互感器的原理与选择PPT学习课件

1、互感器的种类和作用 互感器是电力系统中一次系统和二次系统之间的联络元件，用以变换电压或电流，分别为测量仪 表、保护装置和控制装置提供电压或电流信号，反映电气设备的正常运行和故障情况，分为电压 互感器（TV）和电流互感器（TA） 。 互感器的种类和作用 互感器的作用体现在以下几个方面： （1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值。电压互感器的额定二次电压为100V或 100 V，电流互感器的额定二次电流为5A 、1A或0.5A。二次设备的绝缘水平可按低压 设计，使测量仪表和继电保护装置标准化、小型化，结构轻巧、价格便宜。 互感器的种类和作用 （2）所有二次设备可用低电压、小电流的控制电

2、缆来连接，使配电屏内布线简单、安装方便；便于 集中管理，可以实现远距离控制和测量。 （3）二次回路不受一次回路的限制，接线灵活方便。对二次设备进行维护、调换以及调整试验时， 不需中断一次系统的运行。 互感器的种类和作用 （4）使一次设备和二次设备实电气隔离。使二次设备和工作人员与高电压部分隔离，保证了设备和 人身安全。二次设备出现故障也不会影响到一次侧，提高了一次系统和二次系统的安全性和可靠 性。 （5）取得零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。 互感器的类型 电流互感器 电磁式电流互感器 电压互感器 电磁式电压互感器 电容式电压互感器 电流互感器的特点 （1）电流互感器的一次绕

3、组匝数少，截面积大，串联于被测量电路内； 二次绕组匝数多，截面积小，与测量仪表和继电器的电流线圈串 联。 （2）一次绕组的阻抗很小，一次绕组的电流完全取决于被测电路 的负荷电流，而不是由二次电流的大小决定的。 （3）在正常运行中，电流互感器是在接近于短路的状态 下工作。 （4）运行中的电流互感器二次侧不得开路。 运行中的电流互感器一旦二次侧开路，铁心将处于高度饱和状态。一方面导致铁芯损耗加剧、过 热而损坏互感器绝缘；另一方面导致磁通波形畸变为平顶波。 在磁通过零时，将产生很高的尖顶波电势，其峰值可达几千伏甚至上万伏，这将危及工作人员、 二次回路及设备的安全。 此外，铁心中的剩磁还会影响互感器的

4、准确度。故运行中的电流互感器二次侧不得开路。 一、电磁式电流互感器 102211 NININI 可以忽略不计，则有，或若 100 0NII 2211 NINI iN k I k I NN I I 11 12 1 2 / 匝数比式中 1 2 N N k N 额定互感比 N2 N1 I I k i 1. 工作原理 一、电磁式电流互感器 由于电流互感器本身存在励磁损耗和磁饱和等影响，使一次 电流 在数值上和相位上都有差异，即测量结果有误差。 通常用电流误差和相位误差表示。 2. 误差及影响因素 21 II 与 (%)100 1 12 I IIk f i i 电流误差： 相位误差： 的夹角与)( 12

5、 II i 一、电磁式电流互感器 影响误差的因素： 2. 误差及影响因素 (%)100)sin( 11 10 NI NI f i )(3440)cos( 11 10 NI NI i (%)100)sin( 222 )( 2 2 22 SN LZZ avL )(3440)cos( 222 )( 2 2 22 SN LZZ avL 一、电磁式电流互感器 影响误差的因素： 2. 误差及影响因素 (%)100)sin( 222 )( 2 2 22 SN LZZ f avL i )(3440)cos( 222 )( 2 2 22 SN LZZ avL i 应选用高导磁材料。成反比，与、 ii f |)1

6、( 。，增大应减小成反比，成正比，与与、SLSLf avavii |)2( 应一定。，但应增大成反比，与、 122 2 2 /|)3(NNNNf ii 最小。定电流附近运行时误差一次电流的影响：在额)4( 不变），二次负载的影响：（设 1122 2 )5(NIeZZ j LL iiL fNINIZ、不变，则若| 102222 iiL fZ、不变，则若| 22 一、电磁式电流互感器 影响误差的因素： 2. 误差及影响因素 二次侧开路：)6( 111022 0NINIIZ L 饱和而变成平顶波铁心中的磁通波形严重 产生很高的尖顶波，所以二次绕组将感应因为 dt d Ne 22 大小有关）及甚至上万

7、伏（与电势，其值可达数千伏 1 Ik i 中产生剩磁）互感器特性变坏（铁心 磁感应强度剧增）引起铁心和绕组过热（ 仪表、继电器的绝缘危及工作人员的安全和 一、电磁式电流互感器 准确级： 根据测量时误差的大小而划分的，是指在规定的二次负载范围内， 一次电流为额定值时的最大误差。 3. 准确级和额定容量 准确级 一次电流为额定电流的 百分数(%) 误差限值 二次负荷 变化范围 电流误差(%)相位差() 0.2 10 20 100120 0.5 0.35 0.2 20 15 10 (0.251)S2N0.5 10 20 100120 1 0.75 0.5 60 45 30 1 10 20 10012

8、0 0.2 1.5 1 120 90 60 一、电磁式电流互感器 3. 准确级和额定容量 根据用途的不同，可分为测量级和保护级。 测量级 : 按测量与计量表计的不同，划分为若干准确级次，如0.2级、0.5级、1级、3级等。0.2级用于精密测量； 0.5级用 于电度计量；1、3级用于其他盘式仪表。 保护级: 可分为稳态保护用（P）和暂态保护用（TP）两类， 准确级常用的有5P、10P和5PR、10PR。 一、电磁式电流互感器 额定容量： 3. 准确级和额定容量 nS2N是指在额定二次电流I2N和额定二次阻抗Z2N下运行时，二次绕组输出的容量， S2N = I2N2 Z2N 。 n两点说明： n由

9、于二次电流为标准值，所以S2N常用Z2N表示。 n由于误差与二次负荷有关，所以同一台电流互感器使用在不同准确级时，会有不同的额定容量。 一、电磁式电流互感器 3. 准确级和额定容量 对同一台电流互感器来说，在不同准确级时，具有不同的额定容量。例如，LMZ1103000/5型电流互感器 在0.5级工作时，ZN21.6（40VA）；在1级工作时，ZN22.4（60VA）， 当Z2L ZN2时，TA的准确级将 下降。 Z2L =1.5时为0.5级， Z2L =1.7时为1级，Z2L =2.5时误差大于1级。 一、电磁式电流互感器 按安装地点分： 户内型 户外型 按结构分： 单匝式：贯穿式、母线式 多

10、匝式：线圈式、“8”字型、U字型 4. 分类 一、电磁式电流互感器 按安装方式分： 穿墙式 支持式 装入式 4. 分类 n按绝缘方式分： n干式：用绝缘胶绝缘，适用于低电压 n浇注式：用环氧树脂绝缘，适用于1035kV n油浸式：用油绝缘，适用于35kV以上 电流互感器的种类和型号 电流互感器的型号 电流互感器的型号以汉语拼音字母表示，由两部分组成，斜线以前部分包括产品型号符号和设计序号 产品名称产品名称 一次绕组安装一次绕组安装 形式形式 绝缘形式结构绝缘形式结构 形式形式 结构形式，用结构形式，用 途途 设计序号设计序号 额定电压（额定电压（kVkV） 准确度等级准确度等级 额定电流（ 额

11、定电流（A A） 82346715 型号名称字母字母含义型号名称表示字母字母含义 产品名称L电流互感器 结构形式 W户外式 一次绕组形 式 M母线式M母线式 F贯穿复匝式G改进式 D贯穿单匝式Q加强式 安装形式 A穿墙式L铝线式 B支持式J加大容量 Z支柱式 用途 B保护用 R装入式D差动保护用 绝缘形式 Z浇注绝缘J接地保护用 C瓷绝缘X小体积柜用 J树脂浇注S手车柜用 K塑料外壳 油保护方式N不带金属膨胀 器 LDZJ10 LA10 LMZB6-10 LFZ1-10 LAJ10 10kV树脂浇注绝缘电流互感器 LRD235DW2 (装入式) 110KV电流互感器 220KV电流互感器 浇注

12、绝缘互感器 （1）LDZ1-10、LDZJ1-10型环氧树脂浇注绝缘单匝式电流互感器。 浇注绝缘互感器 （2）LMZBJ-10、LMZB-10型环氧树脂浇注绝缘单匝母线 式电流互感器。 浇注绝缘互感器 （3）LFZB-10型环氧树脂浇注绝缘有保护级复匝式电流互感器。 浇注绝缘互感器 （4）LQZ-35型环氧树脂浇注绝缘线圈式电流互感器。 油浸式电流互感器 （1）LJW、LCDZ型户外油浸式瓷绝缘电流互感器 油浸式电流互感器 （2）LB、LAB型户外油浸式电流互感器 油浸式电流互感器 （3）L型户外油浸式电流互感器 SF6气体绝缘电流互感器 电流互感器的接线方式 （1）单相接线 （2）两相V形接

13、线 （3）两相电流差接线 （4）星形接线 主要用来测量单相负荷电流或三相系统中平衡负荷的某一相电流。主要用来测量单相负荷电流或三相系统中平衡负荷的某一相电流。 又称不完全星形接线，在又称不完全星形接线，在6 6 10kV10kV中性点不接地系统中应用较广泛。中性点不接地系统中应用较广泛。 通常应用于继电保护线路中。通常应用于继电保护线路中。 用来测量负荷平衡或不平衡的三相用来测量负荷平衡或不平衡的三相 电力系统中的三相电流。电力系统中的三相电流。 A ABC AAA ABC 单相接线单相接线星形接线星形接线 A ABC Wh UA UB Uc IA Ic -Ib 不完全星形接线不完全星形接线

14、一、电磁式电流互感器 ABC A ABC AAA ABC A Wh c U b U a U 5. 接线 单相接线星形接线不完全星形接线 Lc连接导线的计算长度(m)，与仪表和继电器至电流互感器安装地点的实际距离 及电流互感器的接线方式有关。 当电流互感器采用单相接线时，如图6-9a所示，往返导线中的电流相等，电流互感 器的二次电压为 )2()( LacLaLcc rrIrrrIU 考虑到rL=L/S，故可取Lc=2L。 当电流互感器采用星形接线时，如图6-9b所示，如果一次侧负荷对称，则中线 （返回导线）电流很小可略去不计，电流互感器的二次电压为 )()( LaaLLaaa rrIrIrrIU

15、 故可取Lc=L。 当电流互感器采用不完全星形接线时，如图6-9c所示，中线（返回导线）电流等于 bca III 电流互感器的二次电压为 )e3()()( 30j LaaLbaaaLbLaaa rrIrIIrIrIrrIU 如果只计阻抗的模，忽略相角的旋转，二次负载电阻近似为 La 3 rr 故近似取LL3 c 30j aba e3)(倍，相角旋转增大较 III 1 1种类和型式选择 6. 6. 电流互感器的选择 根据安装地点可选择：屋内或屋外式。 根据安装方式可选择：支持式、装入式（装在变压器套管或多油断路器套管中） 和穿墙式（兼作穿墙套管）。 根据一次绕组匝数可选择：单匝LDLD（用于大电

16、流）、多匝LFLF（用于小电流）和母 线式LMLM（用于大电流）。 620kV屋内配电装置的电流互感器有： 瓷绝缘（如LDC、LFC和LMC系列）结构； 树脂浇注绝缘（小电流回路采用LA和LFZ系列，大电流回路采用LDZ、LMZ、LAJ 和LBJ系列）结构。 一般多采用浇注绝缘型。 35kV及以上配电装置的电流互感器采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器 （如屋外的LCW系列）。 一、电磁式电流互感器 种类和型式的选择： 根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、 装入式等）选择型式。 当一次电流较小时（在400A及以下）时，宜优先选用一次绕组多 匝式，以提高准确度； 当采用

17、弱电控制或配电装置距离控制室较远时，二次额定电流应 尽量采用1A，而强电用5A。 一次回路额定电压和电流的选择： UNUNs，I1NImax。 I1N应尽可能与最大工作电流接近。 6. 选择 一、电磁式电流互感器 准确级和额定容量的选择： 为保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测 量仪表的准确级。 当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定电流互 感器的准确级。 互感器按选定准确级所规定的额定容量S2N应大于或等于二次侧 所接负荷I2N2Z2L，即S2NI2N2Z2L。 6. 选择 1)为保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。 用于电能计

18、量的电流互感器，准确级不应低于0.5级，500kV宜采用0.2级； 供运行监视仪表用的电流互感器，准确级不应低于1级； 供粗略测量仪表用的电流互感器，准确级可用3级； 稳态保护用的电流互感器选用P级；暂态保护用的电流互感器选用TP级。 2)电流互感器的额定容量SN2是指在额定二次电流IN2和额定二次阻抗ZN2下运行时， 二次绕组输出的容量，即 2N 2 2N2N ZIS 制造厂家一般提供电流互感器的ZN2 (单位为)值。 3)同一台电流互感器除最高准确级外，还有几个较低测量精度的准确级，对应于不同 的准确级，具有不同的额定容量（或额定二次阻抗）。 一、电磁式电流互感器 热稳定和动稳定校验： 对

19、本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互 感器热稳定能力常以1s 允许通过的热稳定电流 It 或一次额定电 流 I1N 的倍数 Kt 来表示，热稳定校验式为 It2Qk或(KtI1N)2Qk。 动稳定校验包括由同一相的电流相互作用产生的内部电动力校验， 以及不同相的电流相互作用产生的外部电动力校验。 6. 选择 shes1Nshes 2iKIii或内部动稳定校验式为： a L iF 2 sh 7 al 1073.15.0 外部动稳定校验式为： 热稳定校验 对带有一次绕组的电流互感器，热稳定校验条件为 2 tk IQ 2 1Ntk )(IKQ It电流互感器1s允许通过的热稳定电流

20、； Kt电流互感器的1s热稳定倍数，Kt = It / IN1。 或 动稳定校验 内部动稳定校验条件为 iesish 或 shes1N 2iKI ies、Kes电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数， 1N es es 2 I i K 对采用硬导线连接的瓷绝缘电流互感器，相间电动力作用其瓷帽上。因此，需要 进行外部动稳定校验，校验条件为 72 shal 1073.15.0 i a L F L电流互感器瓷帽端部到最近一个支柱绝缘子间的距离(m)，对母线型电流互 感器为:电流互感器瓷帽端部到最近一个支柱绝缘子间的距离+电流互感器两端瓷帽 间的距离； a 相间距离(m)； ish短路冲击电流幅值（A

21、）； Fal电流互感器瓷帽上的允许力（N）。 二次负荷的校验 为保证所选电流互感器的准确级，其最大相二次负荷S2应不大于所选准确级相应的 额定容量，即 S2SN2 L2 2 2N2 ZIS 2N 2 2N2N ZIS 由 和 得 Z2LZN2 其中，二次负荷阻抗为 Z2L为 cLreaL2 rrrrZ ra、rre测量仪表和继电器的电流线圈电阻()，可由其线圈消耗的功率求得。 rL仪表或继电器至电流互感器的连接导线电阻()； rc接触电阻()，一般取0.1。 2 2 2cLrea 2 2 )( NNN ZIrrrrI 由由 可将二次负荷校验条件转化为求连接导线的最小截面。 连接导线的电阻应满足

22、 2 2N crea 2 2N2N L )( I rrrIS r 根据r =L/S，可得满足准确级要求的连接导线最小截面S 为 )( )( crea2N c crea 2 2N2N 2 2Nc rrrZ L rrrIS IL S 连接导线的电阻率 Lc连接导线的计算长度(m)，与仪表和继电器至电流互感器安装地点的实际距离 及电流互感器的接线方式有关。 L 为保证连接导线具有一定的机械强度，铜导线截面不应小于1.5mm2，铝导线截 面不应小于2.5mm2。 【例例6-6】 选择例6-5中10kV出线上的电流互感器。电流互感器接线和测量仪表配置 如图6-10所示，电流互感器至测量仪表的实际距离为L

23、=25m。 解 根据电流互感器安装在屋内，电网的额定电压为10kV，回路的最大持续工作电流 为350A和供给电能表电流，选用LFZ1-10型屋内复匝浇注绝缘式电流互感器，变比为 400/5，准确级为0.5级，额定二次阻抗ZN2=0.4，热稳定倍数Kt=80，动稳定倍数 Kes=140。 表表6-5 电流互感器二次负荷（单位：电流互感器二次负荷（单位：VA） 图6-10 6-10 例6-6 6-6 中的电流互感器接线图 仪表名称及型号仪表名称及型号A A相相C C相相 有功电能表有功电能表(DS1)0.50.50.50.5 无功电能表无功电能表(DX1)0.50.50.50.5 电流表电流表(4

24、6L1-A)0.350.35 总计总计1.351.351.01.0 电流互感器的二次负荷统计见表6-5，最大相负荷电阻为 054.025/35.1/ 2 2Nmaxa IPr 对采用不完全星形接线互感器，计算长度 LL3 c 满足准确级要求的连接导线最小截面为 2 2 ca2N c mm08.3 1.0054.04.0 2531075.1 )( rrZ L S 常用的连接导线标准截面为0.75、1、1.5、2.5、4、6和10 mm2，故选用4 mm2的 铜导线。 热稳定校验为 k 222 1Nt s(kA)1024)4.080()(QIK 热稳定满足要求。 kA2.79kA1404.022

25、es1N KI kA13.22kA677.855.2 sh i 内部动稳定满足要求。 通过以上计算可以看出，所选电流互感器满足要求。 浇注绝缘的电流互感器，只校验内部动稳定，即 二、电压互感器 目前电力系统广泛应用的电压互感器主要有两种： 电磁式 电容分压式 ( (一) ) 电磁式电压互感器 2 1 2 1 N N U U uN k U k U NN U U 11 21 1 2 / 匝数比式中 2 1 N N k N 额定互感比 N2 N1 U U k u 1. 工作原理 电压互感器的特点 （1）电压互感器一次绕组匝数较多，二次绕组匝数较 少，使用时一次绕组与被测量电路并联，二次绕组与测 量仪

26、表或继电器等电压线圈并联。 （2）电压互感器在正常运行时相当于一个空载运行的 降压变压器，其二次电压取决于一次的电压值。 （3）二次侧负荷阻抗较大，正常情况下二次电流很小， 电压互感器近于开路状态运行，容量较小，要求有较高 的安全系数。 ( (一) ) 电磁式电压互感器 由于电压互感器存在励磁电流和内阻抗，使得测量结果的大 小和相位都有误差。通常用电压误差和相位误差表示。 2. 误差及影响因素 (%)100 1 12 U UUk f u u 电压误差： 相位误差： 的夹角与)( 12 UU u ( (一) ) 电磁式电压互感器 影响误差的因素： 2. 误差及影响因素 (%)100 sin)(c

27、os)(cossin 1 22122212 1 1010 U xxIrrI U xIrI f u )(3440 cos)(sin)(sincos 1 22122212 1 1010 U xxIrrI U xIrI u 应选用高导磁材料。成正比，的空载误差与、 0 |)1(If uu ）二次负载的影响：（设 2 22 )2( j LL eZZ | 222iiL fIZ、）（不变，则二次负载若 由正值向负值变化 由负值向正值变化 时，不变，则当若 u u L f Z 9090 22 ( (一) ) 电磁式电压互感器 准确级： 在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值 时，电压误差

28、的最大误差。 3. 准确级和额定容量 准确级 误差限值 一次电压变化范围 频率、功率因数及二次负 荷变化范围 电压误差(%)相位差() 0.2 0.5 1 3 0.2 0.5 1.0 3.0 10 20 40 不规定 (0.81.2)UN1(0.251)SN2 cos2=0.8 f = fN 3P 6P 3.0 6.0 120 240 (0.051)UN1 ( (一) ) 电磁式电压互感器 额定容量： 3. 准确级和额定容量 n由于误差与二次负荷有关，所以同一台电压互感器对应于不同的准确级便有不同的容量。 n额定容量：对应于最高准确级的容量。 n最大容量：按照在最高工作电压下长期工作容许发热条

29、件所规定的容量。 ( (一) ) 电磁式电压互感器 按安装地点分： 户内型 户外型 按相数分： 单相：35kV及以上 三相： 35kV以下（三相五柱式） 4. 分类 图2-25 三相式电压互感器结构原理示意图 a) 三相三柱式结构 b) 三相五柱式结构 三相三柱式电压互感器只能用来测量线电压，由于它的一次侧中性点不允许接地，故不能用来测量相对地电压。 原因：要测量相对地电压，它的一次侧中性点必须接地，当系统发生接地故障时，三相绕组中的零序电流同时流 向中性点，产生的三相零序磁通同相位，在三个铁心柱中不能构成零序磁通通路，只能通过气隙和铁外壳构成回 路，由于磁阻很大，使得零序电流比正常励磁电流大

30、很多倍，使互感器绕组过热甚至烧毁。 三相五柱式电压互感器由于两个边柱为零序磁通提供了通路，其一次绕组中性点可以接地。这种结构与接线的 电压互感器可用来测量线电压，也可以用测量相对地电压。 ( (一) ) 电磁式电压互感器 ABC 4. 分类 0a 0b 0c 1) 35kV及以下TV采用普通式结构，它与普通小容量变压器相似， 图2-26a2-26a和图2-26b2-26b所示分别为单相双绕组和单相三绕组TV结构原 理示意图。 2) 110kV及以上的电磁式电压互感器普遍制成串级式结构，其 特点是：铁心与绕组采用分级绝缘，节省了绝缘材料，减小了重 量和体积，降低了成本。 结构原理如图2-26c所

31、示： 互感器由两个铁心(元件)组成，两个铁心互相绝缘；一次绕组分成 匝数相等的四部分，分别绕在两个铁心的上、下铁心柱上，按磁通 相加方向顺序串联，接于相与地之间，每个铁心上的两个绕组的中 点与铁心相连。 每段绕组对铁心的最高电压为Uph/4，所以每段绕组对铁心的绝缘只需按Uph/4设计，比普通结构的TV减少了3/4的 绝缘。 连耦绕组的作用:当二次绕组接通负载后，流过负载电流,二次磁动 势产生去磁磁通，使末级铁心(下部铁心)内的磁通小于上部铁心内的磁 通，于是使各段线圈感抗不等，电压分布不均匀。为了避免这一现象， 在两铁心相邻的铁心柱上，绕有匝数相等、绕向相同、反向对接的连 耦绕组4。这样，当

32、两个铁心中磁通不相等时，连耦绕组内出现环流， 使磁通较大的铁心去磁和磁通较小的铁心助磁，从而达到两个铁心内 磁通大致相等，各段绕组电压分布均匀。 平衡绕组的作用:同一铁心的两个铁心柱，由于位置不同，漏 磁通路有差异，会使两铁心柱中磁通不等，此二铁心柱上的两 段线圈的电压分布不匀。为此，在同一铁心的上下铁心柱上绕 有匝数相等、绕向相同、反向对接的平衡绕组3。若两柱中磁通 不等，在平衡绕组内产生平衡电流，使磁通大者去磁，磁通小 者助磁，从而使两柱中磁通相等，两段线圈电压分布均匀。 ( (一) ) 电磁式电压互感器 按绝缘方式分： 浇注式：用环氧树脂绝缘，3-35kV 油浸式：用油绝缘，110kV及

33、以上 按结构分： 普通式：同变压器， 3-35kV 串级式：采用分级绝缘， 110kV及以上 4. 分类 n按绕组数分： n双绕组 n三绕组 电压互感器的种类和型号 2. 电压互感器的型号 电压互感器的型号用汉语拼音字母表示，分包括产品型号符号和设计序号，短横线后为 电压等级（kV）。 234615 产品名称产品名称 相数相数 绝缘形式绝缘形式 结构形式结构形式 设计序号设计序号 额定电压（额定电压（kVkV） 型号中各字母含义见表型号中各字母含义见表 型号 名称 表示 字母 字母含义型号名称 表示 字母 字母含义 用途J电压互感器 结构形式 及用途 X带剩余（零序）绕组 相数 D单相B三柱带

34、补偿绕组式 S三相 W五柱三绕组 绝缘 形式 J油浸式 G空气（干式）C 串级式带剩余（零序） 绕组 Z浇注成型固体F 测量和保护分开的二次 绕组 Q气体 油保护方式N不带金属膨胀器C瓷绝缘 R电容分压式 浇注式电压互感器 JDZ10型浇注式单相电压互感器 油浸式电压互感器 （1）JSJW-10型油浸式三相五柱电压互感器。 （2）JCC-20型串级式电压互感器。 （3）JDXN35电压互感器。 SF6气体绝缘电压互感器 SF6气体绝缘电压互感器 JDZ6,10或JDZJ6,10 (单相浇注绝缘) JDJ6,10 (单相油浸绝缘) 110KV电压互感器 220KV电压互感器 220KV氧化锌避雷

35、器 电压互感器的技术参数 （1）额定一次电压。 （2）额定二次电压。 （3）额定变比。 （4）额定容量。 （5）额定二次负荷。 （6）额定电压因数。 （7）电压互感器的准确级。 供三相系统相间连接的单相电压互感器，其额定一次电压应供三相系统相间连接的单相电压互感器，其额定一次电压应 为国家标准额定线电压；对于接在三相系统相与地间的单相电压为国家标准额定线电压；对于接在三相系统相与地间的单相电压 互感器，其额定一次电压应为上述值的互感器，其额定一次电压应为上述值的1/ 1/ ，即相电压。，即相电压。 标准值为标准值为100V100V；供三相系统中相与地之间用的单相互感器，当其额；供三相系统中相与

36、地之间用的单相互感器，当其额 定一次电压为某一数值除以时，额定二次电压必须除以，以保持额定电定一次电压为某一数值除以时，额定二次电压必须除以，以保持额定电 压比不变。压比不变。 接成开口三角形的辅助二次绕组额定电压，用于中性点有效接地系接成开口三角形的辅助二次绕组额定电压，用于中性点有效接地系 统的互感器，其辅助二次绕组额定电压为统的互感器，其辅助二次绕组额定电压为100V100V；用于中性点非有效接地；用于中性点非有效接地 系统的互感器，其辅助二次绕组额定电压为系统的互感器，其辅助二次绕组额定电压为100V100V或或100V100V3 3。 指一、二次绕组额定电压之比，也称额定电压比或额定

37、互指一、二次绕组额定电压之比，也称额定电压比或额定互 感比，用感比，用kuku表示。表示。 指对应于最高准确度级时的容量。通常以视在功率的伏安值表示指对应于最高准确度级时的容量。通常以视在功率的伏安值表示 。标准值最小为。标准值最小为10VA10VA，最大为，最大为500VA500VA，共有，共有1313个标准值，负荷的功率个标准值，负荷的功率 因数为因数为0.80.8（滞后）。（滞后）。 保证准确级为最高时，电压互感器二次回路所允许接带的阻保证准确级为最高时，电压互感器二次回路所允许接带的阻 抗值。抗值。 在规定时间内能满足热性能和准确级要求的最高一次电压与额在规定时间内能满足热性能和准确级

38、要求的最高一次电压与额 定一次电压的比值。定一次电压的比值。 电压互感器的接线方式 （1 1）单相电压互感器接线）单相电压互感器接线 测量线电压，用于测量线电压，用于35kV35kV及以下的及以下的中性点非直接接地中性点非直接接地电网中；用来连接电电网中；用来连接电 压表、频率表及电压继电器等。压表、频率表及电压继电器等。 用在用在110kV110kV及以上及以上中性点有效接地中性点有效接地系统中测量相对地电压。系统中测量相对地电压。 （2 2）V V，V V形接线形接线 不完全星形接线，用来测量三个线电压，应用于不完全星形接线，用来测量三个线电压，应用于20kV20kV及以下中性点不接地或经

39、消弧线圈接地及以下中性点不接地或经消弧线圈接地 的电网中。的电网中。 （3 3） 一台三相三柱式电压互感器一台三相三柱式电压互感器YynYyn接线，用于测量线电压。接线，用于测量线电压。 电压互感器的接线方式 （4 4）一台三相五柱式电压互感器的）一台三相五柱式电压互感器的YNynVYNynV接线，测量线电压和相电压，用作绝缘监察装置，接线，测量线电压和相电压，用作绝缘监察装置， 广泛应用于小接地电流电网中。广泛应用于小接地电流电网中。 （5 5）三个单相三绕组电压互感器接成的）三个单相三绕组电压互感器接成的YNyndYNynd接线，主要应用于接线，主要应用于3kV3kV及以上电网中，用于测量

40、线及以上电网中，用于测量线 电压、相电压和零序电压。电压、相电压和零序电压。 电压互感器的接线方式 图2-28 电压互感器的接线方式 a)、b)一台单相式电压互感器接线 c)两台单相双绕组电压互感器V-V接线 d)d)三台单相三绕组电压互感器（或一台三相五柱式电压互感器）接线 e)电容式电压互感器接线 一台单相式电压互感器接线方式 图2-28a是由一台单相电压互感器测量相对地电压，这种接线适用于110220kV中性点直接接地系统中， 其额定一次电压UN1=UNS/ 。其UN2=100V。 图2-28b是由一台单相电压互感器测量相间电压，适用于335kV中性点不接地系统中。其额定一次电压 UN1

41、为所接电网的额定电压UNS。其额定二次电压UN2=100V。 3 两台单相式电压互感器不完全星形(即VV)接线方式 如图2-28c所示，两台单相电压互感器分别接于母线的A相B相和B相C相之间，用来测量相间电压，这 种接线常用于320kV小电流接地系统中。其额定一次电压UN1为所接系统母线的额定电压UNS，即UN1=UNS。其 额定二次电压UN2=100V。 三台单相式电压互感器构成的完全星形接线方式 如图2-28d所示，在3220kV系统中得到广泛应用，由于其一次和二次侧中性点均接地，故可以用来测 量相间电压和相对地电压。其额定一次电压UN1 =UNS / 。 3 单相金属性接地时(例如A相)

42、：B、C相电压上升为线 电压，开口三角电压为： 二次绕组的额定电压UN2=100/ V。 3 辅助二次绕组（开口三角形接线）用于小电流接地系 统的绝缘监察装置时，每相辅助二次绕组的额定电压为 100/3V。 V0 cbaxdad, UUUU V100330cos3230cos2 bbb ccbaxdad, UUU UUUUUU b 若每相辅助二次绕组的额定电压为100/3V，则单相金属性接地时，开口三角两端之 间电压为100V。 正常运行时：开口三角两端之间电压为： 辅助二次绕组（开口三角形接线）用于大电流接地系统的接地保护时，每相辅助 二次绕组的额定电压为100V。正常运行时，开口三角两端之

43、间电压为0V；单相金属 性接地时，开口三角两端之间电压为100V。 V0 cbaxdad, UUUU V100 b b cbcbaxdad, UU UUUUUU 正常运行时： 单相金属性接地时(例如A相)：相电压没有变， 开口三角电压为： 若每相辅助二次绕组的额定电压为100V， 则单相金属性接地时，开口三角两端之 间电压为100V。 (4) 三相五柱式电压互感器 接线与图2-28d类似，可用来测量相间电压和相对地电压，它只用于315kV系 统中。这种电压互感器在其内部已完成了绕组的连接，故UN1=UNS；UN2=100V（二次 绕组线电压）；每相辅助二次绕组的额定电压为100/3V。 (5)

44、 电压互感器与电力系统的连接 3 35kV的电压互感器需经隔离开关和熔断器接入高压电 网。高压侧熔断器的作用：保护高压电网不因一次绕组或引线 短路危及一次系统的安全。 110kV及以上的电压互感器只经隔离开关接入高压电网，其 回路中不使用熔断器，其理由之一是，110kV及以上的电压互 感器可靠性高；其二是，110kV及以上的熔断器制造困难，价 格昂贵。 电压互感器二次侧不能短路，否则会烧坏，所以电压互感器 二次侧一般要装熔断器作为二次侧短路的保护。 电压互感器的接线 110220kV335kV320kV 用一台单相 电压互感器 测量相电压 用一台单相 电压互感器 测量相间电压 用两台单相 电压

45、互感器 接成不完全星形测量各 相间电压 电压互感器的接线 3220kV 110500kV 用三台单相三绕组电压互 感器 构成YN, yn, d0接线 电容式电压互感器接线 ( (二) ) 电容式电压互感器 实质上是一个电容分压器 1. 工作原理 1 U 2C U a b C1 C2 1 21 11 2C KU CC CU U 分压比式中 21 1 CC C K 当a、b间接上负荷时，由于C1、C2有内阻压降，使 UC2 小 于电容分压值，而且负荷电流越大，误差越大。 当a、b间开路时，按反比分压，有 1 UK a b Zi a b L i Z )( 1 21 CCj Z i Lj CCj Z

46、i )( 1 21 时，当 )( 1 21 CC L 2C 0UZ i ，即输出电压 与负荷无关。 ( (二) ) 电容式电压互感器 实质上是一个电容分压器 1. 工作原理 1 U 2C U a b C1 C2 a b L TV Z2L 实际上，由于电容器有损耗、电抗器有电阻，使内阻不可能为零，因此负荷变 化时，还会有误差产生。 减小分压器的输出电流，可减小误差，故将测量仪表(Z2L)经中间变压器TV升 压后与分压器连接。 ( (二) ) 电容式电压互感器 2. 过电压 1 U 2C U a b C1 C2 a b L TV Z2L rd 二次侧短路引起的过电流和过电压 所以应加放电间隙E。

47、12 II二次侧短路 21C ULI 过电压，可能击穿 2 C E 铁磁谐振过电压 由于电容式电压互感器是由电容和非线性电抗所构成，当受到二次侧短路、 断开等冲击瞬变作用时，由于非线性电抗的饱和，可能激发产生某次谐波铁磁谐 振。 抑制方法是装设阻尼电阻rd（谐振时自动投入）。 ( (二) ) 电容式电压互感器 优点： 制造简单，重量轻，成本低，电压等级越高越明显； 分压电容兼作载波通讯的耦合电容。 缺点： 输出容量小； 误差比电磁式大，且受频率的影响； 暂态特性不如电磁式PT好。 3. 特点 电压互感器的二次负荷阻抗很大，一次电流很小，不存在额定电流选择问题。 外部电网短路电流不通过电压互感器

48、，故不进行短路稳定性校验。 1种类和型式选择 应根据安装地点及使用条件来选择电压互感器的种类和型式。 620kV屋内：一般采用油浸绝缘或树脂浇注绝缘的电磁式电压互感器。 35110kV：一般采用油浸绝缘的电磁式电压互感器。 220kV及以上：当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。 需要测量零序电压时，620kV可以采用三相五柱式三绕组电压互感器，或三台单 相式三绕组电压互感器。 35kV及以上只有单相式电压互感器。 (三) 电压互感器的选择 一次绕组接于线电压上时，一次绕组额定电压选UNs ，一次绕组接于相电压上时， 一次绕组额定电压选 。 2额定电压的选择 电压互感器一次侧

49、的额定电压应满足电网电压要求，二次侧的额定电压按测量表计 和保护要求，已标准化为100V。电压互感器一次绕组及二次绕组额定电压的具体数 值与电压互感器的相数和接线方式有关。 二次绕组额定电压选100V或 V。3/100 3/ Ns U 单相式电压互感器用于测量线电压或用两台接成不完全星形接线时，一次绕组额 定电压选电网额定电压UNs，二次绕组额定电压选100V； 三台单相式电压互感器接成星形接线时， 一次绕组电压额定选 3/ Ns U 二次绕组额定电压选 V3/100 用于中性点直接接地系统，辅助二次绕组额定电压选100V，用于中性点不接地系 统，辅助二次绕组额定电压选100/3V。 三相式电

50、压互感器接于电网的线电压上，三相绕组为一整体，一次绕组额定电压 (线电压)选UNs，二次绕组额定电压(线电压)选100V。 3准确级的选择 电压互感器的准确级：指在规定的二次负荷和一次电压变化范围内，二次负荷功 率因数为额定值时，最大电压误差的百分数。 发电厂和变电所中电压互感器的准确级分为0.2、0.5、1、3级及3P和 6P级（保护 级）。 为保证测量仪表的准确度，电压互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。 4二次负荷的校验 为保证所选电压互感器的准确级，其最大相二次负荷S2应不大于所选准确级相应的 一相额定容量SN2，否则准确级将相应降低，校验条件为 S2SN2 1)根据负荷的接线

51、方式和电压互感器的接线方式，尽量使各相负荷分配均匀。 2)计算每一仪表线圈消耗的有功功率和无功功率 。 3)计算各相或相间二次负荷，即 2 0 2 02 )sin()cos( SSS 若电压互感器与负荷的接线方式相同，即可进行校验，即 式中 S0、分别为接在同一相或同一相间中的各仪表线圈消耗的视在功率和功 率因数角。 S2SN2 4)若电压互感器与负荷的接线方式不同 互感器为星形、负荷为不完全星形接线，用表6-10中相应公式计算出电压互感器 每相有功功率负荷和无功功率负荷 ，并与互感器接线方式相同的负荷相加，可得二 次负荷为 2 A 2 AA )()( QPS 2 B 2 BB )()( QP

52、S 2 C 2 CC )()( QPS 互感器为不完全星形、负荷为星形接线用表6-10中相应公式计算出电压互感器相 间有功功率负荷和无功功率负荷 ，并与互感器接线方式相同的负荷相加，可得二次 负荷为 取最大相负荷进行比较。 2 AB 2 ABAB )()( QPS 2 BC 2 BCCB )()( QPS 取最大的相间负荷进行比较。 【例6-7】 选择某变电站屋内10kV母线上的电压互感器。母线上接有5回出线和1台 主变压器，共装有有功电能表6只，无功电能表6只，有功功率表1只，无功功率表1 只，母线电压表1 1只及绝缘监察电压表3只。 解 根据电压互感器安装在屋内，电网的额定电压为10kV1

53、0kV，供给电能表电压及用于 绝缘监察，选用JSJW-10型三相五柱式电压互感器（也可选用3 3只单相JDZJ型浇注 绝缘电压互感器），额定电压为10/0.1kV10/0.1kV，辅助二次绕组为0.1/3kV0.1/3kV，准确级为0.50.5 级，三相额定容量SN2=120VA=120VA。电压互感器与测量仪表的接线方式如图6-116-11所示，与 电压互感器接线方式不同（不完全星形部分）的各相间二次负荷分配在表6-76-7中示出。 仪表名称及型号仪表名称及型号 仪表电压线圈仪表电压线圈ABAB相相BCBC相相 线圈消耗功线圈消耗功 率率/VA/VA coscossinsin 仪表仪表 数目

54、数目 P Pab ab Q Qab ab P Pbc bc Q Qbc bc 有功功率表有功功率表(46D1-W)(46D1-W)0.61010.600.60 无功功率表无功功率表(46D1-var)(46D1-var)0.51010.500.50 有功电能表有功电能表(DS1)(DS1)1.50.380.92563.428.3253.428.325 无功电能表无功电能表(DX1)(DX1)1.50.380.92563.428.3253.428.325 电压表电压表(46L1-V)(46L1-V)0.31010.30 总计总计7.9416.658.2416.65 表6-7 电压互感器各相间二次

55、负荷分配 根据表6-7计算不完全星形部分负荷的视在功率和功率因数，即 VA4463.1865.1694.7 222 ab 2 abab QPS 5.64 4463.18 94.7 arccosarccos ab ab ab S P VA5774.1865.1624.8 222 bc 2 bcbc QPS 67.63 5774.18 24.8 arccosarccos bc bc bc S P 利用表6-10中的计算公式，并计及与电压互感器接线方式相同的绝缘监察电压表功 率P，得A相负荷为 W0769.93.03/)305.64cos(4463.18 3/)30cos( ababA PSP va

56、r032.63/)305.64sin(4463.18 3/)30sin( ababA SQ B相负荷为 bcbcababB 3/)30cos()30cos(PSSP W391.83.0 3/)3067.63cos(5774.18)305.64cos(4463.18 3/)30sin()30sin( bcbcababB SSQ var5635.16 3/)3067.63sin(5774.18)305.64sin(4463.18 由于Sab与Sbc接近，ab与bc接近，可知B相负荷最大，即 VA5677.185635.16391.8 222 B 2 BB QPS 故选用JSJW-10型电压互感器满

57、足要求。 ( (四) ) 电压互感器的选择 种类和型式的选择： 1) 在 635 kV 屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式电压互感器； 110220kV 配电装置特别是母线上装设的电压互感器，通常采用串级式电磁式 电压互感器；当容量和准确级满足要求时，通常多在出线上采用电容式电压互感 器。 2) 在 500kV配电装置中，配置有双套主保护，并考虑到后备保护、自动装 置和测量的要求，电压互感器应具有三个二次绕组，即两个主二次绕组和一个辅 助二次绕组。 3) 为节省投资，在20kV及以下配电装置中，可选用三相式电压互感器（选 用三相五柱式，而不是三相三柱式）。 4) 用于接入精度要求较高的计费

58、电能表时，不宜采用三相式电压互感器。 根据装设地点和使用条件选择种类和型式。 ( (四) ) 电压互感器的选择 一次额定电压和二次额定电压的选择： 3 35 kV电压互感器一般经隔离开关和熔断器接入高压电网。110 kV及以上的互感器可靠性较高，电 压互感器只经过隔离开关与电网连接。 电压互感器一次绕组额定电压 U1N，应根据互感器的接线方式来确定其相电压或相间电压。 1) 用一台单相电压互感器测量相对地电压或相间电压； 2) 用三台单相或三相式电压互感器测量相间电压或相对地电压； 3) 用两台单相电压互感器接成不完全星形测量两个相间电压。 ( (四) ) 电压互感器的选择 一次额定电压和二次

59、额定电压的选择： 电压互感器二次绕组额定电压通常是供额定电压为100V的仪表和继电器的电压绕组使用。显然，单 个单相式电压互感器的二次绕组电压为100V，而其余可获得相间电压的接线方式，二次绕组电压为100/ 。3 ( (四) ) 电压互感器的选择 容量和准确级的选择： 根据仪表和继电器的接线要求，选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负 荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照所接仪表的准确级和容量， 选择互感器的准确级和额定容量。 三、互感器在主接线中配置原则 互感器在主接线中的配置与测量仪表、同步点的选择、保护和自动装置的要求以及主接线的形式有关。 互感器的配置包括： 电压互感器的配

60、置； 电流互感器的配置。 图6-14为发电厂中互感器配置示例。 1. 电压互感器的配 置 n除旁路母线外，一般工 作及备用母线都装有一 组电压互感器，用于同 步、测量仪表和保护装 置。 n旁路母线上是否装设电 压互感器要根据出线同 期方式而定。 (1) 母线 1. 电压互感器的配 置 n 35 kV 及以上输电线 路，当对端有电源时， 装有一台单相电压互感 器，用于监视线路有无 电压、进行同步和设置 重合闸。 (2) 线路 1. 电压互感器的配 置 n一般装 23 组电压互 感器。 n一组供自动调节励磁装 置，采用三只单相、双 绕组互感器。 n另一组供测量仪表、同 期和保护装置使用，采 用三相