發(fā)電廠電氣部分互感器的原理與選擇

發(fā)電廠電氣部分互感器的原理與選擇§6.3互感器的原理與選擇互感器的作用將一次側(cè)的高電壓、大電流轉(zhuǎn)變成二次側(cè)標(biāo)準(zhǔn)的低電壓（100V）、小電流（5A），使測量儀表標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。將一次系統(tǒng)同二次設(shè)備（儀表、保護(hù)）隔開，以保護(hù)人身安全。互感器的類型電流互感器電磁式電流互感器電壓互感器電磁式電壓互感器電容式電壓互感器一、電磁式電流互感器電磁式電流互感器的工作原理和變壓器相似。電磁式電流互感器的特點(diǎn)是：一次繞組串聯(lián)在電路中且匝數(shù)很少，而二次繞組匝數(shù)多。二次繞組所接負(fù)載串聯(lián)且阻抗很小，類似于二次側(cè)短路的變壓器。1.工作原理一、電磁式電流互感器1.工作原理一、電磁式電流互感器由于電流互感器本身存在勵(lì)磁損耗和磁飽和等影響，使一次電流在數(shù)值上和相位上都有差異，即測量結(jié)果有誤差。通常用電流誤差和相位誤差表示。2.誤差及影響因素電流誤差：相位誤差：一、電磁式電流互感器影響誤差的因素：2.誤差及影響因素一、電磁式電流互感器影響誤差的因素：2.誤差及影響因素一、電磁式電流互感器影響誤差的因素：2.誤差及影響因素一、電磁式電流互感器準(zhǔn)確級：根據(jù)測量時(shí)誤差的大小而劃分的，是指在規(guī)定的二次負(fù)載范圍內(nèi)，一次電流為額定值時(shí)的最大誤差。3.準(zhǔn)確級和額定容量準(zhǔn)確級一次電流為額定電流的百分?jǐn)?shù)(%)誤差限值二次負(fù)荷變化范圍電流誤差(%)相位差(′)0.21020100~120±0.5±0.35±0.2±20±15±10(0.25~1)S2N0.51020100~120±1±0.75±0.5±60±45±3011020100~120±0.2±1.5±1±120±90±60一、電磁式電流互感器額定容量：3.準(zhǔn)確級和額定容量S2N是指在額定二次電流I2N和額定二次阻抗Z2N下運(yùn)行時(shí)，二次繞組輸出的容量，S2N=I2N2

Z2N。兩點(diǎn)說明：由于二次電流為標(biāo)準(zhǔn)值，所以S2N常用Z2N表示。由于誤差與二次負(fù)荷有關(guān)，所以同一臺電流互感器使用在不同準(zhǔn)確級時(shí)，會有不同的額定容量。一、電磁式電流互感器按安裝地點(diǎn)分：戶內(nèi)型戶外型按結(jié)構(gòu)分：單匝式：貫穿式、母線式多匝式：線圈式、“8”字型、U字型4.分類一、電磁式電流互感器按安裝方式分：穿墻式支持式裝入式4.分類按絕緣方式分：干式：用絕緣膠絕緣，適用于低電壓澆注式：用環(huán)氧樹脂絕緣，適用于10~35kV油浸式：用油絕緣，適用于35kV以上一、電磁式電流互感器ABCAABCAAAABCAWh5.接線單相接線星形接線不完全星形接線一、電磁式電流互感器種類和型式的選擇：根據(jù)安裝地點(diǎn)（如屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式等）選擇型式。當(dāng)一次電流較小時(shí)（在400A及以下）時(shí)，宜優(yōu)先選用一次繞組多匝式，以提高準(zhǔn)確度；當(dāng)采用弱電控制或配電裝置距離控制室較遠(yuǎn)時(shí)，二次額定電流應(yīng)盡量采用1A，而強(qiáng)電用5A。一次回路額定電壓和電流的選擇：UN≥UNs，I1N≥Imax。I1N應(yīng)盡可能與最大工作電流接近。6.選擇一、電磁式電流互感器準(zhǔn)確級和額定容量的選擇：為保證測量儀表的準(zhǔn)確度，電流互感器的準(zhǔn)確級不得低于所供測量儀表的準(zhǔn)確級。當(dāng)所供儀表要求不同準(zhǔn)確級時(shí)，應(yīng)按相應(yīng)最高級別來確定電流互感器的準(zhǔn)確級?；ジ衅靼催x定準(zhǔn)確級所規(guī)定的額定容量S2N應(yīng)大于或等于二次側(cè)所接負(fù)荷I2N2Z2L，即S2N≥I2N2Z2L。6.選擇一、電磁式電流互感器熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：對本身帶有一次回路導(dǎo)體的電流互感器進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的熱穩(wěn)定電流It或一次額定電流I1N的倍數(shù)Kt來表示，熱穩(wěn)定校驗(yàn)式為It2≥Qk或(KtI1N)2≥Qk。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)包括由同一相的電流相互作用產(chǎn)生的內(nèi)部電動(dòng)力校驗(yàn)，以及不同相的電流相互作用產(chǎn)生的外部電動(dòng)力校驗(yàn)。6.選擇二、電壓互感器目前電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的電壓互感器主要有兩種：電磁式電容分壓式(一)電磁式電壓互感器電磁式電壓互感器的工作原理和變壓器相似。電磁式電壓互感器的特點(diǎn)是：一次繞組并聯(lián)在電路中且匝數(shù)多，而二次繞組匝數(shù)少。二次繞組所接負(fù)載均并聯(lián)且阻抗大，二次側(cè)近似于開路或空載。1.工作原理(一)電磁式電壓互感器1.工作原理(一)電磁式電壓互感器由于電壓互感器存在勵(lì)磁電流和內(nèi)阻抗，使得測量結(jié)果的大小和相位都有誤差。通常用電壓誤差和相位誤差表示。2.誤差及影響因素電壓誤差：相位誤差：(一)電磁式電壓互感器影響誤差的因素：2.誤差及影響因素(一)電磁式電壓互感器準(zhǔn)確級：在規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，負(fù)荷功率因數(shù)為額定值時(shí)，電壓誤差的最大誤差。3.準(zhǔn)確級和額定容量準(zhǔn)確級誤差限值一次電壓變化范圍頻率、功率因數(shù)及二次負(fù)荷變化范圍電壓誤差(%)相位差(′)0.20.513±0.2±0.5±1.0±3.0±10±20±40不規(guī)定(0.8~1.2)UN1(0.25~1)SN2cosj2=0.8f=fN3P6P±3.0±6.0±120±240(0.05~1)UN1(一)電磁式電壓互感器額定容量：3.準(zhǔn)確級和額定容量由于誤差與二次負(fù)荷有關(guān)，所以同一臺電壓互感器對應(yīng)于不同的準(zhǔn)確級便有不同的容量。額定容量：對應(yīng)于最高準(zhǔn)確級的容量。最大容量：按照在最高工作電壓下長期工作容許發(fā)熱條件所規(guī)定的容量。(一)電磁式電壓互感器按安裝地點(diǎn)分：戶內(nèi)型戶外型按相數(shù)分：單相：35kV及以上三相：35kV以下（三相五柱式）4.分類(一)電磁式電壓互感器ABC4.分類(一)電磁式電壓互感器按絕緣方式分：澆注式：用環(huán)氧樹脂絕緣，3-35kV油浸式：用油絕緣，110kV及以上按結(jié)構(gòu)分：普通式：同變壓器，3-35kV串級式：采用分級絕緣，110kV及以上4.分類按繞組數(shù)分：雙繞組三繞組(二)電容式電壓互感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電容分壓器1.工作原理abC1C2當(dāng)a、b間接上負(fù)荷時(shí)，由于C1、C2有內(nèi)阻壓降，使UC2小于電容分壓值，而且負(fù)荷電流越大，誤差越大。當(dāng)a、b間開路時(shí)，按反比分壓，有~abZia’b’L(二)電容式電壓互感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電容分壓器1.工作原理abC1C2a’b’LTVZ2L實(shí)際上，由于電容器有損耗、電抗器有電阻，使內(nèi)阻不可能為零，因此負(fù)荷變化時(shí)，還會有誤差產(chǎn)生。減小分壓器的輸出電流，可減小誤差，故將測量儀表(Z2L)經(jīng)中間變壓器TV升壓后與分壓器連接。(二)電容式電壓互感器2.過電壓①二次側(cè)短路引起的過電流和過電壓所以應(yīng)加放電間隙F。(二)電容式電壓互感器2.過電壓②鐵磁諧振過電壓由于電容式電壓互感器是由電容和非線性電抗所構(gòu)成，當(dāng)受到二次側(cè)短路、斷開等沖擊瞬變作用時(shí)，由于非線性電抗的飽和，可能激發(fā)產(chǎn)生次諧波鐵磁諧振。抑制方法是裝設(shè)阻尼電阻rd（諧振時(shí)自動(dòng)投入）。(二)電容式電壓互感器優(yōu)點(diǎn)：制造簡單，重量輕，成本低，電壓等級越高越明顯；分壓電容兼作載波通訊的耦合電容。缺點(diǎn)：輸出容量小；誤差比電磁式大，且受頻率的影響；暫態(tài)特性不如電磁式PT好。3.特點(diǎn)(三)電壓互感器的接線110~220kV3~35kV3~20kV用一臺單相電壓互感器測量相電壓用一臺單相電壓互感器測量相間電壓用兩臺單相電壓互感器接成不完全星形測量各相間電壓(三)電壓互感器的接線3~220kV110~500kV用三臺單相三繞組電壓互感器構(gòu)成YN,yn,d0接線電容式電壓互感器接線(四)電壓互感器的選擇種類和型式的選擇：1)在6~35kV屋內(nèi)配電裝置中，一般采用油浸式或澆注式電壓互感器；110~220kV配電裝置特別是母線上裝設(shè)的電壓互感器，通常采用串級式電磁式電壓互感器；當(dāng)容量和準(zhǔn)確級滿足要求時(shí)，通常多在出線上采用電容式電壓互感器。2)在500kV配電裝置中，配置有雙套主保護(hù)，并考慮到后備保護(hù)、自動(dòng)裝置和測量的要求，電壓互感器應(yīng)具有三個(gè)二次繞組，即兩個(gè)主二次繞組和一個(gè)輔助二次繞組。3)為節(jié)省投資，在20kV及以下配電裝置中，可選用三相式電壓互感器（選用三相五柱式，而不是三相三柱式）。4)用于接入精度要求較高的計(jì)費(fèi)電能表時(shí)，不宜采用三相式電壓互感器。根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)和使用條件選擇種類和型式。(四)電壓互感器的選擇一次額定電壓和二次額定電壓的選擇：3~35kV電壓互感器一般經(jīng)隔離開關(guān)和熔斷器接入高壓電網(wǎng)。110kV及以上的互感器可靠性較高，電壓互感器只經(jīng)過隔離開關(guān)與電網(wǎng)連接。電壓互感器一次繞組額定電壓U1N，應(yīng)根據(jù)互感器的接線方式來確定其相電壓或相間電壓。常用接線有：1)用一臺單相電壓互感器測量相對地電壓或相間電壓；2)用三臺單相或三相式電壓互感器測量相間電壓或相對地電壓；3)用兩臺單相電壓互感器接成不完全星形測量兩個(gè)相間電壓。電壓互感器二次繞組額定電壓通常是供額定電壓為100V的儀表和繼電器的電壓繞組使用。顯然，單個(gè)單相式電壓互感器的二次繞組電壓為100V，而其余可獲得相間電壓的接線方式，二次繞組電壓為100/(四)電壓互感器的選擇容量和準(zhǔn)確級的選擇：根據(jù)儀表和繼電器的接線要求，選擇電壓互感器的接線方式，并盡可能將負(fù)荷均勻分布在各相上，然后計(jì)算各相負(fù)荷大小，按照所接儀表的準(zhǔn)確級和容量，選擇互感器的準(zhǔn)確級和額定容量。三、互感器在主接線中配置原則互感器在主接線中的配置與測量儀表、同步點(diǎn)的選擇、保護(hù)和自動(dòng)裝置的要求以及主接線的形式有關(guān)?；ジ衅鞯呐渲冒ǎ弘妷夯ジ衅鞯呐渲?；電流互感器的配置。圖6-14為發(fā)電廠中互感器配置示例。1.電壓互感器的配置除旁路母線外，一般工作及備用母線都裝有一組電壓互感器，用于同步、測量儀表和保護(hù)裝置。旁路母線上是否裝設(shè)電壓互感器要根據(jù)出線同期方式而定。(1)母線1.電壓互感器的配置35kV及以上輸電線路，當(dāng)對端有電源時(shí)，裝有一臺單相電壓互感器，用于監(jiān)視線路有無電壓、進(jìn)行同步和設(shè)置重合閘。(2)線路1.電壓互感器的配置一般裝2~3組電壓互感器。一組供自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置，采用三只單相、雙繞組互感器。另一組供測量儀表、同期和保護(hù)裝置使用，采用三相五柱式或三只單相接地專用互感器。(3)發(fā)電機(jī)1.電壓互感器的配置當(dāng)互感器負(fù)荷太大時(shí)，可增設(shè)一組不完全星形連接的互感器，專供測量儀表用。(3)發(fā)電機(jī)大、中型發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)常接有單相電壓互感器，用于100%定子接地保護(hù)。1.電壓互感器的配置變壓器低壓側(cè)有時(shí)為了滿足同期或繼電保護(hù)的要求，設(shè)有一組電壓互感器。(4)變壓器2.電流互感器的配置對于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，一般按三相配置；對于中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)，依具體情況按二相或三相配置(1)為了滿足測量和保護(hù)裝置的需要，在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線、母線分段及母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)有電流互感器。2.電流互感器的配置如有兩組電流互感器，應(yīng)盡可能設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護(hù)范圍之中。(2)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)裝置的死區(qū)來設(shè)置。2.電流互感器的配置(3)為了防止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)，即盡可能不在緊靠母線側(cè)裝設(shè)電流互感器。2.電流互感器的配置(4)為了減輕內(nèi)部故障對發(fā)電機(jī)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)。