第11章 互感器

1、18:44:451自动化工程系自动化工程系甘甘 文文联系电话用电工技术18:44:452相互学习相互学习 共同提高共同提高 互感器互感器 18:44:453要点要点l第一章第一章 电流互感器电流互感器 原理、分类、接线形式及使用注意事项原理、分类、接线形式及使用注意事项l第二章第二章 电压互感器电压互感器 原理、分类、接线形式及使用注意事项原理、分类、接线形式及使用注意事项 电压互感器的并列电压互感器的并列18:44:454互感器互感器l互感器是一种特殊的变压器，指用以传递信息供给测互感器是一种特殊的变压器，指用以传递信息供给测量仪器、仪表和保护、控制装置的变换器。量

2、仪器、仪表和保护、控制装置的变换器。l互感器的作用：互感器的作用：（1）用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘。）用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘。 这即可避免主电路的高电压直接引入仪表、继电器等二次设备，这即可避免主电路的高电压直接引入仪表、继电器等二次设备，又可防止继电器、仪表等二次设备的故障影响主电路，提高一、又可防止继电器、仪表等二次设备的故障影响主电路，提高一、二次设备的安全性和可靠性，并有利于人身安全。二次设备的安全性和可靠性，并有利于人身安全。（2）用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。）用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。 例如用例如用5A的电流表或的电流表

3、或100V电压表，通过不同变比的电流、电电压表，通过不同变比的电流、电压互感器可测量任意高的电流或电压。而且可使二次仪表、继电压互感器可测量任意高的电流或电压。而且可使二次仪表、继电器的规格统一，有利于这些设备的标准化。器的规格统一，有利于这些设备的标准化。18:44:465互感器的分类互感器的分类l电流互感器电流互感器（缩写（缩写CT，文字符号，文字符号TA） 电流互感器可用在交换电流的测量、电流互感器可用在交换电流的测量、 交换电度的测量和电力拖动线路中的保交换电度的测量和电力拖动线路中的保 护。护。l电压互感器电压互感器（缩写（缩写PT，文字符号，文字符号TV） 电压互感器可在高压和超高

4、压的电电压互感器可在高压和超高压的电 力系统中用于电压和功率的测量等。力系统中用于电压和功率的测量等。 18:44:466电流互感器电流互感器l电流互感器是将一次侧的大电流，按比例变为适合通过仪表或继电电流互感器是将一次侧的大电流，按比例变为适合通过仪表或继电器使用的，额定电流为器使用的，额定电流为5A5A或或1A1A的变换设备。的变换设备。电流互感器的工作原理电流互感器的工作原理 电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器。它的工作原理和电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器。它的工作原理和变压器相似。变压器相似。 电流互感器一、二次电流之比称为电流互感器的额定互感比。电流互感器一、二次电流之比

5、称为电流互感器的额定互感比。 式中式中 一次线圈的额定电流，一次线圈的额定电流，A A； 二次线圈的额定电流，二次线圈的额定电流，A A；22121IKINNIi2I1I18:44:467电流互感器原理图l结构特点结构特点 1 1）一次绕组串联在电路中，）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少并且匝数很少, ,有的电流互感器还有的电流互感器还没有一次绕组，利用穿过其铁芯没有一次绕组，利用穿过其铁芯的一次电路（如母线）作为一次的一次电路（如母线）作为一次绕组；而且一次绕组导体相当粗；绕组；而且一次绕组导体相当粗；其二次绕组匝数相当多，导体较其二次绕组匝数相当多，导体较细。细。 2 2）电流互感器二次

6、绕组与仪表、继电器等的电流线圈串联，）电流互感器二次绕组与仪表、继电器等的电流线圈串联，形成一个闭合回路。由于这些电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，形成一个闭合回路。由于这些电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。电流互感器在近于短路的状态下运行。18:44:468l电流互感器的分类电流互感器的分类l光电耦合式光电耦合式 母线式母线式 单匝单匝 芯柱式芯柱式 按一次绕组匝数分为按一次绕组匝数分为 套管式套管式 多匝式多匝式 线圈式线圈式 户内式户内式 线环式线环式 按安装地点分为按安装地点分为 串级式串级式 户外式户外式l电磁式电磁式 测量用测量用 按用途分为按用途

7、分为 保护用保护用 干式、干式、 按绝缘可分为按绝缘可分为 浇注式、浇注式、 油浸式油浸式18:44:46918:44:4610l电流互感器结构（以电流互感器结构（以LMZJ1-0.5为例）为例） 1铭牌铭牌 2一次母线穿孔一次母线穿孔 3铁心，外绕二次绕组，树脂浇注铁心，外绕二次绕组，树脂浇注 4安装板安装板 5二次接线端子二次接线端子1234518:44:4611l铭牌铭牌l型号：如型号：如LQJ-10；l额定工作电压额定工作电压l额定一次电流、额定二次电流、变比额定一次电流、额定二次电流、变比l额定负荷：电路互感器二次侧以外的回路阻抗都是额定负荷：电路互感器二次侧以外的回路阻抗都是CT的

8、负荷，通常以视在功率伏安或阻抗欧姆表示。的负荷，通常以视在功率伏安或阻抗欧姆表示。l额定功率因数：二次额定负荷阻抗的有功部分与额定额定功率因数：二次额定负荷阻抗的有功部分与额定视在功率之比视在功率之比l准确等级：测量常用的等级有准确等级：测量常用的等级有0.2，0.5，0.2S，0.5S；保护用常用等级有保护用常用等级有5P，10P18:44:4612电流互感器结构（以电流互感器结构（以LQJ-10为例）为例）该电流互感器具有两个铁芯和两个二次绕组该电流互感器具有两个铁芯和两个二次绕组1一次接线端子一次接线端子2一次绕组（树脂浇注）一次绕组（树脂浇注）3二次接线端子二次接线端子4铁心铁心5二次

9、绕组二次绕组6警示牌（上写警示牌（上写“二次侧不能开路二次侧不能开路“等字样）等字样）12345618:44:4613l高压电流互感器多制成不同准确度级的两个铁高压电流互感器多制成不同准确度级的两个铁芯和两个副绕组的型式，分别接测量仪表和继芯和两个副绕组的型式，分别接测量仪表和继电器，以满足测量和继电保护的不同要求。电器，以满足测量和继电保护的不同要求。l供测量用电流互感器的铁芯在一次侧短路时应供测量用电流互感器的铁芯在一次侧短路时应该容易该容易饱和饱和，以限制二次侧电流增长的倍数。，以限制二次侧电流增长的倍数。l供继电保护用的铁芯，在一次侧短路时不应饱供继电保护用的铁芯，在一次侧短路时不应饱

10、和，使二次侧的电流与一次侧的电流成正比例和，使二次侧的电流与一次侧的电流成正比例增加增加, , 以适应保护灵敏度的要求。以适应保护灵敏度的要求。18:44:4614零序电流互感器零序电流互感器l零序电流保护的基本原理是基于基尔霍夫电流定律：零序电流保护的基本原理是基于基尔霍夫电流定律：流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零。在线流入电路中任一节点的复电流的代数和等于零。在线路与电气设备正常的情况下，各相电流的矢量和等于路与电气设备正常的情况下，各相电流的矢量和等于零，因此，零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出，零，因此，零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出，执行元件不动作。当发生接地故障时的

11、各相电流的矢执行元件不动作。当发生接地故障时的各相电流的矢量和不为零，故障电流使零序电流互感器的环形铁芯量和不为零，故障电流使零序电流互感器的环形铁芯中产生磁通，零序电流互感器的二次侧感应电流使执中产生磁通，零序电流互感器的二次侧感应电流使执行元件动作，带动脱扣装置，切换供电网络，达到接行元件动作，带动脱扣装置，切换供电网络，达到接地故障保护的目的。地故障保护的目的。 18:44:4615电流互感器的接线形式电流互感器的接线形式一相式接线一相式接线 电流线圈通过的电流反应一次电路相应相的电流。通常用于负荷电流线圈通过的电流反应一次电路相应相的电流。通常用于负荷平衡的三相电路如低压动力线路中，供

12、测量电流、电能或接过负平衡的三相电路如低压动力线路中，供测量电流、电能或接过负荷保护装置之用。荷保护装置之用。18:44:4616l两相电流差接线两相电流差接线 这种接线适用于中性点不接地的三相三线制电路中供作电流继这种接线适用于中性点不接地的三相三线制电路中供作电流继电保护之用。由向量图可知，互感器公共线上的电流为电保护之用。由向量图可知，互感器公共线上的电流为ia-ic,其其量值为相电流的量值为相电流的 倍。倍。318:44:4617l三相星型接线三相星型接线 它由三只完全相同的电流互感器构成。此种接线方式适和于高压它由三只完全相同的电流互感器构成。此种接线方式适和于高压大电流接地系统、发

13、电机二次回落、低压三相四线制电路。采用大电流接地系统、发电机二次回落、低压三相四线制电路。采用此种接线方式，二次回路的电缆芯数较少。但由于二次绕组流过此种接线方式，二次回路的电缆芯数较少。但由于二次绕组流过的电流分别为的电流分别为IA、IB、IC，当三相负载不平衡时，则公共线中有，当三相负载不平衡时，则公共线中有电流电流IN 流过。此时，总公共线断开就会产生计量误差，因此，公流过。此时，总公共线断开就会产生计量误差，因此，公共线是不允许断开的。共线是不允许断开的。18:44:4618l两相两相V形接线形接线 也称为两相不完全星型接线。在中性点不接地的三相三线制电路也称为两相不完全星型接线。在中

14、性点不接地的三相三线制电路中，广泛用于测量三相电流、电能及作为过电流继电保护之用。中，广泛用于测量三相电流、电能及作为过电流继电保护之用。这种接线方式是根据三相交流电路中三相电流之和为零的原理构这种接线方式是根据三相交流电路中三相电流之和为零的原理构成的成的,公共线上的电流为公共线上的电流为ia+ic=-ib，反应的是，反应的是B相的相电流。相的相电流。+18:44:4619l优点：优点： （1）少使用了一个电流互感器，节约了成本。）少使用了一个电流互感器，节约了成本。 （2）在减少二次电缆芯数的情况下，取得了第三相电流。）在减少二次电缆芯数的情况下，取得了第三相电流。l缺点：缺点： （1）由

15、于只有两只电流互感器，当其中一点相性接反时，则公共）由于只有两只电流互感器，当其中一点相性接反时，则公共线中的电流变为其它两相电流的相量差，造成错误计量，且错误线中的电流变为其它两相电流的相量差，造成错误计量，且错误接线的机率较多。（所以在新装或整改时都必须对互感器的极性接线的机率较多。（所以在新装或整改时都必须对互感器的极性进行效验）。进行效验）。 （2）这种接线线方式对）这种接线线方式对A、C相接地和相间短路都可以起到很好的相接地和相间短路都可以起到很好的保护作用，可是当保护作用，可是当B相发生接地的时候，它就显的无能为力。因相发生接地的时候，它就显的无能为力。因为为B相的电流为负的相的电

16、流为负的A、C相之和。相之和。l现在公司大部分开关柜都是选用的此种接线方现在公司大部分开关柜都是选用的此种接线方式。还有一小部分比较重要的开关柜使用的是式。还有一小部分比较重要的开关柜使用的是三相星形接线。三相星形接线。18:44:462018:44:4621电流互感器在接线中应注意以下内容：电流互感器在接线中应注意以下内容： 1）电流互感器的二次侧在使用时绝对不可开路。电流互感器的二次侧在使用时绝对不可开路。 使用过程中拆卸仪表或继电器时，应事先将二次侧短路。安使用过程中拆卸仪表或继电器时，应事先将二次侧短路。安装时，接线应可靠，不允许二次侧安装熔丝；装时，接线应可靠，不允许二次侧安装熔丝；

17、 2）二次侧必须有一端接地。）二次侧必须有一端接地。 防止一、二次侧绝缘损坏，高压窜入二次侧，危及人身和设防止一、二次侧绝缘损坏，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全；备安全； 3）一次侧串接在线路中，二次侧与继电器或测量仪表串接。一次侧串接在线路中，二次侧与继电器或测量仪表串接。 4）接线时要注意其端子的极性。）接线时要注意其端子的极性。 电流互感器一、二次侧的极性端子，都用字母表明极性。按电流互感器一、二次侧的极性端子，都用字母表明极性。按照规定我国互感器和变压器的绕组端子，均采用照规定我国互感器和变压器的绕组端子，均采用“减极性减极性”标号标号法。当一次侧电流从同名端流入，则二次侧电流从同

18、名端流出。法。当一次侧电流从同名端流入，则二次侧电流从同名端流出。 18:44:4622电压互感器电压互感器l电压互感器是将一次侧的高电压按比例变为适合于仪电压互感器是将一次侧的高电压按比例变为适合于仪器、仪表和保护控制装置使用的变换设备。器、仪表和保护控制装置使用的变换设备。l电压互感器及其二次回路的重要性：电压互感器及其二次回路的重要性： 电压互感器作为一重要的一次设备在电力系统中发电压互感器作为一重要的一次设备在电力系统中发挥着重要的作用。同时，因为电压互感器是一种公用挥着重要的作用。同时，因为电压互感器是一种公用设备，无论是互感器本身出现问题或是其二次回路出设备，无论是互感器本身出现问

19、题或是其二次回路出现问题，都将给整个二次系统带来严重影响。保障电现问题，都将给整个二次系统带来严重影响。保障电压互感器及其二次回路的稳定运行至关重要。压互感器及其二次回路的稳定运行至关重要。18:44:4623（3）电压互感器的分类）电压互感器的分类 1.按照结构分类：按照结构分类： 三相三柱式三相三柱式 三相式三相式 三相五柱式三相五柱式 单相电压互感器单相电压互感器 2.按照安装位置不同按照安装位置不同 母线母线PT:测量母线电压测量母线电压 线路线路PT:测量线路电压测量线路电压 3.按照原理分类按照原理分类 电磁式电压互感器电磁式电压互感器 电容式电压互感器电容式电压互感器18:44:

20、462418:44:4625l电磁式电压互感器电磁式电压互感器 l工作原理工作原理: 电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同，可以说电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同，可以说是一个被限定结构是一个被限定结构和使用形式的特殊变压器和使用形式的特殊变压器 。l结构特点结构特点 1）容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上要求有较高的安全系数；）容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上要求有较高的安全系数； 2）电压互感器二次绕组所接仪表的电压线圈阻抗很大，正常情况下，电压）电压互感器二次绕组所接仪表的电压线圈阻抗很大，正常情况下，电压互感器在近于空载的状态下运行。互感器在近于空载的状态下运行。

21、2121NNUU18:44:4626l一次接线端子一次接线端子l高压绝缘套管高压绝缘套管l一、二次绕组，树脂浇注一、二次绕组，树脂浇注绝缘绝缘l铁心铁心l二次接线端子二次接线端子1234518:44:4627l电容式电压互感器（电容式电压互感器（CVT） 我国我国110kV及以上电力系统目前使用的电压互感器主要有电容式及以上电力系统目前使用的电压互感器主要有电容式 电压互感器电压互感器(CVT)、SF6气体绝缘电磁式电压互感器和电压电流气体绝缘电磁式电压互感器和电压电流组合式互感器。组合式互感器。CVT具有绝缘强度高、能够降低雷电冲击波头陡具有绝缘强度高、能够降低雷电冲击波头陡度、不会与系统发

22、生铁磁谐振、造价低且能兼作耦合电容器用于度、不会与系统发生铁磁谐振、造价低且能兼作耦合电容器用于电力线载波通信等优点。电力线载波通信等优点。工作原理：工作原理：电容式电压互感器实质电容式电压互感器实质上是一个电容分压器，在上是一个电容分压器，在被测装置的相和地之间接被测装置的相和地之间接 有电容有电容C1和和C2，按反比分，按反比分压，压，C2上的电压为上的电压为2C121112KUCCCUUC18:44:4628电压互感器的接线电压互感器的接线（1 1）单相接线）单相接线 该接法仅适用于测量相间电压。如果互感器一次绕组的一端该接法仅适用于测量相间电压。如果互感器一次绕组的一端接在线路上，另一

23、端接地，互感器可测量某一相对地电压。接在线路上，另一端接地，互感器可测量某一相对地电压。18:44:4629（2）VV接线接线l两个电压互感器分别接于线电压两个电压互感器分别接于线电压UAB和和UBC上，一次绕组不能接上，一次绕组不能接地，二次绕组为安全，一端接地，这种接线方式适用于中性点非地，二次绕组为安全，一端接地，这种接线方式适用于中性点非直接接地或经消弧线圈接地系统。直接接地或经消弧线圈接地系统。 1) 只用两个单相电压互感器可以得到对称的三个线电压；只用两个单相电压互感器可以得到对称的三个线电压； 2）不能测量相电压；）不能测量相电压； 3）一次绕组接入系统线电压，二次绕组电压为）一

24、次绕组接入系统线电压，二次绕组电压为100V。当继电保。当继电保护装置和测量表计只需用线电压时，可采用这种接线方式。护装置和测量表计只需用线电压时，可采用这种接线方式。18:44:4630（3）Y0Y0接线接线 由三个单相互感器一、二次侧均接成由三个单相互感器一、二次侧均接成Y Y0形，可供给要求线电形，可供给要求线电压的仪表和继电器以及要求相电压的绝缘监视电压表。由于小电压的仪表和继电器以及要求相电压的绝缘监视电压表。由于小电流接地系统在一次电路发生单相接地时，另两个完好相的相电压流接地系统在一次电路发生单相接地时，另两个完好相的相电压要升高到线电压，所以绝缘监视电压表表要按线电压选择否则在

25、要升高到线电压，所以绝缘监视电压表表要按线电压选择否则在发生单相接地时，电压表可能被烧毁。发生单相接地时，电压表可能被烧毁。18:44:4631（4）Y0/Y0/ 接线接线 用三台单相三绕组电压互感器构成用三台单相三绕组电压互感器构成Y Y0 0/Y/Y0 0 / / 接线，用于接线，用于3 3220kV220kV系统（系统（110kV110kV及以上无高压熔断器），供接入交流电网绝缘及以上无高压熔断器），供接入交流电网绝缘监视仪表和继电保护用。三相五柱式电压互感器只用于监视仪表和继电保护用。三相五柱式电压互感器只用于3 315kV15kV系统，其接线与三台单相三绕组电压互感器构成系统，其接线

26、与三台单相三绕组电压互感器构成Y Y0 0/Y/Y0 0/ / 接线基接线基本相同。本相同。 该接线方式其二次绕组用来测量相间电压和相对地电压，该接线方式其二次绕组用来测量相间电压和相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角形检测零序电压。辅助二次绕组接成开口三角形检测零序电压。18:44:4632l60kV及以下系统，一次侧一般经过隔离开关和熔断器接入高压及以下系统，一次侧一般经过隔离开关和熔断器接入高压电网。电网。l电压互感器一次侧熔断器的作用：电压互感器一次侧熔断器的作用：（1）保护电压互感器本身，当电压互感器本身故障时，熔断器迅）保护电压互感器本身，当电压互感器本身故障时，熔断器迅速熔断，防

27、止事故扩大；速熔断，防止事故扩大；（2）防止高压电网受电压互感器本身及其引线的影响。）防止高压电网受电压互感器本身及其引线的影响。l110kV及以上系统，电压互感器一次侧不装熔断器及以上系统，电压互感器一次侧不装熔断器（1）主要原因是考虑到系统灭弧问题较大，熔断器的断流容量亦）主要原因是考虑到系统灭弧问题较大，熔断器的断流容量亦很难满足要求，熔断器很难满足要求，熔断器 制造困难；制造困难；（2）这一类互感器采用单相串级式，绝缘强度高，发生事故的可）这一类互感器采用单相串级式，绝缘强度高，发生事故的可能性比较小；能性比较小；（3）110kV及以上系统，中性点一般采用直接接地，接地故障时，及以上系

28、统，中性点一般采用直接接地，接地故障时，瞬时跳闸，不会过电瞬时跳闸，不会过电 压运行。压运行。电压互感器的一次侧与二次侧电压互感器的一次侧与二次侧18:44:4633l电压互感器的二次侧：电压互感器的二次侧：（1）装设熔断器或低压断路器，当电压互感器二次侧及回路发生）装设熔断器或低压断路器，当电压互感器二次侧及回路发生故障时，能够快速熔断或切断，保证电压互感器不遭受损坏及不故障时，能够快速熔断或切断，保证电压互感器不遭受损坏及不造成保护误动。造成保护误动。（2）计量、测量二次绕组装设熔断器。）计量、测量二次绕组装设熔断器。（3）保护用二次绕组装设快速低压断路器。）保护用二次绕组装设快速低压断路器。二次熔丝熔断时，运行人员应及时更换二次熔丝。若再次熔断，则不应再更二次熔丝熔断时，运行人员应及时更换二次熔丝。若再次熔断，则不应再更换，应