第1章互感器及其二次回路bppt课件

1、第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路机械与电气工程系机械与电气工程系王王 铭铭第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第1章 互感器及其二次回路互感器包括电压互感器互感器包括电压互感器TV/PT)和电流互感器和电流互感器(TA/CT) 作用作用接入方式接入方式变换作用变换作用电气隔离作用电气隔离作用高电压、大电流变换为标准的低电高电压、大电流变换为标准的低电压、小电流。如压、小电流。如100V，5A，1A将二次设备与一次设备隔离，保证设备人身安全将二次设备与一次设备隔离，保证设备人身安全电压互感器电压互感器 并联形式并联

2、形式电流互感器电流互感器 串联形式串联形式第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第一节第一节 电压互感器电压互感器 电压互感器是一种小型的变压器，其一次绕组并接电压互感器是一种小型的变压器，其一次绕组并接于电力系统一次回路中，其二次绕组与仪表、继电保护于电力系统一次回路中，其二次绕组与仪表、继电保护或自动装置的电压线圈并联。或自动装置的电压线圈并联。常用的电压互感器有三种：三相五柱式、三相三柱式和电容式常用的电压互感器有三种：三相五柱式、三相三柱式和电容式电压互感器。电压互感器。一、常用电压互感器一、常用电压互感器第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第一节第一节 电压

3、互感器电压互感器（一三相五柱式电压互感器（一三相五柱式电压互感器 U1U1V1V1W1W1U2U2W2W2V2V2第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第一节第一节 电压互感器电压互感器 三相五柱式电压互感器辅助二次绕组连接成开口三三相五柱式电压互感器辅助二次绕组连接成开口三角形的目的是为了构成零序电压滤过器，使角形的目的是为了构成零序电压滤过器，使mnmn端子端子上的电压与一次系统三倍零序电压成正比，即上的电压与一次系统三倍零序电压成正比，即032131)(1UnUUUnUUUUTVLLLTVWVUmn第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路特点：特点：一次绕组接成星形

4、，中性点一次绕组接成星形，中性点N1直接接地。直接接地。 主二次绕组接成星形，其引出端对外供电。主二次绕组接成星形，其引出端对外供电。 辅助二次绕组连接成开口三角形接线，形成零序电压滤过器。辅助二次绕组连接成开口三角形接线，形成零序电压滤过器。 三相五柱式电压互感器由于既能检测一次系统的相电压、线电三相五柱式电压互感器由于既能检测一次系统的相电压、线电压，又能检测零序电压，因此广泛应用在电力系统中。压，又能检测零序电压，因此广泛应用在电力系统中。第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第一节第一节 电压互感器电压互感器（二三相三柱式电压互感器（二三相三柱式电压互感器三相三柱式电压互感

5、器没有零序磁通的通路，因此三相三柱式电压互感器没有零序磁通的通路，因此中性点中性点N1不允许接地，否则，当一次系统发生单不允许接地，否则，当一次系统发生单相接地时，由于出现零序电流，致使互感器过热相接地时，由于出现零序电流，致使互感器过热，甚至烧坏。，甚至烧坏。35kV 以下以下主要应用在主要应用在35kV及及以下小电流接地的电以下小电流接地的电力系统中。力系统中。第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第一节第一节 电压互感器电压互感器（三电容式电压互感器（三电容式电压互感器应用在应用在110kV及以上中性点直接接地系统中及以上中性点直接接地系统中 ，用，用于检测相电压。于检测相电

6、压。为分压比211CCCKU1U2第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路二、电压互感器的特点二、电压互感器的特点1.1.电压互感器二次绕组的额定电压电压互感器二次绕组的额定电压当一次绕组电压等于额定值当一次绕组电压等于额定值U1NU1N时，二次主绕时，二次主绕组额定相电压为组额定相电压为 V, V,线电压为线电压为100V100V。对三相五柱式电压互感器辅助二次绕组开对三相五柱式电压互感器辅助二次绕组开口三角侧额定相电压：口三角侧额定相电压：用于用于35kV35kV及以下中性点不直接接地系统及以下中性点不直接接地系统100/3V100/3V；用于用于110kV110kV及以上中性点

7、直接接地系统为及以上中性点直接接地系统为100V100V。3/100第一节第一节 电压互感器电压互感器确定原则：当一次系统发生单相确定原则：当一次系统发生单相(A相金属性接地时，相金属性接地时，要求开口三角形绕组两端的电压为要求开口三角形绕组两端的电压为100V。 第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第一节第一节 电压互感器电压互感器35kV：相电压：相电压100/3V110kV：相电压：相电压100V主二次额定线电压主二次额定线电压100 V，额定相电压，额定相电压3/100一次额定值相电一次额定值相电压为压为:U1N第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路2.2.电

8、压互感器的变比电压互感器的变比第一节第一节 电压互感器电压互感器 电压互感器的变比等于一、二次绕组匝数比，也电压互感器的变比等于一、二次绕组匝数比，也等于一、二次额定相电压之比。等于一、二次额定相电压之比。TVnVVUnNTV3100/3100/1 （2 2110kV110kV及以上中性点直接接地系统及以上中性点直接接地系统, ,变比为变比为VVUnNTV100/3100/1 对三相五柱式对三相五柱式TV,TV,其变比其变比 有两种情况：有两种情况：(1) 35kV(1) 35kV及以下中性点不直接接地系统及以下中性点不直接接地系统, ,变比为变比为NNTVUUn2121 第一章第一章 互感器

9、及其二次回路互感器及其二次回路 3.电压互感器正常运行时近似空载状态电压互感器正常运行时近似空载状态 并接在电压互感器二次绕组上的二次负载，并接在电压互感器二次绕组上的二次负载，是测量仪表、继电保护及自动装置的电压线圈，是测量仪表、继电保护及自动装置的电压线圈，导线较细，阻抗较大，负载电流很小。所以电压导线较细，阻抗较大，负载电流很小。所以电压互感器正常运行时近似于空载运行。互感器正常运行时近似于空载运行。第一节第一节 电压互感器电压互感器从互感器从互感器角度角度从负载角从负载角度度4.电压互感器二次侧不允许短路电压互感器二次侧不允许短路 由于电压互感器内阻抗很小，由于电压互感器内阻抗很小，若

10、二次回路短路时，会出现危险若二次回路短路时，会出现危险的过电流，将损坏二次设备和危的过电流，将损坏二次设备和危及人身安全。及人身安全。第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路三、电压互感器的极性及接线方式三、电压互感器的极性及接线方式（一电压互感器的极性（一电压互感器的极性 电压互感器的极性端采用减极性法标注；电压互感器的极性端采用减极性法标注； 同名端表示在某一瞬间，两端子同时达到最高或最同名端表示在某一瞬间，两端子同时达到最高或最低电位；低电位； 电压互感器带上负载后，一、二次电流电压互感器带上负载后，一、二次电流方向是方向是“头进头出头进头出” ” 。第一节第一节 电压互感器电

11、压互感器第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第一节第一节 电压互感器电压互感器（二电压互感器的接线方式（二电压互感器的接线方式35kV：相电压：相电压100/3V110kV：相电压：相电压100V第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第一节第一节 电压互感器电压互感器 一次系统发生接地故障时，开口三角形电一次系统发生接地故障时，开口三角形电压与故障点的位置、故障类型及电压互感压与故障点的位置、故障类型及电压互感器的变比有关。器的变比有关。 下面分两种情况介绍一次系统发生单相下面分两种情况介绍一次系统发生单相L1相金属性接地时相金属性接地时Umn的大小。的大小。第一章第

12、一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第一节第一节 电压互感器电压互感器（135kV及以下中性点不直接接地及以下中性点不直接接地系统系统 故障相对地电压为零；非故障相对故障相对地电压为零；非故障相对地电压升高为线电压；地电压升高为线电压；有效值为：有效值为：)(1)(1)1 (3)1 (2)1 (3)1 (2)1 (1LLTVLLLTVmnUUnUUUnU第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第一节第一节 电压互感器电压互感器（2110kV及以上中性点直接接地系统及以上中性点直接接地系统 故障相对地电压为零；非故障相对地电压的大小故障相对地电压为零；非故障相对地电压的大小和相位

13、保持不变。和相位保持不变。)(1)(1)1(3)1(2)1(3)1(2)1(1LLTVLLLTVmnUUnUUUnU有效值为：有效值为：VUnULTVmn10012第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第一节第一节 电压互感器电压互感器由以上的分析可知：由以上的分析可知： 当一次系统发生单相当一次系统发生单相(L1相金属性接地相金属性接地时，两种情况下开口三角形绕组两端的电时，两种情况下开口三角形绕组两端的电压均为压均为100V。 第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路一、对电压互感器二次回路的要求一、对电压互感器二次回路的要求（1 1电压互感器的接线方式应满足测量仪表

14、、电压互感器的接线方式应满足测量仪表、远动装置、继电保护和自动装置检测回路远动装置、继电保护和自动装置检测回路的具体要求。的具体要求。（2 2应装设短路保护。应装设短路保护。（3 3应有一个可靠的接地点。应有一个可靠的接地点。（4 4应有防止从二次回路向一次回路反馈电应有防止从二次回路向一次回路反馈电压的措施。压的措施。（5 5对于双母线上的电压互感器，应有可靠对于双母线上的电压互感器，应有可靠的二次切换回路。的二次切换回路。第二节第二节 电压互感器二次回路电压互感器二次回路第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路二、电压互感器二次回路的短路保护二、电压互感器二次回路的短路保护电压互

15、感器内阻很小，当其电压互感器内阻很小，当其二次回路发生短路故障时，二次回路发生短路故障时，会产生很大的短路电流，将会产生很大的短路电流，将损坏二次绕组，危及二次设损坏二次绕组，危及二次设备及人身安全，所以电压互备及人身安全，所以电压互感器不允许短路，且必须在感器不允许短路，且必须在二次侧装设短路保护设备。二次侧装设短路保护设备。 第二节第二节 电压互感器二次回路电压互感器二次回路设置短路保护的原因：设置短路保护的原因：第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路二、电压互感器二次回路的短路保护二、电压互感器二次回路的短路保护保护设备保护设备熔断器熔断器自动开关自动开关一般用于一般用于35

16、kV及以下电网及以下电网一般用于一般用于110kV及以上电网及以上电网第二节第二节 电压互感器二次回路电压互感器二次回路设置短路保护的方法：设置短路保护的方法：第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路设置接地的目的设置接地的目的防止一次绕组与二次绕组间的绝防止一次绕组与二次绕组间的绝缘损坏后，一次侧高电压窜入二缘损坏后，一次侧高电压窜入二次侧，危及人身和设备安全，须次侧，危及人身和设备安全，须设置安全接地点。设置安全接地点。 接地方式的种类接地方式的种类V相接地相接地:一般用于一般用于35kV及以下电及以下电网网中性点接地中性点接地:一般用于一般用于110kV及以及以上电网上电网三、

17、电压互感器二次回路的安全接地三、电压互感器二次回路的安全接地第二节第二节 电压互感器二次回路电压互感器二次回路第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路短路保短路保护设备护设备 配置配置接地保接地保护设备护设备 配置配置隔离开隔离开关辅助关辅助触点触点35KV110KV辅助二次绕组回路中不装设熔断器。辅助二次绕组回路中不装设熔断器。缘由：正常运行时不起作用；而若熔断缘由：正常运行时不起作用；而若熔断器熔断未被发现，当一次系统接地故障时器熔断未被发现，当一次系统接地故障时反而会使接地继电器拒绝动作。反而会使接地继电器拒绝动作。第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路1 1、安全

18、接地：、安全接地：V V相接地，设在相接地，设在FU2FU2之后。之后。2 2、击穿保险器、击穿保险器F F的作用。的作用。3 3、电压互感器隔离开关辅助常、电压互感器隔离开关辅助常开接点开接点QS1QS1的作用。的作用。隔离开关隔离开关辅助触点辅助触点第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路接地继电器接地继电器信号继电器信号继电器母线电压小母线电压小母线母线预告音响信预告音响信号小母线号小母线-700“掉牌未复归掉牌未复归光字牌光字牌第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路三、三、110kV110kV及以上系统电压互感器的二次回路及以上系统电压互感器的二次回路SM：LW2

19、-5.5/F4-X触点盒型式触点盒型式55触点号触点号1-22-31-45-66-75-8位置位置UVVWWU1 1、短路保护：自动空气开关、短路保护：自动空气开关2 2、安全接地：、安全接地：N N点接地点接地第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路缘由：为防止短路保护缘由：为防止短路保护动作或电压互感器二次动作或电压互感器二次回路断线时，引起距离回路断线时，引起距离保护误动，需装设电压保护误动，需装设电压回路断线信号装置。回路断线信号装置。 四、电压互感器二次回路断线信号装置四、电压互感器二次回路断线信号装置( (后续后续) )第二节第二节 电压互感器二次回路电压互感器二次回路N

20、 第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第二节第二节 电压互感器二次回路电压互感器二次回路第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路四、电压互感器二次回路断线信号装置四、电压互感器二次回路断线信号装置第二节第二节 电压互感器二次回路电压互感器二次回路正常运行时：正常运行时： N与与N等电位，辅助二次绕等电位，辅助二次绕组回路电压也为零，断线信号继电器组回路电压也为零，断线信号继电器K不动不动作。作。一相或两相断线时：一相或两相断线时：N与与N间出现零序电压，间出现零序电压，辅助二次绕组回路电压仍为零，辅助二次绕组回路电压仍为零，K动作。动作。一次系统接地故障时：一次系统接地

21、故障时： N与与N间出现零序电间出现零序电压，辅助二次绕组回路也出现零序电压，压，辅助二次绕组回路也出现零序电压，K不动作。不动作。三相断线时：由于有三相断线时：由于有C的存在，的存在， N与与N间出间出现电压，辅助二次绕组回路电压仍为零，现电压，辅助二次绕组回路电压仍为零，K动作。动作。 第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路三、三、110kV110kV及以上系统电压互感器的二次回路及以上系统电压互感器的二次回路1 1、短路保护：自动空气开关、短路保护：自动空气开关2 2、安全接地：、安全接地：N N点接地点接地3 3、QS1QS1辅助接点的设置辅助接点的设置4 4、辅助二次绕组

22、小母线的作用、辅助二次绕组小母线的作用5 5、转换开关、转换开关SMSM的作用的作用6 6、中线无断点、某相并电容、中线无断点、某相并电容第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路双母线上电气元件的二次电压的切换双母线上电气元件的二次电压的切换第二节第二节 电压互感器二次回路电压互感器二次回路五、电压互感器二次电压切换电路五、电压互感器二次电压切换电路准绳准绳随同一次回路进行切换随同一次回路进行切换方式方式利用隔离开利用隔离开关辅助触点关辅助触点和中间继电和中间继电器实现器实现出线在出线在母，母，QS1闭合，闭合，K1闭合，闭合，保护及测量仪表接在保护及测量仪表接在组小母线组小母线出线

23、在出线在 母，母， QS2 闭合，闭合，K2闭合，闭合，保护及测量仪表接在保护及测量仪表接在组小母线组小母线母检修母检修第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路 电流互感器是一种小型的变流器，它能够将一电流互感器是一种小型的变流器，它能够将一次回路的大电流变为二次回路的小电流并规范为标准次回路的大电流变为二次回路的小电流并规范为标准值，其一次绕组串接于电力系统的一次回路中，二次值，其一次绕组串接于电力系统的一次回路中，二次绕组与仪表、继电保护或自动装置的电流线圈相串联绕组与仪表、继电保护或自动装置的电流线圈相串联。第三节第三节 电流互感器电流互感器(TA/CT)第一章第一章 互感器及

24、其二次回路互感器及其二次回路一、电流互感器的结构一、电流互感器的结构单匝单铁芯、多匝单铁芯、多匝双铁芯电流互单匝单铁芯、多匝单铁芯、多匝双铁芯电流互感器。感器。第三节第三节 电流互感器电流互感器(TA/CT)第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路 零序电流互感器零序电流互感器0 kI正常运行或对称短路时：正常运行或对称短路时：当一次系统发生单相接当一次系统发生单相接地或不对称故障时：地或不对称故障时： KK0 kI第三节第三节 电流互感器电流互感器(TA/CT)032131)(1InIIInITALLLTAk第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路二、电流互感器的特点二、

25、电流互感器的特点1.1.电流互感器二次绕组的额定电流电流互感器二次绕组的额定电流 当一次绕组流过额定电流时，二次绕组当一次绕组流过额定电流时，二次绕组的额定相电流为的额定相电流为5A5A、1A1A或或0.5A0.5A。2.2.电流互感器正常运行时接近短路状态电流互感器正常运行时接近短路状态 串接在电流互感器二次绕组上的负载，串接在电流互感器二次绕组上的负载，是测量仪表、继电保护和自动装置的电流是测量仪表、继电保护和自动装置的电流线圈，导线较粗，阻抗较小，则二次绕组线圈，导线较粗，阻抗较小，则二次绕组的端电压较低，相当于短路状态。的端电压较低，相当于短路状态。第三节第三节 电流互感器电流互感器(

26、TA/CT)从负载角从负载角度度第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路二、电流互感器的特点二、电流互感器的特点3.3.电流互感器二次侧不允许开路电流互感器二次侧不允许开路 电流互感器正常运行时，二次电流有电流互感器正常运行时，二次电流有去磁作用，使合成磁动势很去磁作用，使合成磁动势很( ( ) )。当二次侧开路时，二次电流的去磁作。当二次侧开路时，二次电流的去磁作用立即消失，一次电流完全变成了激磁用立即消失，一次电流完全变成了激磁电流，使合成磁动势突然增大。这时，电流，使合成磁动势突然增大。这时，在二次侧感应出数百伏至数千伏的高电在二次侧感应出数百伏至数千伏的高电压，危及二次设备及

27、人身安全。所以，压，危及二次设备及人身安全。所以，运行中的电流互感器严禁二次回路开路运行中的电流互感器严禁二次回路开路。第三节第三节 电流互感器电流互感器(TA/CT)从互感器从互感器角度角度102211NININI 第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路二、电流互感器的特点二、电流互感器的特点4.4.电流互感器的变比电流互感器的变比 电流互感器的变比等于一、二次额定相电流之比，电流互感器的变比等于一、二次额定相电流之比，并与一、二次绕组匝数成反比。并与一、二次绕组匝数成反比。第三节第三节 电流互感器电流互感器(TA/CT)NNTAIIn2112相电流相电流第一章第一章 互感器及其

28、二次回路互感器及其二次回路三、电流互感器的极性及接线方式三、电流互感器的极性及接线方式（一电流互感器的极性（一电流互感器的极性第三节第三节 电流互感器电流互感器(TA/CT) 电流互感器极性端标注电流互感器极性端标注的方法和符号如图的方法和符号如图1-13，即即“头进头出头进头出”。 按图中标按图中标注电流正方向时，在忽略注电流正方向时，在忽略电流互感器相位差的情况电流互感器相位差的情况下，一次电流与二次电流下，一次电流与二次电流相位相同。如图相位相同。如图b）。）。 H1H2K1K2K(a)(b)1I2I2I1I图图1-13 电流互感器的极性标注电流互感器的极性标注(a) 极性标注极性标注

29、（b电流相量图电流相量图第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第三节第三节 电流互感器电流互感器(TA/CT)三、电流互感器的极性及接线方式三、电流互感器的极性及接线方式（二电流互感器的接线方式（二电流互感器的接线方式 单相接线单相接线 两相电流差接线两相电流差接线 三相星形接线三相星形接线 两相两相V形形(不完全星形接线不完全星形接线 三相三角形接线三相三角形接线 三相零序接线三相零序接线第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路特点：特点：接线系数接线系数kcokco等于等于1 1；能反映各种类型短路故障。能反映各种类型短路故障。可用于测量回路和保护回路。可用于测量回路

30、和保护回路。第三节第三节 电流互感器电流互感器(TA/CT)三、电流互感器的极性及接线方式三、电流互感器的极性及接线方式（二电流互感器的接线方式（二电流互感器的接线方式1.三相星形接线方式三相星形接线方式 负载电流负载电流 二次绕组电流二次绕组电流Koc=第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路特点：特点：接线系数等于接线系数等于1 1；三相电流对称时，在三相电流对称时，在N N与与N N的连接线中流过的连接线中流过-V -V ；不能完整反映单相接地故不能完整反映单相接地故障；障；可用于测量回路和保护回可用于测量回路和保护回路。路。第三节第三节 电流互感器电流互感器(TA/CT)（二

31、电流互感器的接线方式（二电流互感器的接线方式 2.两相两相V形形(不完全星形接线方式不完全星形接线方式第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路vv第三节第三节 电流互感器电流互感器(TA/CT)（二电流互感器的接线方式（二电流互感器的接线方式 3.三相三角形接线方式三相三角形接线方式第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路 正常运行时，流过每相负载的电流是两相电流的正常运行时，流过每相负载的电流是两相电流的相量差，即相量差，即特点：特点：流过每相负载的电流等于相电流的流过每相负载的电流等于相电流的 倍，因此接线倍，因此接线系数等于系数等于 ；能反映各种类型短路故障；能反映各

32、种类型短路故障；主要用于保护回路。主要用于保护回路。 33第三节第三节 电流互感器电流互感器(TA/CT)3.三相三角形接线方式三相三角形接线方式UWKWVKVUKIIIIIIIII 321第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路4.4.三相零序接线方式三相零序接线方式正常运行或对称短路时，二次正常运行或对称短路时，二次负载电流为负载电流为当一次系统发生接地短路时，二次当一次系统发生接地短路时，二次负载电流为负载电流为第三节第三节 电流互感器电流互感器(TA/CT)032131)(1InIIInITALLLTAk0 kI0 kI主要用于继电保护及自动装置回路，测量仪表回路一般不用。主

33、要用于继电保护及自动装置回路，测量仪表回路一般不用。第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路四、电流互感器的误差、准确度等级及四、电流互感器的误差、准确度等级及10%10%误差曲线误差曲线1.1.误差误差电流互感器的误差包括相角误差电流互感器的误差包括相角误差( () )和电流误差和电流误差(%)(%)。2. 2. 准确度等级准确度等级 电流互感器的准确度等级是指在规定的二次负载范电流互感器的准确度等级是指在规定的二次负载范围内，一次电流为额定值时，电流误差的最大值，用围内，一次电流为额定值时，电流误差的最大值，用百分数百分数“%”“%”表示。表示。第三节第三节 电流互感器电流互感器(TA/CT)%100112 IIInITA第一章第一章 互感器及其二次回路互感器及其二次回路第三节第三节 电流互感器电流互感器(TA/CT)2. 准确度