[信息与通信]第9章-测量用互感器.ppt

第九章测量用互感器 第一节测量用互感器的作用与结构第二节电流互感器第三节电压互感器第四节钳形电流表 第一节测量用互感器的作用与结构测量用互感器 也称仪用互感器 它是一种按一定比例和准确度变换电压或电流 以便于测量的扩大量限装置 按功能分类 互感器有电压互感器和电流互感器之分 用作变换电压的称为电压互感器 用作变换电流的称为为电流互感器 一 测量用互感器的作用1 使测量仪表与高压装置之间有很好的电气隔离 保证了工作人员和设备的安全 2 使测量仪表的制造标准化 小型化 3 当电力系统发生短路故障时 使仪表免受大电流的冲击而损坏 4 二次回路不受 次回路的限制 可采用星形 三角形等多种接法 因而使接线灵活方便 二 测量用互感器的结构原理测量用互感器实质上是一种特殊结构和特殊运行方式的变压器 它的一次绕组与高压线路相连 二次绕组接测量仪表 因变压器一 二次间无电连接 这就实现了高压线路与测量仪表间的电气隔离 测量用互感器实际上就是一个铁心变压器 其典型结构如图9 1所示 铁心上通常绕有两个 或多个绕组 特殊情况可以是一个绕组 其中 个绕组接到电源 称为互感器的 次绕组 另一个绕组接到测量仪表 称为互感器的二次绕组 铁心按其结构形式可分为矩形铁心和环形铁心两种 一般互感器只有一个铁心 高压电流互感器为了保证其二次回路的运行可靠和测量的准确度 必须将不同用途的二次回路分开 因此 一般高压电流互感器都具有两个或两个以上的铁心 测量用互感器是利用电磁感应原理工作的 因此它的两个 或两个以上 互相绝缘的绕组必须套在共同的铁心上 它们之间有磁的耦合 但没有电的直接联系 当一次侧与高压线路交流电源连接时 在外施电压作用下 一次绕组中有交流电流通过 并在铁心中产生交变磁通 其频率和外施电压的频率一样 这个交变磁通同时交链一次 二次绕组 根据电磁感应定律 便在一次 二次绕组内感应出电动势 第二节电流互感器电流互感器是一种将高电压系统中的电流或低压系统中的大电流 变换成低电压标准小电流的电流变换装置 电流互感器通常有三种代号表示 旧的代号用 CT 表示 汉语拼音字母表示为 LH 国家标准规定用 TA 表示 一 电流互感器的结构电流互感器相当于一个电流变换器 主要由绕组 铁心及绝缘支持物构成 一次绕组 按匝数多少可分为单匝式和多匝式两种 二次绕组 二次绕组的匝数远远多于一次绕组 为了区分一次绕组的首 尾端 通常用 L1 表示首端 应接电路中的电源侧 用 L2 表示尾端 应接电路中的负荷侧 习惯用法中 也有用 表示首尾端的 为了区分二次绕组的首尾端 通常用 K1 表示首端 用 K2 表示尾端 习惯用法中 也有用 表示首 尾端的 二次绕组的两端 即K1 K2 接测量仪表或继电器的电流线圈 电流互感器图形符号及绕组首尾端如图9 3所示 当被测电流很大时 电流互感器的原线圈往往是一段平直的铜条 副线圈的额定电流一般规定为5安 因此 与它配套的电流表量程也都是5安 与电流互感器配套使用 电流互感器的结构和形状根据用途 工作电压 一次额定电流和准确度等级的不同而不同 工作电压越高的互感器外形尺寸越大 对绝缘水平要求也越高 电流互感器的绝缘结构 由于运行的额定电压不同 绝缘结构形式和使用的绝缘材料也不同 一般500V 10kV的电流互感器大多采用支柱式绝缘或环氧树脂浇注绝缘 35kV及以上的 多采用油浸绝缘或瓷绝缘结构 二 电流互感器的工作原理电流互感器的工作原理与变压器相似 测量中 由于接入二次线圈回路中的电流表 功率表和电能表的电流线圈的阻抗很小 所以工作中的电流互感器接近于短路状态 在测量过程中 用电流表测出二次绕组的电流I2 根据一 二次绕组的匝数 就可以确定出与一次绕组连接的被测电路的电流值 为了方便起见 用电流互感器的变流比KI 即一次绕组额定电流与二次绕组额定电流之比 来表示电流互感器的一 二次绕组电流的关系 三 电流互感器的型号与技术特性1 型号电流互感器的型号 主要由名称 一次绕组型式 绝缘结构 用途 设计序号和额定电压等部分组成 如图9 4所示 电流互感器的型号中常见的字母含义如下 1 一次绕组形式Q 线圈式 俗称羊角式 M 母线式 俗称穿心式 D 贯穿单匝式F 贯穿复杂式 2 绝缘结构Z 浇注绝缘G 改进型K 塑料外壳绝缘C 瓷绝缘 3 用途J 加大容量Q 加强型 4 设计序号用数字表示 5 额定电压单位为kV 低压为0 5 高压为10 35等 2 技术特性 1 变流比KI电流互感器二次额定电流规定为5A 所以变流比 简称变比 的大小 就取决于一次绕组额定电流的大小 目前常用的电流互感器一次额定电流等级有 20 30 40 50 75 100 150 200 250 300 400 500 600 750 800 1000 1200 1500和2000A等 变流比的另一个概念 就是倍率 2 准确度国产电流互感器的准确度等级有0 01 0 02 0 05 0 1 0 2 0 5 1 3 10级 3 极性电流互感器的极性就是指其一次电流方向与二次电流方向之间的关系 电流互感器采用减极性标示方法 其意义与变压器的极性是相同的 如图9 5所示 在接线中 L1和K1称为同极性端 或称 同名端 同极性端也有用 或 表示的 4 额定容量电流互感器的额定容量S 以二次侧额定电流I2通过额定负载Z2所消耗视在功率的伏安数表示 即四 电流互感器的使用及要求电流互感器严禁副边开路运行 它的副线圈应该经常接在仪表上 当必须从使用着的电流互感器上拆除电流表时 应首先将互感器的副线圈可靠地短接 然后才能把仪表连接线拆开 为了保证操作人员的安全和保护测量仪表 电流互感器的副线圈的一端应该和铁芯同时接地 第三节电压互感器专门在测量时用于变换电压的变压器叫做电压互感器 测量用电压互感器是一种将高电压变为易测量的低电压 通常为100V 的电压转化装置 电压互感器通常用以下三种代号表示 旧的代号用 PT 表示 汉语拼音用字母 YH 表示 国家标准规定用 TV 表示 图9 6所示为JDJ一10型电压互感器外形及内部结构图 一 电压互感器的结构电压互感器由一 二次绕组 铁心 接线端子 瓷套管 及绝缘支持物等组成 一次绕组 匝数较多 与被测电路并联联接 电压互感器一次绕组的首端一般用字母U1表示 尾端用字母U2表示 二次绕组 匝数较少 接在高阻抗的测量仪表上 例如电压表 功率表的电压线圈 电度表的电压线圈 继电器的高阻抗线圈等 由于电压互感器副线圈的负载是高阻抗仪表 副边电流很小 原 副线圈中的漏阻抗压降都很小 电压互感器二次绕组首端用字母u1表示 尾端用u2表示 为了保证测量的精度 电压互感器在结构上应具有下列特点 铁心不饱和 采用铁耗小的高档电工钢片 绕组导线较粗以减小电阻 绕组绕制时应尽量减小漏磁通 电压互感器的图形符号及绕组首尾端如图9 7所示 二 电压互感器的工作原理电压互感器按其工作原理 可以分为电磁感应原理和电容分压原理 在220kV及以上电力系统中使用 两类 根据理想变压器一 二次电压关系 电压互感器的一 二次线圈中电压具有如下关系 三 电压互感器的型号与技术特性1 型号电压互感器的型号主要由设备名称 相数 绝缘结构 铁心及绕组结构和一次额定电压等五部分组成 如图9 8所示 1 相数D 单相 S 三相 2 绝缘结构J 油浸 G 干式 Z 浇注绝缘 3 铁心及绕组结构W 五柱三绕组 J 接地保护 B 三柱带补偿绕组 2 技术特性 1 变压比电压互感器的变压比为变压比的另一个概念称为倍率 倍率是电压互感器的变换系数 2 准确度通常电力系统用的有0 1 0 2 0 5 1 0 3 0级 3 极性同极性端常用 或 来表示 4 容量电压互感器的容量是指二次绕组允许接入的负载功率 四 电压互感器的使用及要求不管电压互感器的原边电压有多高 电压互感器的副边额定电压一般都是100伏 电压互感器的副线圈一定要接地 以免当原 副线圈之间的绝缘击穿时 副线圈上可能出现的高压使工作人员发生危险和仪表遭到损坏 如果电压互感器的副线圈在运行中短路 那么副边电路的阻抗大大减小 就会出现很大的短路电流 使副线圈因严重发热而烧毁 因此 必须注意电压互感器在运行中副线圈不能短路 第四节钳形电流表利用钳形电流表无需断开被测电路就可以测量被测电流 一 交流钳形电流表图9 9是交流钳形电流表的外形图 它由电流互感器和电流表两部分组成 电流互感器的铁心有一活动部分 它与手柄相连 测量时 用手握紧钳形电流表的手柄 电流互感器的铁心便张开 将被测电流的导线卡入钳口中 然后放开手柄 铁心闭合 此时 被测电流的导线相当于电流互感器的原边线圈 绕在铁心上的副边线圈与电流表相接 电流表所指示的电流数值取决于副边线圈中的电流的大小 而副边线圈电流的大小又与被测电流成正比 所以只要将折算好的刻度作为电流表的刻度 测量时 与副边线圈相接的电流表的指针便按比例偏转 指示出被测电流的数值 电流量程可通过转换开关选择 图9 10是钳形电流表的原理电路图 图中TA为电流互感器的副边线圈 二 交直流两用钳形电流表交直流两用钳形电流表的外形虽然与交流钳形电流表相同 但它的结构和工作原理却不一样 交直流两用钳形电流表是按电磁系测量机构的工作原理制成的 它没有副边线圈 测量机构的活动部分为软磁铁片 放在钳形铁心的圆形缺口中间 如图9 11所示 三 钳形电流表的使用1 测量前 应将转换开关置于合适的量程 2 进行测量时 被测导线应放在钳口中央 以减小误差 3 注意保持固定和活动铁心钳口两个结合面的衔合良好 测量时如有杂音 可将钳口重新开合一次 钳口若有污垢 可用汽油擦净 4 测量小于5A的电流时 为了获得较准确的测量值 在条件允许的情况下 可将被测导线多绕几圈 再放进钳口进行测量 5 不能用钳形电流表测量裸导线中的电流 以防触电和短路 6 通常不可用钳形电流表测量高压电路中的电流 以免发生事故 7 对于交流电流 电压两用表 测电压时 应将表笔连线插入专用的电压插孔中 然后用两个表笔 按测量电压的方法进行测量 8 测量时 只能卡一根导线 9 交直流两用钳形电流表要区别使用 10 测量完毕一定要把仪表的量程开关置于最大量程位置上 以防下次使用时 因疏忽大意未选择量程就进行测量 而造成损坏仪表的意外事故 四 多用途钳形表简介除了钳形电流表外 还有各种多用途钳形表 它们不仅可以测量电流 还可以用来测量多种电量 1 交流