《城市軌道交通變電所運行與維護》 課件 項目2任務2 互感器的認知、運行與維護

項目2變換電器的認知、運行與維護任務2互感器的認知、運行與維護【任務描述】認識常見互感器的結構并正確使用，認識并繪制常用的接線方式簡化符號示意圖，兩人為一組實施電流互感器、電壓互感器的接線。01互感器的認識1.定義互感器是一種特殊的變壓器，是按比例變換電壓或電流的設備?；ジ衅鲝V泛應用于高壓等級的交流電路中，是一、二次設備之間的重要聯(lián)絡元件。2.分類根據(jù)功能的不同，互感器分為兩大類：1）電流互感器：用于變換電流的互感器。將一次側大電流按比例變換成二次側標準小電流(額定電流為5A或1A)。電流互感器在工程上常用TA或CT表示。2）電壓互感器：用于變換電壓的互感器。將一次側高電壓按比例變換成二次側標準低電壓(額定電壓為100V或100/V)。電壓互感器在工程上常用TV或PT表示。3.功能1）變換電壓或電流將高電壓或大電流變換成標準低電壓或小電流，以便與測量儀表、保護設備及自動裝置連接，實現(xiàn)設備生產(chǎn)的小型化、標準化。2）實現(xiàn)電氣隔離將二次設備與高壓一次設備可靠隔離，保證人身和設備的安全。4.互感器的連接電流互感器TA一次側繞組串聯(lián)在一次接線上，二次側繞組串聯(lián)電流表A、繼電器電流線圈等低阻抗負荷，可用于對一次系統(tǒng)進行電流測量和保護。電壓互感器TV一次側繞組并聯(lián)在一次接線上，二次側繞組并聯(lián)電壓表V、繼電器電壓線圈等高阻抗負荷，可用于對一次系統(tǒng)進行電壓測量和保護。02電流互感器的認知與運行維護1.電流互感器的工作原理電流互感器是利用變壓器一、二次電流成比例制成的，其工作原理與變壓器相同。電流互感器一、二次電流的大小與匝數(shù)成反比。1)一次繞組：匝數(shù)少，串聯(lián)在一次電路中，故一次繞組中的電流完全取決于被測電路的負荷電流，而與二次側的負荷無關；2)二次繞組：匝數(shù)多，串聯(lián)儀表A、繼電器電流線圈（阻抗很小，接近于短路狀態(tài)）。2.電流互感器的使用注意事項1）電流互感器二次側繞組有一端必須可靠接地。主要是為了防止一、二次繞組間絕緣擊穿時，一次側高電壓竄入二次側，危及人身和設備安全。2.電流互感器的使用注意事項2）電流互感器二次側不得開路。電流互感器正常工作時，根據(jù)變壓器磁勢平衡方程式，此時二次側繞組產(chǎn)生的磁勢對一次側繞組的磁勢起去磁作用，所以勵磁電流很小，二次繞組感應電動勢也很小。當二次側開路時，二次側電流為零，而一次側電流將全部用來勵磁，使電流互感器鐵心飽和，磁通增大，會產(chǎn)生三個后果：①由于磁通飽和，二次側繞組將產(chǎn)生很大的感應電動勢，危及人身和設備安全。②由于鐵心磁通飽和，將使鐵心嚴重發(fā)熱損壞繞組絕緣。③在鐵心中產(chǎn)生剩磁，降低準確度級次，導致測量結果不準確。所以，電流互感器二次側不允許開路。電流互感器二次回路中不允許接熔斷器，也不允許在運行時未經(jīng)旁路就拆下電流表、繼電器等設備。2.電流互感器的使用注意事項3）電流互感器在安裝和使用時，注意端子的極性不能接錯，否則可能引起保護誤動作、測量不準確或燒壞儀表。3.電流互感器的分類1)按用途可分為：測量用電流互感器、保護用電流互感器。010203042)按安裝地點可分為：戶內(nèi)式電流互感器、戶外式電流互感器。3)按絕緣介質(zhì)可分為：干式、澆注式、油浸式和SF6式電流互感器。4)按安裝方式可分為：穿墻式、支持式和裝入式。055)按一次繞組匝數(shù)可分為：單匝式、多匝式電流互感器。4.電流互感器的型號電流互感器的型號由字母符號和數(shù)字組成，包含電流互感器的繞組類型、絕緣種類、使用場所及電壓等級等。[1][2][3][4］［5]—[6]／[7][1]產(chǎn)品名稱：L—電流互感器。[2]結構特點：M—母線式；Q—線圈式；Y—低壓式；D—單匝式；F—多匝式；A—穿墻式；R—裝入式；C—瓷箱式；Z—支柱式；V—結構倒置式；J—零序。[3]絕緣方式：常用字母含義Z—澆注絕緣；C—瓷絕緣；K—塑料外殼。[4]使用特點：B—過電流保護；D—差動保護；J—接地保護或加大容量；S—速飽和；Q—加強型。[5]設計序號：以數(shù)字1、2、3…表示。[6]額定電壓：單位為kV。[7]額定電流：單位為A。5.電流互感器的技術參數(shù)1)額定電壓(kV)：額定電壓指一次繞組長期對地能夠承受的最大電壓有效值。2)額定電流(A)：在正常運行狀態(tài)下，通過一、二次繞組的額定電流稱為電流互感器的額定電流。3)額定電流比Ki：電流互感器一、二次側額定電流之比稱為電流互感器的額定電流比。電流互感器的電流比常用分數(shù)形式標出，分子表示一次繞組的額定電流，分母表示二次繞組的額定電流。4)額定二次負荷：額定二次負荷是指在二次電流為額定值，二次負載為額定阻抗時，二次側輸出的視在功率。同一臺電流互感器在不同的準確級下工作時，有不同的額定容量和額定負載阻抗。5)準確級：準確級指在規(guī)定的二次負荷變化范圍內(nèi)，一次電流為額定值時的電流誤差限值。電流互感器的技術參數(shù)常用電流互感器的準確等級為0.1、0.2、0.5、1、3、5、5P、10P八個級別。如0.5級表示誤差在±0.5%以內(nèi)。顯然數(shù)值越小，準確度越高。不同的準確度級數(shù)具有不同的用途。一般0.1級、0.2級用于實驗室的精密測量，0.5級用于計量，1級用于指示性測量，3級、5級用于非精密測量，5P、10P級用于保護。6)熱穩(wěn)定倍數(shù)及動穩(wěn)定倍數(shù)：電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)是指當電力系統(tǒng)故障時，電流互感器承受由短路電流引起的熱效應和電動力作用而不致受到破壞的能力。熱穩(wěn)定倍數(shù)是指熱穩(wěn)定電流與電流互感器額定電流之比；動穩(wěn)定倍數(shù)是指電流互感器所能承受的最大電流的瞬時值與其額定電流之比。6.電流互感器的極性電流互感器一次繞組有兩個端口為Pl、P2，二次繞組也有兩個端口為S1、S2。Pl和S1是一對同名端，P2和S2也是一對同名端。當一次繞組有電流i1從P1流向P2時，由于共同磁通的作用，在二次繞組中感應產(chǎn)生電流i2從S1流出，S2流入，這種極性稱為減極性。在工程中，電流互感器一般采用減極性接線。7.電流互感器的接線方式（1）單相聯(lián)結單相聯(lián)結通常由一只電流互感器（接入中間相）加一只電流繼電器或電流表構成，可用于單相電流或三相對稱電路中電流的測量，常用于低壓動力線路中。

（2）兩相V聯(lián)結兩相V聯(lián)結又稱為兩相三繼電器不完全星形聯(lián)結，可用于三相系統(tǒng)中兩相電流的測量，廣泛用于6～10kV中性點不接地系統(tǒng)的測量和保護。（3）兩相電流差聯(lián)結兩相電流差聯(lián)結方式常用于過電流繼電保護電路中。正常工作時，通過繼電器的電流是兩相電流的相量差。7.電流互感器的接線方式（4）三相完全星形（Y）聯(lián)結三相完全星形聯(lián)結由三只電流互感器和三只電流繼電器組成，常用于中性點直接接地系統(tǒng)中。

（5）三角形聯(lián)結三角形聯(lián)結應用于Y/△聯(lián)結的變壓器差動保護。（6）零序聯(lián)結零序聯(lián)結由三只電流互感器和一只電流繼電器組成，主要用于繼電保護中的零序電流保護。7.電流互感器的接線方式電流互感器接線方式的簡化符號示意圖8.常用電流互感器的結構電流互感器按絕緣介質(zhì)可分為干式、澆注式、油浸式和SF6式等多種。（1）干式電流互感器干式電流互感器一、二次繞組之間及繞組與鐵心之間的絕緣介質(zhì)由絕緣紙、玻璃絲帶等固體材料構成，并經(jīng)浸漬絕緣漆烘干處理。其特點是結構簡單，制造方便；但絕緣強度低，防火性能差。只適用于0.5kV及以下的低壓電路中。8.常用電流互感器的結構（2）樹脂澆注式電流互感器樹脂澆注式互感器利用合成樹脂、填料、固化劑組成的混合膠澆注在互感器里固化后形成絕緣介質(zhì)，常用環(huán)氧樹脂澆注，如圖（a）所示。其特點是絕緣強度高，防火，用于0.5～35kV電壓等級的電路中。（3）油浸式電流互感器油浸式電流互感器的絕緣介質(zhì)是變壓器油，主要由底座、器身、儲油柜和瓷套等組成，瓷套是互感器的外絕緣，并兼作油的容器，如圖（b）所示。按絕緣結構不同，油浸式電流互感器可分為鏈型絕緣和電容型絕緣兩種。63kV以下電流互感器多采用鏈型絕緣結構；220kV及以上電流互感器則主要采用電容型絕緣；110kV的電流互感器有采用鏈型絕緣的，也有采用電容型絕緣的。8.常用電流互感器的結構鏈型絕緣結構的一次繞組和二次繞組構成互相垂直的圓環(huán)，就像兩個鏈環(huán)。常見的油浸“8”字結構電流互感器，如圖（c）所示，主要用于35～110kV電壓等級的電路中。正立式電容型絕緣結構的主絕緣全部包扎在一次繞組上，一次繞組常采用U形；若為倒立式結構，則主絕緣全部包扎在二次繞組上。（4）SF6氣體絕緣電流互感器SF6氣體絕緣電流互感器主要用于電流、電能的測量和繼電保護中。它有兩種結構形式，一種是與SF6組合電器配套用的；另一種是可單獨使用的，通常稱為獨立式SF6電流互感器。常用的SF6式電流互感器主要由殼體、防爆裝置、支持絕緣子、套管、屏蔽罩、底座、氣體密度計等部件組成。一、二次繞組間用SF6氣體絕緣，二次線通過接線端子接在密閉的接線盒內(nèi)。8.常用電流互感器的結構03電壓互感器的認知與運行維護1.電壓互感器的工作原理電壓互感器是利用變壓器一、二次電壓成比例制成的，其工作原理與變壓器相同。它將高電壓變換為適合于儀表、繼電保護裝置需要的低電壓。電壓互感器一、二次電壓的大小與匝數(shù)成正比。1)一次繞組：匝數(shù)多，并聯(lián)在主電路中；2)二次繞組：匝數(shù)少，并聯(lián)儀表、繼電器電壓線圈（阻抗很大，接近于開路狀態(tài)）。2.電壓互感器的使用注意事項1）電壓互感器二次側繞組有一端必須可靠接地。主要是為了防止一、二次繞組間絕緣擊穿時，一次側高電壓竄入二次側，危及人身和設備安全。2）電壓互感器工作時二次側不得短路，且一、二次側都應裝熔斷器。正常工作時，電壓互感器二次回路中的負載阻抗很大，二次電流很小，其運行狀態(tài)接近于開路。當發(fā)生短路時，將產(chǎn)生很大的短路電流，造成電壓互感器二次繞組嚴重發(fā)熱而燒毀。3）電壓互感器在安裝和使用時，注意端子的極性不能接錯。3.電壓互感器的分類2)按安裝地點可分為：戶內(nèi)式、戶外式電壓互感器。024)按相數(shù)可分為：單相、三相電壓互感器。041)按用途可分為：測量用、保護用電壓互感器。013)按絕緣介質(zhì)可分為：干式、澆注式、油浸式和SF6式電壓互感器。035)按結構原理分：電磁式、電容式和光電式電壓互感器。054.電壓互感器的型號電壓互感器的型號由字母符號和數(shù)字組成，包含電壓互感器的繞組類型、絕緣種類、使用場所及電壓等級等。[1][2][3][4］［5]—[6][1]產(chǎn)品名稱：J—電壓互感器。1[2]相數(shù)：D—單相；S—三相。2[3]絕緣形式：G—干式；J—油浸式；C—瓷絕緣；Z—澆注式；R—電容式。3[4]結構形式：B—帶補償繞組；W—五柱三繞組；J—接地保護。4[5]設計序號：用數(shù)字1、2、3…表示。5[6]額定電壓：單位為kV。65.電壓互感器的常用技術參數(shù)（1）電壓比常以一次、二次側繞組的額定電壓比表示。（2）聯(lián)結組標號聯(lián)結組標號表明電壓互感器一、二次線電壓的相位關系。（3）準確級指在規(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。通常分為0.2、0.5、1、3及3P、5P，使用時根據(jù)負荷需要來選用。（4）極性按照規(guī)定，一次繞組首端標為U1，尾端標為U2，二次繞組首端標為u1，尾端標為u2，U1和u1、U2和u2是同名端。假設一次電流從首端U1流入，從尾端U2流出時，則二次電流從首端u1流出，從尾端u2流入，這樣的極性標志稱為減極性。一般工程實際中采用減極性。6.電壓互感器的接線方式（1）單相聯(lián)結單相聯(lián)結由一個單相電壓互感器接入電路，常用于三相電路中測量某兩相之間的線電壓，或用于測量某相對地電壓（此時電壓互感器一次繞組兩端分別接于該相和地之間）。二次繞組有一端可靠接地。6.電壓互感器的接線方式（2）V/V聯(lián)結

V/V聯(lián)結由兩個單相電壓互感器接入電路，常用于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的三相電路系統(tǒng)中，可測量任意兩相之間的線電壓。其優(yōu)點是接線簡單、經(jīng)濟，缺點是不能測量相電壓。6.電壓互感器的接線方式（3）Y0/Y0聯(lián)結Y0/Y0聯(lián)結由三個單相電壓互感器接入電路，該方式在三相電路中既能測量相電壓，又能測量線電壓，常用于中性點直接接地系統(tǒng)中。6.電壓互感器的接線方式（4）三個單相三繞組或三相五柱式聯(lián)結三相五柱式聯(lián)結的一次繞組接成Y0聯(lián)結，有兩套二次繞組。其中Y0聯(lián)結的二次繞組稱為基本二次繞組，常常接儀表，用于測量線電壓、相電壓；開口三角形聯(lián)結的二次繞組稱為輔助二次繞組，連接電壓繼電器KV，用于絕緣監(jiān)察。三相五柱式聯(lián)結既能測量線電壓、相電壓，又能構成絕緣監(jiān)察裝置和單相接地保護，廣泛用于10kV中性點不接地系統(tǒng)中。其工作原理如下：在系統(tǒng)正常運行時，因三相電壓對稱，開口三角形兩端零序電壓接近于零，KV不會動作；當系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，開口三角形兩端出現(xiàn)零序電壓，使KV動作，發(fā)出接地報警信號。6.電壓互感器的接線方式電壓互感器的接線方式簡化符號示意圖7.常用電壓互感器的結構電壓互感器結構與變壓器相似，主要由鐵心、一次繞組、二次繞組、絕緣等幾個部分構成。（1）油浸式電壓互感器油浸式電壓互感器應用廣泛，從結構上可分為單級式和串級式兩種。單級式是指一次繞組和二次繞組全部套在一個鐵心上，一次繞組不分級，3-35kV電壓互感器多采用單級式。

（a）JSJV-10型三相油浸式電壓互感器7.常用電壓互感器的結構串級式是指一次繞組分成匝數(shù)接近相等的幾個繞組分別套在幾個鐵心上，再串聯(lián)起來。110kV及以上電壓互感器普遍制成串級式結構。從外形看由頭部、瓷套管及底座三大部分組成。頭部連接一次高壓回路，有一次引線端子及標志；瓷套管是互感器的外絕緣；底座起支持固定的作用，安裝有銘牌、二次引線端子、接地端子、安裝孔、放油閥等。JDC-