電壓互感器和電流互感器

目錄TOC\o"1-5"\h\z概述 2\o"CurrentDocument"電壓互感器 2\o"CurrentDocument"基本介紹 2\o"CurrentDocument"主要類型 3\o"CurrentDocument"工作原理 3\o"CurrentDocument"注意事項(xiàng) 4\o"CurrentDocument"銘牌標(biāo)志 5\o"CurrentDocument"基本作用 5\o"CurrentDocument"接線方式 5\o"CurrentDocument"常見異常 6\o"CurrentDocument"電流互感器 7\o"CurrentDocument"基本介紹 7\o"CurrentDocument"基本原理 7\o"CurrentDocument"型號參數(shù) 8\o"CurrentDocument"使用原則 10\o"CurrentDocument"校驗(yàn)方法 11\o"CurrentDocument"注意事項(xiàng) 12互感器在供配電系統(tǒng)中主要分為兩種：電壓互感器和電流互感器。在供配電系統(tǒng)中，大電流、高電壓有時(shí)不能直接用電流表和電壓表來測量，必須通過互感器按比例減小后測量?；ジ衅鞯膬?nèi)部結(jié)構(gòu)就是變壓器。按照變壓器的原理運(yùn)行?；ジ衅骱妥儔浩鞯墓ぷ髟硐嗤?，都是運(yùn)用電磁感應(yīng)原理來工作的.變壓器的作用是將一種等級的電壓變換成另一種等級的同頻率的電壓，它只能實(shí)現(xiàn)電壓的變換，不能實(shí)現(xiàn)功率的變換.互感器分為電壓互感器和電流互感器.電壓互感器的作用是供給測量儀表,繼電器等電壓，從而正確的反映一次電氣系統(tǒng)的各種運(yùn)行情況.使測量儀表，繼電器等二次電氣系統(tǒng)與一次電氣系統(tǒng)隔離，以保證人員和二次設(shè)備的安全，將一次電氣系統(tǒng)的高電壓變換成同意標(biāo)準(zhǔn)的低電壓值（100伏，100/1.732伏，100/3伏）.電力互感器的作用與電壓互感器的作用基本相同，不同的就是電流互感器是將一次電氣系統(tǒng)的大電流變換成標(biāo)準(zhǔn)的5安或1安供給繼續(xù)電器，測量儀表的電流線圈。電壓互感器基本介紹電壓互感器是一個(gè)帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈、鐵心和絕緣組成。當(dāng)在一次繞組上施加一個(gè)電壓U1時(shí)，在鐵心中就產(chǎn)生一個(gè)磁通◎，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個(gè)二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。電壓互感器將高電壓按比例轉(zhuǎn)換成低電壓，即100V，電壓互感器一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表、繼電保護(hù)等；主要是電磁式的（電容式電壓互感器應(yīng)用廣泛），另有非電磁式的，如電子式、光電式。電壓互感器（Potentialtransformer簡稱PT，也簡稱TV）和變壓器很相像，都是用來變換線路上的電壓。但是變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安為計(jì)算單位；而電壓互感器變換電壓的目的，主要是用來給測量儀表和繼電保護(hù)裝置供電，用來測量線路的電壓、功率和電能，或者用來在線路發(fā)生故障時(shí)保護(hù)線路中的貴重設(shè)備、電機(jī)和變壓器，因此電壓互感器的容量很小，一般都只有幾伏安、幾十伏安，最大也不超過一千伏安。線路上為什么需要變換電壓呢？這是因?yàn)楦鶕?jù)發(fā)電、輸電和用電的不同情況，線路上的電壓大小不一，而且相差懸殊，有的是低壓220V和380V，有的是高壓幾萬伏甚至幾十萬伏。要直接測量這些低壓和高壓電壓，就需要根據(jù)線路電壓的大小，制作相應(yīng)的低壓和高壓的電壓表和其他儀表和繼電器。這樣不僅會給儀表制作帶來很大困難，而且更主要的是，要直接制作高壓儀表，直接在高壓線路上測量電壓，那是不可能的，而且也是絕對不允許的。電壓互感器的基本結(jié)構(gòu)和變壓器很相似，它也有兩個(gè)繞組，一個(gè)叫一次繞組，一個(gè)叫二次繞組。兩個(gè)繞組都裝在或繞在鐵心上。兩個(gè)繞組之間以及繞組與鐵心之間都有絕緣，使兩個(gè)繞組之間以及繞組與鐵心之間都有電氣隔離。電壓互感器在運(yùn)行時(shí)，一次繞組N1并聯(lián)接在線路上，二次繞組N2并聯(lián)接儀表或繼電器。因此在測量高壓線路上的電壓時(shí)，盡管一次電壓很高，但二次卻是低壓的，可以確保操作人員和儀表的安全。主要類型（1） 按安裝地點(diǎn)可分為戶內(nèi)式和戶外式。35kV及以下多制成戶內(nèi)式；35kV以上則制成戶外式。（2） 按相數(shù)可分為單相和三相式，35kV及以上不能制成三相式。（3） 按繞組數(shù)目可分為雙繞組和三繞組電壓互感器，三繞組電壓互感器除一次側(cè)和基本二次側(cè)外，還有一組輔助二次側(cè)，供接地保護(hù)用。（4） 按絕緣方式可分為干式、澆注式、油浸式和充氣式。干式電壓互感器結(jié)構(gòu)簡單、無著火和爆炸危險(xiǎn)，但絕緣強(qiáng)度較低，只適用于6kV以下的戶內(nèi)式裝置；澆注式電壓互感器結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)方便，適用于3kV?35kV戶內(nèi)式配電裝置；油浸式電壓互感器絕緣性能較好，可用于10kV以上的戶外式配電裝置；充氣式電壓互感器用于SF6全封閉電器中。（5） 按工作原理劃分，還可分為電磁式電壓互感器，電容式電壓互感器和電子式電壓互感器。工作原理

電壓互感器的工作原理如圖2-1所示，相當(dāng)于2次側(cè)開路的變壓器，用來變壓，在二次側(cè)接入電壓表測量電壓（可以并聯(lián)多個(gè)電壓表）。電壓互感器的二次側(cè)不能短路。圖2-1電壓互感器原理圖注意事項(xiàng)（1） 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，測極性、連接組別、搖絕緣、核相序等。（2） 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(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。（3） 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)超過其額定容量，否則，會使互感器的誤差增大，難以達(dá)到測量的正確性。（4） 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)，會出現(xiàn)很大的電流，將損壞二次設(shè)備甚至危及人身安全。電壓互感器可以在二次側(cè)裝設(shè)熔斷器以保護(hù)其自身不因二次側(cè)短路而損壞。在可能的情況下，一次側(cè)也應(yīng)裝設(shè)熔斷器以保護(hù)高壓電網(wǎng)不因互感器高壓繞組或引線故障危及一次系統(tǒng)的安全。

（5）為了確保人在接觸測量儀表和繼電器時(shí)的安全，電壓互感器二次繞組必須有一點(diǎn)接地。因?yàn)榻拥睾?，?dāng)一次和二次繞組間的絕緣損壞時(shí)，可以防止儀表和繼電器出現(xiàn)高電壓危及人身安全。（6）電壓互感器副邊絕對不容許短路。銘牌標(biāo)志電壓互感器型號由以下幾部分組成，各部分字母，符號表示內(nèi)容：第一個(gè)字母：J—電壓互感器；第二個(gè)字母：D——單相；S——三相第三個(gè)字母：J——油浸；Z——澆注；第四個(gè)字母：數(shù)字——電壓等級（KV）。例如：JDJ-10表示單相油浸電壓互感器，額定電壓10KV。額定一次電壓，作為互感器性能基準(zhǔn)的一次電壓值。額定二次電壓，作為互感器性能基準(zhǔn)的二次電壓值。額定變比，額定一次電壓與額定二次電壓之比。準(zhǔn)確級，由互感器系統(tǒng)定的等級，其誤差在規(guī)定使用條件下應(yīng)在規(guī)定的限值之內(nèi)負(fù)荷，二次回路的阻抗，通常以視在功率（VA）表示。額定負(fù)荷，確定互感器準(zhǔn)確級可依據(jù)的負(fù)荷值?；咀饔秒妷夯ジ衅鞯淖饔檬牵喊迅唠妷喊幢壤P(guān)系變換成100V或更低等級的標(biāo)準(zhǔn)二次電壓，供保護(hù)、計(jì)量、儀表裝置使用。同時(shí)，使用電壓互感器可以將高電壓與電氣工作人員隔離。電壓互感器雖然也是按照電磁感應(yīng)原理工作的設(shè)備，但它的電磁結(jié)構(gòu)關(guān)系與電流互感器相比正好相反。電壓互感器二次回路是高阻抗回路，二次電流的大小由回路的阻抗決定。當(dāng)二次負(fù)載阻抗減小時(shí)，二次電流增大，使得一次電流自動(dòng)增大一個(gè)分量來滿足一、二次側(cè)之間的電磁平衡關(guān)系。可以說，電壓互感器是一個(gè)被限定結(jié)構(gòu)和使用形式的特殊變壓器。簡單的說就是“檢測元件”。接線方式電壓互感器的接線方式很多，常見的有以下幾種：

（1） 用一臺單相電壓互感器來測量某一相對地電壓或相間電壓的接線方式。（2） 用兩臺單相互感器接成不完全星形，也稱V-V接線，用來測量各相間電壓，但不能測相對地電壓，廣泛應(yīng)用在20KV以下中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消孤線圈接地的電網(wǎng)中。（3） 用三臺單相三繞組電壓互感器構(gòu)成YN，yn，d0或YN，y，d0的接線形式，廣泛應(yīng)用于3-220KV系統(tǒng)中，其二次繞組用于測量相間電壓和相對地電壓，輔助二次繞組接成開口三角形，供接入交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)視儀表和繼電器用。用一臺三相五柱式電壓互感器代替上述三個(gè)單相三繞組電壓互感器構(gòu)成的接線，除鐵芯外，其形式與圖3基本相同，一般只用于3~15KV系統(tǒng)。（4） 電容式電壓互感器接線形式。在中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，為了測量相對地電壓，PT一次繞組必須接成星形接地的方式。在3~60KV電網(wǎng)中，通常采用三只單相三繞組電壓互感器或者一只三相五柱式電壓互感器的接線形式。必須指出，不能用三相三柱式電壓互感器做這種測量。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時(shí)，在互感器的三相中將有零序電流通過，產(chǎn)生大小相等、相位相同的零序磁通。在三相三柱式互感器中，零序磁通只能通過磁阻很大的氣隙和鐵外殼形成閉合磁路，零序電流很大，使互感器繞組過熱甚至損壞設(shè)備。而在三相五柱式電壓互感器中，零序磁通可通過兩側(cè)的鐵芯構(gòu)成回路，磁阻較小，所以零序電流值不大，對互感器不造成損害。常見異常（1） 三相電壓指示不平衡：一相降低（可為零），另兩相正常，線電壓不正常，或伴有聲、光信號，可能是互感器高壓或低壓熔斷器熔斷；（2） 中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，三相電壓指示不平衡：一相降低（可為零），另兩相升高（可達(dá)線電壓）或指針擺動(dòng)，可能是單相接地故障或基頻諧振，如三相電壓同時(shí)升高，并超過線電壓（指針可擺到頭），則可能是分頻或高頻諧振；（3） 高壓熔斷器多次熔斷，可能是內(nèi)部絕緣嚴(yán)重?fù)p壞，如繞組層間或匝間短路故障；（4）中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)，母線倒閘操作時(shí)，出現(xiàn)相電壓升高并以低頻擺

動(dòng)，一般為串聯(lián)諧振現(xiàn)象；若無任何操作，突然出現(xiàn)相電壓異常升高或降低，則可能是互感器內(nèi)部絕緣損壞，如絕緣支架繞、繞組層間或匝間短路故障；（5） 中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)，電壓互感器投運(yùn)時(shí)出現(xiàn)電壓表指示不穩(wěn)定，可能是高壓繞組N（X）端接地接觸不良。（6） 懸浮電位放電，可能是穿芯螺栓和鐵芯連接松動(dòng)，造成螺栓處于懸浮電位；金屬異物處于懸浮電位放電；絕緣支架螺母電位懸??；（7） 電孤放電，可以是串級繞組對鐵芯放電，絕緣支持架不良而放電；絕緣進(jìn)水受潮；一次繞組末端未接地；（8） 過熱性故障。電流互感器基本介紹電流互感器原理是依據(jù)電磁感應(yīng)原理的。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次繞組匝數(shù)很少，串在需要測量的電流的線路中，因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測量儀表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時(shí)，它的2次回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。基本原理電流互感器的工作原理如圖3-1所示，相當(dāng)于2次側(cè)短路的變壓器，用來變流，在二次側(cè)接入電流表測量電流（可以串聯(lián)多個(gè)電流表）。電流互感器的二次側(cè)不能開路。圖3-1電流互感器工作原理電流表相當(dāng)于電流互感器小負(fù)載(阻抗小)測量裝置。當(dāng)運(yùn)行中電流互感器二次側(cè)開路后，一次側(cè)電流仍然不變，二次側(cè)電流等于零，則二次電流產(chǎn)生的去磁磁通也消失了。這時(shí)，一次電流全部變成勵(lì)磁電流，使互感器鐵芯飽和，磁通也很高，將產(chǎn)生以下后果：由于磁通飽和，其二次側(cè)將產(chǎn)生數(shù)千伏高壓，且波形改變，對人身和設(shè)備造成危害。由于鐵芯磁通飽和，使鐵芯損耗增加，產(chǎn)生高熱，會損壞絕緣。將在鐵芯中產(chǎn)生剩磁，使互感器比差和角差增大，失去準(zhǔn)確性，所以電流互感器二次側(cè)是不允許開路的。型號參數(shù)電流互感器型號：第一字母：L—電流互感器第二字母：A一穿墻式；Z一支柱式；M—母線式；D一單匝貫穿式；V一結(jié)構(gòu)倒置式；J—零序接地檢測用；W—抗污穢；R—繞組裸露式第三字母：Z一環(huán)氧樹脂澆注式；C一瓷絕緣；Q一氣體絕緣介質(zhì)；W一與微機(jī)保護(hù)專用第四字母：B—帶保護(hù)級；C—差動(dòng)保護(hù)；D—D級；Q—加強(qiáng)型；J—加強(qiáng)型ZG

第五數(shù)字：電壓等級產(chǎn)品序號（2）主要技術(shù)要求額定容量：額定二次電流通過二次額定負(fù)荷時(shí)所消耗的視在功率。額定容量可以用視在功率V.A表示，也可以用二次額定負(fù)荷阻抗。表示。一次額定電流：允許通過電流互感器一次繞組的用電負(fù)荷電流。用于電力系統(tǒng)的電流互感器一次額定電流為5?25000A,用于試驗(yàn)設(shè)備的精密電流互感器為0.1?50000A。電流互感器可在一次額定電流下長期運(yùn)行，負(fù)荷電流超過額定電流值時(shí)叫做過負(fù)荷，電流互感器長期過負(fù)荷運(yùn)行，會燒壞繞組或減少使用壽命。二次額定電流：允許通過電流互感器二次繞組的一次感應(yīng)電流。額定電流比（變比）：一次額定電流與二次額定電流之比。額定電壓：一次繞組長期對地能夠承受的最大電壓（有效值以kV為單位），應(yīng)不低于所接線路的額定相電壓。電流互感器的額定電壓分為0.5,3,6,10，35，110，220，330，500kV等幾種電壓等級。10%倍數(shù)：在指定的二次負(fù)荷和任意功率因數(shù)下，電流互感器的電流誤差為一10%時(shí)，一次電流對其額定值的倍數(shù)。10%倍數(shù)是與繼電保護(hù)有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。準(zhǔn)確度等級：表示互感器本身誤差（比差和角差）的等級。電流互感器的準(zhǔn)確度等級分為0.001?1多種級別，與原來相比準(zhǔn)確度提高很大。用于發(fā)電廠、變電站、用電單位配電控制盤上的電氣儀表一般采用0.5級或0.2級；用于設(shè)備、線路的繼電保護(hù)一般不低于1級；用于電能計(jì)量時(shí)，視被測負(fù)荷容量或用電量多少依據(jù)規(guī)程要求來選擇（見第一講）。比差：互感器的誤差包括比差和角差兩部分。比值誤差簡稱比差，一般用符號f表示，它等于實(shí)際的二次電流與折算到二次側(cè)的一次電流的差值，與折算到二次側(cè)的一次電流的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。角差：相角誤差簡稱角差，一般用符號6表示，它是旋轉(zhuǎn)180°后的二次電流向量與一次電流向量之間的相位差。規(guī)定二次電流向量超前于一次電流向量6為正值，反之為負(fù)值，用分（’）為計(jì)算單位。熱穩(wěn)定及動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)：電力系統(tǒng)故障時(shí)，電流互感器受到由于短路電流

引起的巨大電流的熱效應(yīng)和電動(dòng)力作用，電流互感器應(yīng)該有能夠承受而不致受到破壞的能力，這種承受的能力用熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)表示。熱穩(wěn)定倍數(shù)是指熱穩(wěn)定電流1s內(nèi)不致使電流互感器的發(fā)熱超過允許限度的電流與電流互感器的額定電流之比。動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)是電流互感器所能承受的最大電流瞬時(shí)值與其額定電流之比。使用原則（1） 電流互感器的接線應(yīng)遵守串聯(lián)原則：即一次繞阻應(yīng)與被測電路串聯(lián)，而二次繞阻則與所有儀表負(fù)載串聯(lián)。（2） 按被測電流大小，選擇合適的變化，否則誤差將增大。同時(shí)，二次側(cè)一端必須接地，以防絕緣一旦損壞時(shí)，一次側(cè)高壓竄入二次低壓側(cè)，造成人身和設(shè)備事故（3） 二次側(cè)絕對不允許開路，因一旦開路，一次側(cè)電流I1全部成為磁化電流，引起（pm和E2驟增，造成鐵心過度飽和磁化，發(fā)熱嚴(yán)重乃至燒毀線圈；同時(shí)，磁路過度飽和磁化后，使誤差增大。電流互感器在正常工作時(shí)，二次側(cè)近似于短路，若突然使其開路，則勵(lì)磁電動(dòng)勢由數(shù)值很小的值驟變?yōu)楹艽蟮闹?，鐵芯中的磁通呈現(xiàn)嚴(yán)重飽和的平頂波，因此二次側(cè)繞組將在磁通過零時(shí)感應(yīng)出很高的尖頂波，其值可達(dá)到數(shù)千甚至上萬伏，危及工作人員的安全及儀表的絕緣性能。另外，二次側(cè)開路使二次側(cè)電壓達(dá)幾百伏，一旦觸及將造成觸電事故。因此，電流互感器二次側(cè)都備有短路開關(guān)，防止二次側(cè)開路。在使用過程中，二次側(cè)一旦開路應(yīng)馬上撤掉電路負(fù)載，然后，再停電處理。一切處理好后方可再用。（4） 為了滿足測量儀表、繼電保護(hù)、斷路器失靈判斷和故障濾波等裝置的需要，在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線、母線分段斷路器、母線斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)2?8個(gè)二次繞阻的電流互感器。（5） 對于保護(hù)用電流互感器的裝設(shè)地點(diǎn)應(yīng)按盡量消除主保護(hù)裝置的不保護(hù)區(qū)來設(shè)置。例如：若有兩組電流互感器，且位置允許時(shí)，應(yīng)設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中（6） 為了防止支柱式電流互感器套管閃絡(luò)造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側(cè)（7）為了減輕發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)的損傷，用于自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置的電流互

感器應(yīng)布置在發(fā)電機(jī)定子繞組的出線側(cè)。為了便于分析和在發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障，用于測量儀表的電流互感器宜裝在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)。校驗(yàn)方法在進(jìn)行電流互感器誤差試驗(yàn)之前，通常需要檢查極性和退磁等試驗(yàn)。（1） 極性檢查電流互感器一次繞組標(biāo)志為P1、P2，二次繞組標(biāo)志為S1、S2。若P1、S1是同名端，則這種標(biāo)志叫減極性。一次電流從P1進(jìn)，二次電流從S1出。極性檢查很簡單，除了可以在互感器校驗(yàn)儀上進(jìn)行檢查外，還可以使用直流檢查法。（2） 退磁檢查電流互感器在電流突然下降的情況下，互感器鐵芯可能產(chǎn)生剩磁。如電流互感器在大電流情況下突然切斷電源、二次繞組突然開路等?；ジ衅麒F芯有剩磁，使鐵芯磁導(dǎo)率下降，影響互感器性能。長期使用后的互感器都應(yīng)該退磁?；ジ衅鳈z驗(yàn)前也要退磁。退磁就是通過一次或二次繞組以交變的勵(lì)磁電流，給鐵芯以交變的磁場。從0開始逐漸加大交變的磁場（勵(lì)磁電流）使鐵芯達(dá)到飽和狀態(tài)，然后再慢慢減小勵(lì)磁電流到零，以消除剩磁。對于電流互感器退磁，一次繞組開路，二次繞組通以工頻電流，從零開始逐漸增加到一定的電流值（該電流值與互感器的設(shè)計(jì)測量上限有關(guān)，一般為額定電流的20-50%左右?？梢赃@樣判斷，如果電流突然急劇變大，此時(shí)表示鐵芯以進(jìn)入磁飽和階段）。然后再將電流緩慢降為零，如此重復(fù)2-3次。在斷開電源前，應(yīng)將一次繞組短接，才斷開電源。鐵芯退磁完成。此方法稱開路退磁法。對于有些電流互感器，由于二次繞組的匝數(shù)都比較多。若采用開路退磁法，開路的繞組可能產(chǎn)生高電壓。因此可以在二次繞組接上較大的電阻（額定阻抗的10-20倍）。一次繞組通以電流，從零漸變到互感器一次繞組的允許的最大電流，再漸變到零，如此重復(fù)2-3次。由于接有負(fù)載鐵芯可能不能完全退磁。由于一次繞組的最大電流有限制，過大的話可能燒壞一次繞組。如果接有負(fù)載的二次繞組產(chǎn)生電壓不是過高的話，