互感器的原理与选择ppt课件

1、互感器的作用互感器的作用n 将一次侧的高电压、大电流转变成二次侧标准的低电压100V，100/sqrt3）、小电流5A、1A），使测量仪表标准化、小型化。n 将一次系统同二次设备仪表、维护隔开，以保护人身安全。互感器的类型互感器的类型n电流互感器n电磁式电流互感器n电压互感器n电磁式电压互感器n电容式电压互感器电磁式电流互感器电容式电压互感器电磁式电压互感器一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n电磁式电流互感器的工作原理和变压器相似。n电磁式电流互感器的特点是：n一次绕组串联在电路中且匝数很少，而二次绕组匝数多。n二次绕组所接负载串联且阻抗很小，类似于二次侧短路的变压器。1. 工作原理工作

2、原理一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器102211NININI可以忽略不计，则有，或若1000NII2211NINIiNkIkINNII111212/匝数比式中12NNkN1N2NiIkI额定电流比1. 工作原理工作原理一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n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. 误差及影响因素误差及影响因素21II与(%)100112IIIkfii电流误差：电流误差：相位误差：相位误差：的夹角与 )(12IIi一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器二次负荷功率因数角二

3、次总阻抗角铁心损耗角一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n影响误差的因素：2. 误差及影响因素误差及影响因素(%)100)sin(1110NINIfi)(3440)cos(1110NINIi(%)100)sin(222)(2222SNLZZavL)(3440)cos(222)(2222SNLZZavL电流和相位误差取决于铁心、二次绕组的结构和运行状态一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n影响误差的因素：2. 误差及影响因素误差及影响因素(%)100)sin(222)(2222SNLZZfavLi)(3440)cos(222)(2222SNLZZavLi应选用高导磁材料。成反比，与、ii

4、f | ) 1 (。，增大应减小成反比，成正比，与与、SLSLfavavii| )2(应一定。，但应增大成反比，与、12222/| ) 3(NNNNfii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11222)5(NIeZZjLLiiLfNINIZ、不变，则若|102222iiLfZ、不变，则若|22一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n影响误差的因素：2. 误差及影响因素误差及影响因素二次侧开路：)6(1110220NINIIZL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dtdNe22大小有关）及甚至上万伏（与电势，其

5、值可达数千伏1Iki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、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n准确级：n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。n测量用电流互感器准确级和误差 P186 表6-43. 准确级和额定容量准确级和额定容量一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n额定容量：3. 准确级和额定容量准确级和额定容量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由于二次电流为标准值，所以

6、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、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n按安装方式分：n穿墙式、支持式、装入式4. 分类分类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1035kVn油浸式：用油绝缘，适用于35kV以上n按安装地点分：n户内型n户外型一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器A B CAA B CAAAA B CAWhcUbUaU5. 接线接线单相接线星形接线不完全星形接线一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n种类和型式的选择：n根据安装地点如屋内、屋外和安装方

7、式如穿墙式、支持式、装入式等选择型式。n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；n一次回路额定电压和电流的选择：nUNUNs，I1NImax。nI1N应尽可能与最大工作电流接近。6. 选择选择一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感器n准确级和额定容量的选择：n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。n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。n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. 选择选择一、电磁式电流互感器一、电磁式电流互感

8、器n热稳定和动稳定校验：n对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。n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. 选择选择shes1Nshes2iKIii或内部动稳定校验式为：aLiF2sh7al1073. 15 . 0外部动稳定校验式为：二、电压互感器二、电压互感器n目前电力系统广泛应用的电压互感器主要有两种：n电磁式n电容分压式( (一一) ) 电磁式电压互感器电磁

9、式电压互感器n电磁式电压互感器的工作原理和变压器相似。n电磁式电压互感器的特点是：n一次绕组并联在电路中且匝数多，而二次绕组匝数少。n二次绕组所接负载均并联且阻抗大，二次侧近似于开路或空载。1. 工作原理工作原理( (一一) ) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器2121NNUUuNkUkUNNUU112112/匝数比式中21NNkN额定互感比N2N1UUku1. 工作原理工作原理( (一一) ) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器n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. 误差及影响因素误差及影响因素(%)100112UUUkfuu

10、电压误差：电压误差：相位误差：相位误差：的夹角与)(12UUu( (一一) ) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器n影响误差的因素：2. 误差及影响因素误差及影响因素(%)100sin)(cos)(cossin12212221211010UxxIrrIUxIrIfu)(3440cos)(sin)(sincos12212221211010UxxIrrIUxIrIu应选用高导磁材料。成正比，的空载误差与、0| ) 1 (Ifuu）二次负载的影响：（设222)2(jLLeZZ|222iiLfIZ、）（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uuLfZ909022( (一一)

11、) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器n准确级：n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，电压误差的最大误差。n电压互感器的准确级和误差限值，P192 表6-93. 准确级和额定容量准确级和额定容量( (一一) ) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器n额定容量：3. 准确级和额定容量准确级和额定容量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件所规定的容量。( (一一) ) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器n按安装地点分：n户内型n户外型n按相数分：n单相

12、：35kV及以上n三相： 35kV以下三相五柱式）4. 分类分类( (一一) ) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器ABC4. 分类分类0a0b0c( (一一) ) 电磁式电压互感器电磁式电压互感器n按绝缘方式分：n浇注式：用环氧树脂绝缘，3-35kVn油浸式：用油绝缘，110kV及以上n按结构分：n普通式：同变压器， 3-35kVn串级式：采用分级绝缘， 110kV及以上4. 分类分类n按绕组数分：n双绕组n三绕组( (二二) ) 电容式电压互感器电容式电压互感器n实质上是一个电容分压器1. 工作原理工作原理1U2CUabC1C2121112CKUCCCUU分压比式中211CCCK当a、b间接

13、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1UKabZiabLiZ)(121CCjZiLjCCjZi)(121时，当)(121CCL2C0UZi，即输出电压与负荷无关。( (二二) ) 电容式电压互感器电容式电压互感器n实质上是一个电容分压器1. 工作原理工作原理1U2CUabC1C2abLTVZ2L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。( (二二) ) 电容式电压互感器

14、电容式电压互感器2. 过电压过电压1U2CUabC1C2abLTVZ2Lrd 二次侧短路引起的过电流和过电压所以应加放电间隙E。12II二次侧短路21CULI过电压，可能击穿2CE 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）。( (二二) ) 电容式电压互感器电容式电压互感器n优点：n制造简单，重量轻，成本低，电压等级越高越明显；n分压电容兼作载波通讯的耦合电容。n缺点：n输出容量小；n误差比电磁式大，且受频率的影响；n暂态特性不如电磁式PT

15、好。3. 特点特点( (三三) ) 电压互感器的接线电压互感器的接线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互感器接成不完全星形测量各相间电压( (三三) ) 电压互感器的接线电压互感器的接线3220kV110500kV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( (四四) ) 电压互感器的选择电压互感器的选择n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；

16、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。( (四四) ) 电压互感器的选择电压互感器的选择n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

17、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。常用接线有： 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。 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( (四四) ) 电压互感器的选择电压互感器的选择n容量和准确级的选择： 根

18、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三、互感器在主接线中配置原则n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。n互感器的配置包括：n电压互感器的配置；n电流互感器的配置。n下页图为发电厂中互感器配置示例。1. 电压互感器电压互感器的配置的配置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) 母线母线

19、1. 电压互感器电压互感器的配置的配置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) 线路线路1. 电压互感器电压互感器的配置的配置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，采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器。(3) 发电机发电机1. 电压互感器电压互感器的配置的配置n当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表用。(3) 发电机发电机n大、中型发电机中性点常接有单相电压互感器，用于 100% 定子接地保护。1. 电压互感器电压互感器的配置的配置n变压器低压侧有时为了满足同期或继电保护的要求，设有一组电压互感器。(4) 变压器变压器2. 电流互感器电流互感器