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：掌握電流、電壓互感器的作用、接線及運行要求；理解并掌握電流互感器10%誤差曲線的含義及應(yīng)用。難點：

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、串級式）。按一次電壓分，有高壓和低壓兩大類。按用途分，有測量類和保護類。按準確等級分，測量類電流互感器有0.10.20.5135等級，保護類電流互感器有5P和10P兩級。作用：由于電力設(shè)備上通過的電流大多數(shù)為數(shù)值很高的大電流，為了便于測量、保護，采用電流互感器進行變換，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為一對同極性端子。電流互感器在電路中的符號如下圖所示，用“TA”來表示,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記“●”的兩個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，實際比差大小要隨其一次電流倍數(shù)及二次負載阻抗大小而變化，通常把這種變化關(guān)系用10%誤差曲線來表示，它反應(yīng)了某臺電流互感器一次電流倍數(shù)與最大允許負載阻抗的關(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載阻抗值，如果實際二次負載阻抗（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，但因為內(nèi)阻抗和磁化電流的影響，實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，簡稱角差。角差的大小和正負，取決于空載電流和負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)所要測量的電流的不同，就有了不同的接線方式，最常見的有以下幾種，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，一般測量兩相的電流，但通過公共導(dǎo)線，也可測第三相的電流。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，也常用來測量和監(jiān)視三相系統(tǒng)的運行狀況。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3倍。這種接線很少用于測量回路，主要應(yīng)用于中性點不直接接地系統(tǒng)的保護回路。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，當三相負載不平衡時，公共線中就有電流流過，此時,公共線是不能斷開的，否則就會產(chǎn)生計量誤差。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電流互感器的接線應(yīng)保證正確性。一次繞組和被測電路串聯(lián)，而二次繞組應(yīng)和連接的所有測量儀表、繼電保護裝置或自動裝置的電流線圈串聯(lián)，同時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)所接負載是測量儀表、繼電器的電流線圈等，它們匝數(shù)少、阻抗小，通過的電流非常大，因此電流互感器在正常運行狀態(tài)下近似于短路狀態(tài)。

電流互感器的二次繞組絕對不允許開路。這是因為電流互感器正常工作時，二次電流有去磁作用，使合成磁勢很小。當二次繞組開路時，二次電流的去磁作用消失，一次電流將全部用來激磁，這時，將在二次側(cè)產(chǎn)生超過正常值幾十倍的磁通，結(jié)果會使鐵芯過熱而損壞互感器。同時，由于鐵芯中磁通的急劇增加，在二次繞組上產(chǎn)生過電壓，可能達到數(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路，規(guī)定在二次回路中不準裝熔斷器等開關(guān)電器。如果在運行中必須拆除測量儀表或繼電器及其他工作時，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。但接地點只允許有一個。這是為了防止一、二次繞組之間絕緣損壞或擊穿時，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量儀表、繼電保護裝置或自動裝置的電壓線圈(即負載為多個元件時，負載并聯(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如圖b所示，用“TV”來表示，一、二次繞組絕緣套管分別標記“●”的兩個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，國內(nèi)投運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、自動裝置和測量儀表中。2.3影響電壓互感器誤差的運行因素電壓互感器在運行中與電流互感器一樣也會產(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，還有運行中一次電壓、二次負載和負荷功率因數(shù)等參數(shù)對其也有影響。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；在運行時，則應(yīng)根據(jù)準確度的要求，把一次電壓、二次負載和負荷功率因數(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)中要測量的電壓有線電壓、相電壓、相對地電壓和單相接地時出現(xiàn)的零序電壓。為了測取這些電壓，電壓互感器就有了不同的接線方式，最常見的有以下幾種。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，可用于測量35kv及以下中性點不直接接地系統(tǒng)的線電壓或110kv以上中性點直接接地系統(tǒng)的相對地電壓。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)省一臺電壓互感器，還能滿足三相表計所需要的線電壓。這種接線方法的缺點是不能測量相電壓，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。這種接法是用三臺單相電壓互感器構(gòu)成一臺三相電壓互感器，也可以用一臺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)，可以測量線電壓，這種接線方法的缺點是：①當三相負載不平衡時，會引起較大的誤差；②當一次高壓側(cè)有單相接地故障時，它的高壓側(cè)中性點不允許接地，否則，可能燒壞互感器，故而高壓側(cè)中性點無引出線，也就不能測量對地電壓。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量線電壓，又可測量相對地電壓，輔助繞組二次繞組接成開口三角形供給單相接地保護使用。當YN，yn△接法用于小接地電流系統(tǒng)時，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，并且中性點接地，輔助二次繞組接成開口三角形。故三相五柱式的電壓互感器可以測量線電壓和相對地電壓，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指示器，以實現(xiàn)單相接地的繼電保護。2.5電壓互感器使用注意事項電壓互感器在投入運行前要按照規(guī)程規(guī)定的項目進行試驗檢查。例如，測極性、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。一次繞組和被測電路并聯(lián)，二次繞組應(yīng)和所接的測量儀表、繼電保護裝置或自動裝置的電壓線圈并聯(lián)，同時要注意極性的正確性。接在電壓互感器二次側(cè)負荷的容量應(yīng)合適。接在電壓互感器二次側(cè)的負荷不應(yīng)超過其額定容量，否則，會使互感器的誤差增大，難以達到測量的正確性。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，會出現(xiàn)很大的電流，將損壞二次設(shè)備甚至危及人身安全