壓、二次負(fù)載和負(fù)荷功率因數(shù)等參數(shù)對(duì)其也有影響。因此，為了減少電壓互感器的誤差，在結(jié)構(gòu)上，應(yīng)采用導(dǎo)磁率高的冷軋硅鋼片，減少電壓互感器的損耗；在運(yùn)行時(shí)，則應(yīng)根據(jù)準(zhǔn)確度的要求，把一次電壓、二次負(fù)載和負(fù)荷功率因數(shù)等參數(shù)控制在相應(yīng)的范圍內(nèi)。2.4電壓互感器的接線方式電壓互感器在電力系統(tǒng)中要測(cè)量的電壓有線電壓、相電壓、相對(duì)地電壓和單相接地時(shí)出現(xiàn)的零序電壓。為了測(cè)取這些電壓，電壓互感器就有了不同的接線方式，最常見(jiàn)的有以下幾種。單相電壓互感器接線如圖（a）所示為一只單相電壓互感器接線，可用于測(cè)量35kv及以下中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)的線電壓或110kv以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的相對(duì)地電壓。電壓互感器的V，v接法如圖（b）所示，V，v接法就是將兩臺(tái)全絕緣單相電壓互感器的高低壓繞組分別接于相與相間構(gòu)成不完全三角形。這種接法廣泛用于中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的35kV及以下的高壓三相系統(tǒng)中，特別是10kV的三相系統(tǒng)中。V，v接法不僅能節(jié)省一臺(tái)電壓互感器，還能滿足三相表計(jì)所需要的線電壓。這種接線方法的缺點(diǎn)是不能測(cè)量相電壓，不能接入監(jiān)視系統(tǒng)絕緣狀況的電壓表。電壓互感器的Y，yn接法如圖（c）所示。這種接法是用三臺(tái)單相電壓互感器構(gòu)成一臺(tái)三相電壓互感器，也可以用一臺(tái)三鐵芯柱式三相電壓互感器，將其高低壓繞組分別接成星形。Y，yn接法多用于小電流接地的高壓三相系統(tǒng)，可以測(cè)量線電壓，這種接線方法的缺點(diǎn)是：①當(dāng)三相負(fù)載不平衡時(shí)，會(huì)引起較大的誤差；②當(dāng)一次高壓側(cè)有單相接地故障時(shí)，它的高壓側(cè)中性點(diǎn)不允許接地，否則，可能燒壞互感器，故而高壓側(cè)中性點(diǎn)無(wú)引出線，也就不能測(cè)量對(duì)地電壓。電壓互感器的YN，yn△接法如圖（d）所示。這種接法常用三臺(tái)單相電壓互感器構(gòu)成三相電壓互感器組，主要用于大電流接地系統(tǒng)中。YN，yn△接法其主二次繞組既可測(cè)量線電壓，又可測(cè)量相對(duì)地電壓，輔助繞組二次繞組接成開(kāi)口三角形供給單相接地保護(hù)使用。當(dāng)YN，yn△接法用于小接地電流系統(tǒng)時(shí)，通常都采用三相五柱式的電壓互感器，如圖所示。其一次繞組和主二次繞組接成星形，并且中性點(diǎn)接地，輔助二次繞組接成開(kāi)口三角形。故三相五柱式的電壓互感器可以測(cè)量線電壓和相對(duì)地電壓，輔助二次繞組可以接入交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)視用的繼電器和信號(hào)指示器，以實(shí)現(xiàn)單相接地的繼電保護(hù)。2.5電壓互感器使用注意事項(xiàng)電壓互感器在投入運(yùn)行前要按照規(guī)程規(guī)定的項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)檢查。例如，測(cè)極性、連接組別、搖絕緣、核相序等。電壓互感器的接線應(yīng)保證其正確性。一次繞組和被測(cè)電路并聯(lián)，二次繞組應(yīng)和所接的測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)裝置或自動(dòng)裝置的電壓線圈并聯(lián)，同時(shí)要注意極性的正確性。接在電壓互感器二次側(cè)負(fù)荷的容量應(yīng)合適。接在電壓互感器二次側(cè)的負(fù)荷不應(yīng)超過(guò)其額定容量，否則，會(huì)使互感器的誤差增大，難以達(dá)到測(cè)量的正確性。電壓互感器二次側(cè)不允許短路。由于電壓互感器內(nèi)阻抗很小，若二次回路短路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)很大的電流，將損壞二次設(shè)備甚至危及人身安全