電壓、電流互感器ppt課件

1、4.11 4.11 互互 感感 器器 考試大綱11.1 掌握電流、電壓互感器的工作原理、接線形式及負載要求11.2 了解電流、電壓互感器在電網(wǎng)中的配置原則及接線形式11.3 了解各種形式互感器的結(jié)構(gòu)及性能特點4.11 4.11 互感器互感器 互感器是一種特殊的變壓器，它被廣泛應用于供電系統(tǒng)中向測量儀表和繼電器的電壓線圈或電流線圈供電。 互感器的作用： （1將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷汉托‰娏鳎箿y量儀表和保護裝置標準化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價格便宜，并便于屏內(nèi)安裝。 （2隔離高壓電路?；ジ衅饕淮蝹?cè)和二次側(cè)沒有電的聯(lián)系，只有磁的聯(lián)系。使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器

2、二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。11.1.1 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。21NNiIIK 1NI2NI11.1.1 電流互感器 電流互感器的特點： 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荷電流，而與二次電流大小無關(guān)； 2電流互

3、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)下運行。11.1.1 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際一次電流之差，以百分數(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，相位差 為正值；反之為負值。 %100112IIIKfii。2I1。Ii。2I1。I11.1.1 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 11.1.1 電流互感器 （1三相三完

4、全星形接線可以準確反映三相中每一相的真實電流。該接線方式應用在大電流接地系統(tǒng)中，保護線路的三相短路、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確反映兩相的真實電流。該接線方式應用在610kV中性點不接地的小電流接地系統(tǒng)中，保護線路的三相短路、兩相短路。11.1.1 電流互感器 （3兩相接差動式接線反映兩相差電流。 該接線特點是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。 該接線方式應用在6 兩相差接線 10kV中性點不接地的小電流接地系統(tǒng)中，保護線路的三相短路、兩相短路、小容量電動機保護、小容量變壓器保護。11.1.1 電流互感器 （4

5、單相接線在三相負荷平衡時，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 11.1.1 電流互感器 （5兩相三完全星形接線中流入第三個繼電器的電流是 。 該接線方式應用在大電流接地系統(tǒng)中，保護線路的三相短路、兩相短路。 兩相三完全星形接線vwujIIII.11.1.1 電流互感器 電流互感器在接線中應注意以下內(nèi)容： 1電流互感器的二次側(cè)在使用時絕對不可開路。使用過程中拆卸儀表或繼電器時，應事先將二次側(cè)短路。安裝時，接線應可靠，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接線時要注意極性。電流互感器一、二次側(cè)的極性端子

6、，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。 11.1.1 電流互感器 高壓電流互感器多制成兩個鐵芯和兩個副繞組的型式，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)短路時應該容易飽和，以限制二次側(cè)電流增長的倍數(shù)； 供繼電保護用的鐵芯，在一次側(cè)短路時不應飽和，使二次側(cè)的電流與一次側(cè)的電流成正比例增加。 11.1.1 電流互感器 4電流互感器的負載要求 （1電流互感器的準確級 電流互感器根據(jù)測量時誤差的大小而劃分為不同的準確級。準確級是指在規(guī)定的二次負荷范圍內(nèi)，一次電流為額定值時的最大誤差。 （2電流互感器10誤差曲線

7、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載阻抗 的關(guān)系曲線。 fZ211.1.1 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行時，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準值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荷有關(guān)，故同一臺電流互感器使用在不同準確級時，會有不同的額定容量。 電流互感器對負載的要求就是負載阻抗之和不能超過互感器的額定二次阻抗值。 2222NNNZIS11.1.2 11.1.2 電壓

8、互感器電壓互感器 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 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)下運行。11.1.2 11.1.2 電壓互感器電壓互感器 （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。 21NNuUUK 1NU2NU11.1.2 11.

9、1.2 電壓互感器電壓互感器 （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 的乘積與實際一次電壓 之差，以百分數(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 時相位差 為正，反之為負。 電壓互感器的誤差與二次負載、功率因數(shù)和一次電壓等運行參數(shù)有關(guān)。 2UuK1U%100112UUUKfuu。2U1。Uu。2U1。U11.1.2 11.1.2 電壓互感器電壓互感器 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

10、式電壓互感器實質(zhì)上是一個電容分壓器，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2C2C1C121112KUCCCUUC11.1.2 11.1.2 電壓互感器電壓互感器 （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 、 ，負載誤差 、 和阻尼器負載電流產(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110500kV中性點直接接地系統(tǒng)。0f0zfzdfddzuffff0dz

11、u011.1.2 11.1.2 電壓互感器電壓互感器 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 11.1.2 11.1.2 電壓互感器電壓互感器 （2VV接線 由兩個單相互感器接線成不完全星形VV形），用來測量各相間電壓，但不能測量相對地電壓，它廣泛應用在20kV以下中性點不接地或經(jīng)消弧線圖接地的電網(wǎng)中。VV接線 11.1.2 11.1.2 電壓互感器電壓互感器 （3YY接線 由三個單相互感器一、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。YY接線

12、11.1.2 11.1.2 電壓互感器電壓互感器 （4Y0/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3220kV系統(tǒng)110kV及以上無高壓熔斷器），供接入交流電網(wǎng)絡緣監(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。11.1.2 11.1.2 電壓互感器電壓互感器 使用電壓互感器應注意以下事項： 1電壓互感器的二次側(cè)在工作時不能短路。在正常工作時，其二次側(cè)的電流很小，近于開路狀態(tài)

13、，當二次側(cè)短路時，其電流很大二次側(cè)阻抗很小將燒毀設(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，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，應注意一、二次側(cè)接線端子的極性。以保證測量的準確性。 4電壓互感器的一、二次側(cè)通常都應裝設(shè)熔絲作為短路保護，同時一次側(cè)應裝設(shè)隔離開關(guān)作為安全檢修用。 5一次側(cè)并接在線路中。11.1.2 11.1.2 電壓互感器電壓互感器 4電壓互感器準確級和容量 電壓互感器的準確級，是指在規(guī)定的一次電壓和二次負荷變化范圍內(nèi)，負荷功率因數(shù)為額定值時，電壓誤差的最大值。 由于電壓互感器誤差與負荷有關(guān)，所以同一臺電壓互感器對應于不同的準確級便有不

14、同的容量。通常額定容量是指對應于最高準確級的容量。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。 電壓互感器的負載要求就是負載容量之和不能超過互感器的額定二次容量值。 11.2 互感器的配置原則互感器的配置原則 互感器在主接線中的配置與測量儀表、同期點的選擇、保護和自動裝置的要求以及主接線的形式有關(guān)。11.2.1 11.2.1 電流互感器的配置電流互感器的配置 （1為了滿足測量和保護裝置的需要，在發(fā)電機、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。

15、（2對于保護用電流互感器應盡量消除主保護裝置的不保護區(qū)。例如，若有兩組電流互感器，且位置允許時應設(shè)在斷路器兩側(cè)，使斷路器處于交叉保護范圍之中。 （3為了減輕內(nèi)部故障對發(fā)電機的損傷，用于自動調(diào)整勵磁裝置的電流互感器應配置在發(fā)電機定子繞組的出線側(cè)。為便于分析和在發(fā)電機并入系統(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)電機中性點側(cè)。 11.2.2 11.2.2 電壓互感器的配置電壓互感器的配置 （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、測量儀表和保護裝置。 （2線路 35kV及以上輸電線路，當對端有電源時，為了監(jiān)視線路有無電壓、進行同期和設(shè)置重合閘，裝有一臺單相電

16、壓互感器。 （3發(fā)電機 一般裝二組電壓互感器。一組D，y接線），用于自動調(diào)整勵磁裝置。另一組供測量儀表、同期和保護裝置使用，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)電機未并列之前檢查接地之用。當互感器負荷太大時，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)電機中性點常接有單相電壓互感器，用于100靜子接地保護。 （4變壓器 變壓器低壓側(cè)有時為了滿足同期或保護的要求，設(shè)有一組不完全星形接線的電壓互感器。11.3.111.3.1電流互感器類型電流互感器類型 1電流互感器的分類 （1按安裝地點可分為戶內(nèi)式和戶外式。20kV以下制成戶內(nèi)式；35kV及以

17、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。11.3.111.3.1電流互感器類型電流互感器類型 （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

18、流互感器的特點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)響應快，準確度高；重量輕、成本低。11.3.111.3.1電流互感器類型電流互感器類型 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?！?字型繞組結(jié)構(gòu)的電流互感器，只用于35110kV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沒有磁聯(lián)系的獨立鐵芯和二次繞組與共用的一次繞組組成同一電流比、多二次繞組的電流互感器。對于110kV及以上的電流互感器，常將一次繞組分成幾組，通過切換來改變繞組的串、并聯(lián)，以獲得23種互感比。 11.3.2 11.3.2 電壓互感器類型電壓互感器類型 1電壓互感器的分類 （1按安裝地點分戶內(nèi)和戶外； （2按相數(shù)分單相和三相式，只有20kV以下才有三相式； （3按繞組數(shù)分雙繞組和三繞組； （4按絕緣分澆注式、油浸式，澆注式用于335kV，