互感器的原理及使用

關(guān)于互感器的原理及使用電流互感器

電流互感器是將一次側(cè)的大電流，按比例變?yōu)檫m合通過儀表或繼電器使用的，額定電流為5A的變換設(shè)備。

1．電流互感器的工作原理電力系統(tǒng)中廣泛采用的是電磁式電流互感器（以下簡稱電流互感器）。它的工作原理和變壓器相似。電流互感器一、二次電流之比稱為電流互感器的額定互感比。（4-11-1）式中——一次線圈的額定電流，A；

——二次線圈的額定電流，5A。第2頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電流互感器

電流互感器的特點(diǎn)：

1）一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少；故一次繞組中的電流完全取決于被測電路的負(fù)荷電流，而與二次電流大小無關(guān)；

2）電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路的狀態(tài)下運(yùn)行。第3頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電流互感器2．電流互感器的誤差

電流誤差為二次電流的測量值乘以額定互感比后與實(shí)際一次電流之差，以百分?jǐn)?shù)表示即（4-11-3）相位差為旋轉(zhuǎn)180°的二次電流相量與一次電流相量之間的夾角，并規(guī)定超前于時(shí)，相位差為正值；反之為負(fù)值。

第4頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電流互感器3．電流互感器的接線形式

電流互感器的接線形式指的是電流互感器與測量儀表或保護(hù)繼電器之間的連接形式。

三相完全星形接線兩相不完全星形接線

第5頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電流互感器

（1）三相三完全星形接線可以準(zhǔn)確反映三相中每一相的真實(shí)電流。該接線方式應(yīng)用在大電流接地系統(tǒng)中，保護(hù)線路的三相短路、兩相短路和單相接地短路。（2）兩相兩繼電器不完全星形接線可以準(zhǔn)確反映兩相的真實(shí)電流。該接線方式應(yīng)用在6～10kV中性點(diǎn)不接地的小電流接地系統(tǒng)中，保護(hù)線路的三相短路、兩相短路。第6頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電流互感器

（3）兩相接差動(dòng)式接線反映兩相差電流。該接線特點(diǎn)是U、W相電流互感器接成電流差式，通過繼電器的電流是U、W相電流互感器二次側(cè)電流差。該接線方式應(yīng)用在6～兩相差接線

10kV中性點(diǎn)不接地的小電流接地系統(tǒng)中，保護(hù)線路的三相短路、兩相短路、小容量電動(dòng)機(jī)保護(hù)、小容量變壓器保護(hù)。第7頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電流互感器

（4）單相接線在三相負(fù)荷平衡時(shí)，可以用單相電流反映三相電流值，主要用于測量電路。單相接線

第8頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電流互感器

（5）兩相三完全星形接線中流入第三個(gè)繼電器的電流是。該接線方式應(yīng)用在大電流接地系統(tǒng)中，保護(hù)線路的三相短路、兩相短路。兩相三完全星形接線第9頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電流互感器

電流互感器在接線中應(yīng)注意以下內(nèi)容：

1）電流互感器的二次側(cè)在使用時(shí)絕對不可開路。使用過程中拆卸儀表或繼電器時(shí)，應(yīng)事先將二次側(cè)短路。安裝時(shí)，接線應(yīng)可靠，不允許二次側(cè)安裝熔絲；

2）二次側(cè)必須有一端接地。防止一、二次側(cè)絕緣損壞，高壓竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備安全；

3）接線時(shí)要注意極性。電流互感器一、二次側(cè)的極性端子，都用字母表明極性。

4）一次側(cè)串接在線路中，二次側(cè)的繼電器或測量儀表串接。

第10頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電流互感器

高壓電流互感器多制成兩個(gè)鐵芯和兩個(gè)副繞組的型式，分別接測量儀表和繼電器，滿足測量儀表和繼電保護(hù)的不同要求。電流互感器供測量用的鐵芯在一次側(cè)短路時(shí)應(yīng)該容易飽和，以限制二次側(cè)電流增長的倍數(shù)；供繼電保護(hù)用的鐵芯，在一次側(cè)短路時(shí)不應(yīng)飽和，使二次側(cè)的電流與一次側(cè)的電流成正比例增加。

第11頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電流互感器4．電流互感器的負(fù)載要求（1）電流互感器的準(zhǔn)確級電流互感器根據(jù)測量時(shí)誤差的大小而劃分為不同的準(zhǔn)確級。準(zhǔn)確級是指在規(guī)定的二次負(fù)荷范圍內(nèi)，一次電流為額定值時(shí)的最大誤差。（2）電流互感器10％誤差曲線電流互感器的10％誤差曲線就是在保證電流互感器誤差不超過±10％的條件下，一次電流的倍數(shù)n與電流互感器允許最大二次負(fù)載阻抗的關(guān)系曲線。

第12頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電流互感器

（3）電流互感器的額定容量電流互感器的額定容量系指電流互感器在額定二次電流和額定二次阻抗下運(yùn)行時(shí)，二次線圈輸出的容量。（4-11-4）由于電流互感器的二次電流為標(biāo)準(zhǔn)值（5A或1A），故其容量也常用額定二次阻抗來表示。因電流互感器的誤差和二次負(fù)荷有關(guān)，故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。電流互感器對負(fù)載的要求就是負(fù)載阻抗之和不能超過互感器的額定二次阻抗值。

第13頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電壓互感器

電壓互感器是將一次側(cè)的高電壓按比例變?yōu)檫m合儀表或繼電器使用的額定電壓為100V的變換設(shè)備。

1．電磁式電壓互感器（1）電磁式電壓互感器的工作原理和變壓器相同。電壓互感器的特點(diǎn)

1）容量很小，類似一臺小容量變壓器，但結(jié)構(gòu)上要求有較高的安全系數(shù)；

2）電壓互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很大，正常情況下，電壓互感器在近于空載的狀態(tài)下運(yùn)行。第14頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電壓互感器

（2）額定變比電壓互感器一、二次繞組電壓之比稱為電壓互感器的額定互感比。（4-11-5）式中——等于電網(wǎng)的額定電壓，kV；

——額定電壓為100V。

第15頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電壓互感器

（3）電壓互感器誤差電壓誤差為二次電壓的測量值與額定互感比的乘積與實(shí)際一次電壓之差，以百分?jǐn)?shù)表示；（4-11-6）

相位差為旋轉(zhuǎn)180

的二次電壓相量與一次電壓相量之間的夾角，并規(guī)定超前于時(shí)相位差為正，反之為負(fù)。電壓互感器的誤差與二次負(fù)載、功率因數(shù)和一次電壓等運(yùn)行參數(shù)有關(guān)。

第16頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電壓互感器2．電容式電壓互感器隨著電力系統(tǒng)輸電電壓的增高，電磁式電壓互感器的體積越來越大，成本隨之增高，普遍采用電容式電壓互感器。（1）電容式電壓互感器的工作原理

電容式電壓互感器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)電容分壓器，在被測裝置的相和地之間接電容式電壓互感器原理接線圖

有電容和，按反比分壓，上的電壓為第17頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電壓互感器

（2）電容式電壓互感器誤差電容式電壓互感器的誤差是由空載電流、負(fù)載電流以及阻尼器的電流流經(jīng)互感器繞組產(chǎn)生壓降而引起的，其誤差由空載誤差、，負(fù)載誤差、和阻尼器負(fù)載電流產(chǎn)生的誤差、等幾部分組成，即電容式電壓互感器的誤差除受一次電壓、二次負(fù)荷和功率因數(shù)的影響外，還與電源頻率有關(guān)。電容式電壓互感用于110～500kV中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。第18頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電壓互感器3．電壓互感器的接線形式（1）單相接線該接法僅適用于測量相間電壓。如果互感器一次繞組的一端接在線路上，另一端接地，互感器可測量某一相對地電壓。單相接線

第19頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電壓互感器

（2）V－V接線由兩個(gè)單相互感器接線成不完全星形（V－V形），用來測量各相間電壓，但不能測量相對地電壓，它廣泛應(yīng)用在20kV以下中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圖接地的電網(wǎng)中。V－V接線

第20頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電壓互感器

（3）Y－Y接線由三個(gè)單相互感器一、二次側(cè)均接成Y形，可供給要求線電壓的儀表和繼電器以及要求相電壓的絕緣監(jiān)視電壓表。Y－Y接線

第21頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電壓互感器

（4）Y0/Y0/

接線用三臺單相三繞組電壓互感器構(gòu)成Y0/Y0/

接線，該接線方式其二次繞組用來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檢測零序電壓。用于3～220kV系統(tǒng)（110kV及以上無高壓熔斷器），供接入交流電網(wǎng)絡(luò)緣監(jiān)視儀表和繼電器用。三相五柱式電壓互感器只用于3～

15kV系統(tǒng)，其接線與三臺單相三繞組Y0/Y0/

接線

電壓互感器構(gòu)成Y0/Y0/

接線基本相同。第22頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電壓互感器

使用電壓互感器應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

1）電壓互感器的二次側(cè)在工作時(shí)不能短路。在正常工作時(shí)，其二次側(cè)的電流很小，近于開路狀態(tài)，當(dāng)二次側(cè)短路時(shí)，其電流很大（二次側(cè)阻抗很?。龤гO(shè)備。

2）電壓互感器的二次側(cè)必須有一端接地，防止一、二次側(cè)擊穿時(shí)，高壓竄入二次側(cè)，危及人身和設(shè)備安全。

3）電壓互感器接線時(shí)，應(yīng)注意一、二次側(cè)接線端子的極性。以保證測量的準(zhǔn)確性。

4）電壓互感器的一、二次側(cè)通常都應(yīng)裝設(shè)熔絲作為短路保護(hù)，同時(shí)一次側(cè)應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)作為安全檢修用。

5）一次側(cè)并接在線路中。第23頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電壓互感器4．電壓互感器準(zhǔn)確級和容量電壓互感器的準(zhǔn)確級，是指在規(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)，電壓誤差的最大值。由于電壓互感器誤差與負(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。通常額定容量是指對應(yīng)于最高準(zhǔn)確級的容量。電壓互感器按照在最高工作電壓下長期工作允許的發(fā)熱條件，還規(guī)定了最大容量。電壓互感器的負(fù)載要求就是負(fù)載容量之和不能超過互感器的額定二次容量值。

第24頁,共33頁，2024年2月25日，星期天互感器的配置原則

互感器在主接線中的配置與測量儀表、同期點(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)。第25頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電流互感器的配置

（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。對于大接地短路電流系統(tǒng)，一般按三相配置；對于小接地短路電流系統(tǒng)，依具體要求按二相或三相配置。（2）對于保護(hù)用電流互感器應(yīng)盡量消除主保護(hù)裝置的不保護(hù)區(qū)。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。（3）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)整勵(lì)磁裝置的電流互感器應(yīng)配置在發(fā)電機(jī)定子繞組的出線側(cè)。為便于分析和在發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)前發(fā)現(xiàn)內(nèi)部故障，用于測量的電流互感器宜裝設(shè)在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)側(cè)。

第26頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電壓互感器的配置

（1）母線除分路母線外，一般工作及備用母線都裝有一組電壓互感器，用于同期、測量儀表和保護(hù)裝置。（2）線路35kV及以上輸電線路，當(dāng)對端有電源時(shí)，為了監(jiān)視線路有無電壓、進(jìn)行同期和設(shè)置重合閘，裝有一臺單相電壓互感器。（3）發(fā)電機(jī)一般裝二組電壓互感器。一組（D，y接線），用于自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置。另一組供測量儀表、同期和保護(hù)裝置使用，該互感器采用三相五柱式或三只單相接地專用互感器，其開口三角形供發(fā)電機(jī)未并列之前檢查接地之用。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，專供測量儀表使用。20萬kW及以上發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)常接有單相電壓互感器，用于100％靜子接地保護(hù)。（4）變壓器變壓器低壓側(cè)有時(shí)為了滿足同期或保護(hù)的要求，設(shè)有一組不完全星形接線的電壓互感器。第27頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電流互感器類型

1．電流互感器的分類（1）按安裝地點(diǎn)可分為戶內(nèi)式和戶外式。20kV以下制成戶內(nèi)式；35kV及以上多制成戶外式。（2）按安裝方式可分為穿墻式、支持式和裝入式。穿墻式裝在墻壁或金屬結(jié)構(gòu)的孔中，可節(jié)約穿墻套管；支持式則安裝在平面或支柱上；裝入式是套在35kV及以上變壓器或多油斷路器油箱內(nèi)的套管上，故也稱為套管式。（3）按絕緣可分為干式、澆注式、油浸式等。干式用絕緣膠浸漬，適用于低壓戶內(nèi)的電流互感器；澆注式利用環(huán)氧樹脂作絕緣，多用于35kV及以下的電流互感器；油浸式多為戶外型。（4）按一次繞組匝數(shù)可分為單匝和多匝式。第28頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電流互感器類型

（5）新型電流互感器按高、低壓部分的耦合方式，可分為無線電電磁波耦合、電容耦合和光電耦合式，其中光電式電流互感器性能更佳。新型電流互感器的特點(diǎn)是高低壓間沒有直接的電磁聯(lián)系，使絕緣結(jié)構(gòu)大為簡化；測量過程中不需要消耗很大能量；沒有飽和現(xiàn)象，測量范圍寬，暫態(tài)響應(yīng)快，準(zhǔn)確度高；重量輕、成本低。第29頁,共33頁，2024年2月25日，星期天電流互感器類型2．電流互感器的結(jié)構(gòu)（1）單匝式結(jié)構(gòu)有貫穿式（一次繞組為單根銅管或銅桿）和母線式（以母線穿過互感器作為一次繞組）。（2）額定電流在400A以下采用多匝式。多匝式接結(jié)構(gòu)可分為線圈式、“

8”字型和“U”字型。“8”字型繞組結(jié)構(gòu)的電流互感器，只用于35～110kV電壓級。220kV“U”字型繞組電流互感器，在110kV及以上的高壓電流互感器中得到廣泛的應(yīng)用。在同一回路中，往往需要數(shù)量很多的電流互感器，高壓電流互感器常由多個(gè)沒有磁聯(lián)系的獨(dú)