第4章发电厂和变电站之开关电器(二)

1、发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 1第八章第八章 互感器互感器第八章第八章 互感器互感器第一节第一节 概述概述第二节第二节 电流互感器（电磁式）电流互感器（电磁式）第三节第三节 电压互感器（电磁式）电压互感器（电磁式）第四节第四节 电容式电压互感器电容式电压互感器第五节第五节 互感器的配置互感器的配置发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 2第八章第八章 互感器互感器第一节第一节 概述概述一、什么叫做一、什么叫做互感器互感器？ 互感器是一种测量用的设备，互感器是一种测量用的设备，是一种特殊的变压器，是用来传递信息供给测量仪器、仪表和保护、控制装置的变换器。二、

2、互感器分类二、互感器分类互感器概述互感器概述发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 3第八章第八章 互感器互感器 2、 电压互感器（缩写PT，文字符号TV） 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。 1、电流互感器（缩写CT，文字符号TA） 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护。互感器概述互感器概述发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 4第八章第八章 互感器互感器三、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。 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

3、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。 2、用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围。 例如用5A的电流表或100V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、继电器的规格统一，有利于这些设备的标准化。互感器概述互感器概述发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 5第八章第八章 互感器互感器第二节第二节 电流互感器（电磁式）电流互感器（电磁式）一、电磁式电流互感器的工作原理一、电磁式电流互感器的工作原理 1、原理： 电磁式电流互感器电磁式电流互感器eeiIIk21NeeiKNNIIk2121 若忽略励磁电流

4、，则： 发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 6第八章第八章 互感器互感器2.2.工作特点：工作特点：电磁式电流互感器电磁式电流互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 7第八章第八章 互感器互感器1）使用 二次电路开路时： N2I2 等于零，激磁磁势猛增到NlIl，铁心中磁感应强度猛增，造成铁心磁饱和。铁心饱和致使随时间变化的磁通的波形由正弦波变为平顶波，在磁通曲线过零前后磁通在短时间内从+m变为-m ，使d/dt值很大。2）为安全起见、副边绕组一端必须可靠接地。3）副边绕组不宜接过多的仪表。不使总阻抗超过允许的额定值。电磁式电流互感器电磁式电流互感器发电厂

5、电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 8第八章第八章 互感器互感器二、分类二、分类电磁式电流互感器的分类 （1）按功能：测量用电流互感器、保护用电流互感器 （2）按安装地点：户内式、户外式 （3）按安装方式：穿墙式、支持式、套管式穿 （4）按绝缘方式：干式、浇注式、油浸式 （5）按一次绕组匝数：单匝式、多匝式 （6）按变流比：单变流比、多变流比电磁式电流互感器电磁式电流互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 9第八章第八章 互感器互感器三、电磁式电流互感器的误差三、电磁式电流互感器的误差电磁式电流互感器电磁式电流互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器p

6、age 10第八章第八章 互感器互感器1 1、电流误差（比误差）、电流误差（比误差） %100%112IIIKIN%I电磁式电流互感器电磁式电流互感器 与与 在数值上和相位上都有差异，因此测量结果又误差在数值上和相位上都有差异，因此测量结果又误差1I2I 为二次电流的测量值I2乘以额定电流比 所得的值 与实际一次电流 之差，以后者的百分数表示，即：%I2IKN1INK发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 11第八章第八章 互感器互感器2 2、角误差（角差）、角误差（角差） 角误差，以旋转角误差，以旋转1801800 0的二次电流的二次电流 ，与一次电流相，与一次电流相量量 的夹

7、角表示，并规定的夹角表示，并规定 超前超前 时，时， 为正值，为正值，反之为负值反之为负值 。i1I2I2I1I电磁式电流互感器电磁式电流互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 12第八章第八章 互感器互感器四、电磁电流互感器准确度级与额定容量四、电磁电流互感器准确度级与额定容量1 1、电流互感器准确度级、电流互感器准确度级 在额定电流下所规定的最大允许电流误差的百分数来标称。标准的准确级为0.2、0.5、l、3和5级。供特殊用途的为0.2S及0.5S级。 不同准确度级的电流互感器用于不同的场合。实验室内的精密测量，要求使用0.10.2级的电流互感器。发电厂、变电所的盘式仪

8、表，可以使用0.51级的电流互感器，计费用电度表，必须0.20.5级的电流互感器。电磁式电流互感器电磁式电流互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 13第八章第八章 互感器互感器保护用电流互感器，使用场合不同，精度要求不高，但必须有足够的动、热稳定性和足够大的过电流能力。即额定10%倍数。电磁式电流互感器电磁式电流互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 14第八章第八章 互感器互感器2 2、额定容量和额定二次负荷、额定容量和额定二次负荷 额定容量Se2指电流互感器在额定二次电流Ie2和额定二次阻抗Ze2下运行时，二次绕组输出的容量。 由于电磁式电流互感器

9、的额定二次电流为标准值（5A或1A），为了便于计算，有些厂家常提供电磁式电流互感器额定二次阻抗Ze2。电磁式电流互感器电磁式电流互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 15第八章第八章 互感器互感器五、分类五、分类电磁式电流互感器的分类（1）按功能：测量用电流互感器、保护用电流互感器（2）按安装地点：户内式、户外式（3）按安装方式：穿墙式、支持式、套管式穿（4）按绝缘方式：干式、浇注式、油浸式（5）按一次绕组匝数：单匝式、多匝式（6）按变流比：单变流比、多变流比电磁式电流互感器电磁式电流互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 16第八章第八章 互感器互感

10、器六、电磁式电流互感器的接线六、电磁式电流互感器的接线电流互感器的接线形式指的是电流互感器与测量仪表或保护继电器之间的连接形式。 电磁式电流互感器电磁式电流互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 17第八章第八章 互感器互感器 （1 1）三相三完全星形接线可以准确反映三相中每一相的）三相三完全星形接线可以准确反映三相中每一相的真实电流。该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路真实电流。该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路和单相接地短路。的三相短路、两相短路和单相接地短路。 （2 2）两相两继电器不完全星形接线可以准确反映两相的）两相两继电器不完全

11、星形接线可以准确反映两相的真实电流。该接线方式应用在真实电流。该接线方式应用在6 610kV10kV中性点不接地的小电中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。 （3 3）单相接线在三相负荷平衡时，可以用单相电流反映）单相接线在三相负荷平衡时，可以用单相电流反映三相电流值，主要用于测量电路三相电流值，主要用于测量电路电磁式电流互感器电磁式电流互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 18第八章第八章 互感器互感器第三节第三节 电压互感器（电磁式）电压互感器（电磁式）一、电磁式电压互感器的工作原理一、电磁式电压互感

12、器的工作原理NeeuKNNUUK2121电磁式电压互感器电磁式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 19第八章第八章 互感器互感器电磁式电压互感器电磁式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 20第八章第八章 互感器互感器1）使用 二次电路短路时： 由于阻抗仅为电磁式互感器本身的漏阻抗，电流将会大大增加以致烧坏设备。2）为安全起见、副边绕组一端必须可靠接地。3）副边绕组不宜接过多的仪表。不使总阻抗超过允许的额定值。电磁式电压互感器电磁式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 21第八章第八章 互感器互感器二、电磁式电压互

13、感器分类二、电磁式电压互感器分类 (1)按安装地点分为户内式和户外式。(2)按相数分为单相式和三相式。 (3)按线圈数可分为双线圈和三线圈。(4)按绝缘结构可分为干式、浇注式、充气式和油浸式。 电磁式电压互感器电磁式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 22第八章第八章 互感器互感器三、电磁式电压互感器的误差三、电磁式电压互感器的误差电磁式电压互感器电磁式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 23第八章第八章 互感器互感器 由于励磁电流漏阻抗和二次负荷的影响，使由于励磁电流漏阻抗和二次负荷的影响，使 不等不等于于 。电压互感器测量结果页存在着

14、两种误差，即。电压互感器测量结果页存在着两种误差，即电压误差和角误差。电压误差和角误差。1U2U1) 1) 电压误差电压误差%100%112UUUKUu电压误差为电压互感器测出的电压电压误差为电压互感器测出的电压 与实际一次电与实际一次电压压 之差，并以实际一次电压之差，并以实际一次电压 的百分数表示，即：的百分数表示，即：2UKu1U1U电磁式电压互感器电磁式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 24第八章第八章 互感器互感器角误差，以旋转角误差，以旋转1801800 0的二次电压的二次电压 ，与一次侧电压相，与一次侧电压相量量 之间的夹角之间的夹角 表示，并规定表

15、示，并规定 超前超前 时，时， 为正值，反之为负值为正值，反之为负值 。u2U1U2U1U2) 2) 角误差角误差电磁式电压互感器电磁式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 25第八章第八章 互感器互感器四、电磁电压互感器准确度级与额定容量四、电磁电压互感器准确度级与额定容量1 1、电压互感器准确度级、电压互感器准确度级 在额定电压下所规定的最大允许电压误差的百分数来标称。标准的准确级为0.2、0.5、l、3和5级。 不同准确度级的电压互感器用于不同的场合。实验室内的精密测量，要求使用0.10.2级的电压互感器。发电厂、变电所的盘式仪表，可以使用0.51级的电流互感器

16、，计费用电度表，必须0.20.5级的电流互感器，3级电压互感器用于一般测量和某些继电保护电磁式电压互感器电磁式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 26第八章第八章 互感器互感器2 2、额定容量和额定二次负荷、额定容量和额定二次负荷 对应于每个准确级，每台电压互感器规定一个额定容量。 在功率因数为0.8(滞后)时，额定容量标准值为10、15、25、30、50、75、100、150、200、250、300、400、500VA。 电磁式电压互感器电磁式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 27第八章第八章 互感器互感器电压互感器的接线方式根据二次

17、负载的需要而定。电压互感器的接线方式根据二次负载的需要而定。电压互感器在三相系统中要测量的电压有：线电压、电压互感器在三相系统中要测量的电压有：线电压、相电压、相对地电压和单相接地是出现的零序电压。相电压、相对地电压和单相接地是出现的零序电压。为了测量这些电压，电压互感器有不同的接线方式，为了测量这些电压，电压互感器有不同的接线方式，发电厂中应用较广泛的几种接线如图所示。发电厂中应用较广泛的几种接线如图所示。五、电磁式电压互感器的接线五、电磁式电压互感器的接线电磁式电压互感器电磁式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 28第八章第八章 互感器互感器电压互感器的接线方式

18、（a）一台单相电压互感器接线 （b）V-V接线 （c）Y-Y0接线（d）三相五柱式电压互感器接线 （e）三台单相三绕组电压互感器接线电磁式电压互感器电磁式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 29第八章第八章 互感器互感器六、电磁式电压互感器的结构实例六、电磁式电压互感器的结构实例油浸电磁式电压互感器的结构油浸电磁式电压互感器的结构 油浸式电压互感器按其结构可分为普通式和串级式。 额定电压335kV油浸式电压互感器制成普通式结构，其铁芯和绕组浸在充有变压器油的油箱内，绕组通过固定在箱盖上的瓷套管引出。 电压为60kV及以上的电压互感器普遍制成串级式结构。这种结构的主要

19、特点是：绕组和铁心采用分级绝缘，以简化绝缘结构；铁心和绕组放在瓷箱中，瓷箱兼作高压出线套管和油箱。电磁式电压互感器电磁式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 30第八章第八章 互感器互感器JCCJCCl l一一110110型串级式电压互感器的结构型串级式电压互感器的结构 一个“口”字型铁心采用悬空式结构，用四根电木板支撑着。电木板下端固定在底座上。原绕组分成匝数相等的两部分，绕成圆筒式安置在上、下铁柱上。原绕组的上端为首端，下端为接地端，其中点与铁心相连，使铁心对地电位为原绕组电压的一半。电磁式电压互感器电磁式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器pa

20、ge 31第八章第八章 互感器互感器第四节第四节 电容式电压互感器电容式电压互感器一、一、 电容式电压互感器工作原理电容式电压互感器工作原理其中其中：K K分压比，分压比， U U1 1装置的相对地电压装置的相对地电压, ,改改变变C C1 1和和C C2 2的比值，可得到不同的比值，可得到不同的分压比。的分压比。 KCCUU2121利用分压原理：利用分压原理：电容式电压互感器电容式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 32第八章第八章 互感器互感器二、电容分压式电压互感器的原理接线图二、电容分压式电压互感器的原理接线图电容式电压互感器电容式电压互感器发电厂电气部分之

21、互感器发电厂电气部分之互感器page 33第八章第八章 互感器互感器 L补偿电抗，可补偿电容分压器的内阻抗 。 TV 中间变压器，将测量仪表经中间变压器TV后与分压器连接，减小分压器的输出电流以减少误差。 rd阻尼电阻，在TV付边单独设置一只线圈，接入阻尼电阻rd，用以抑制铁磁谐振过电压。 原理接线图中各元件的作用原理接线图中各元件的作用电容式电压互感器电容式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 34第八章第八章 互感器互感器 CK 补偿电容器，用来补偿电磁式电压互感器TV的磁化电流和付边负荷电流的无功分量，亦能减小测量装置的误差。 P1放电间隙，用以保护TV的原绕组

22、和补偿电抗器L，防止因受二次侧短路所产生的过电压而造成的损坏。 电容式电压互感器电容式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 35第八章第八章 互感器互感器三、电容式电压互感器的特点三、电容式电压互感器的特点 供11OkV级及以上中性点直接接地系统测量电压之用 优点：（1）除作为电压互感器用外，还可将其分压电容兼做高频载波通讯的耦合电容；（2）电容分压式电压互感器的冲击绝缘强度比电磁式电压互感器高；（3）体积小，重量轻，运行维护简单，成本低； （4）在高压配电装置中占地面积很小。（5）价格便宜，电压等级越高，效果越明显。 缺点： 误差特性和暂态特性比电磁式电压互感器差，

23、输出容量较小。电容式电压互感器电容式电压互感器发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 36第八章第八章 互感器互感器互感器配置互感器配置第五节第五节 互感器的配置互感器的配置 互感器的配置原则：互感器的配置原则： 互感器在主接线中的配置与测量仪表、同期点的选互感器在主接线中的配置与测量仪表、同期点的选择、保护和自动装置的要求以及主接线的形式有关。择、保护和自动装置的要求以及主接线的形式有关。发电厂电气部分之互感器发电厂电气部分之互感器page 37第八章第八章 互感器互感器异步电动机调速异步电动机调速 （1 1）为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出）为了满足测量和保

24、护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对于大接地短路电流系统，一般按三相配置；对于小接地感器。对于大接地短路电流系统，一般按三相配置；对于小接地短路电流系统，依具体要求按二相或三相配置。短路电流系统，依具体要求按二相或三相配置。 （2 2）对于保护用电流互感器应尽量消除主保护装置的不保护区。）对于保护用电流互感器应尽量消除主保护装置的不保护区。例如，若有两组电流互感器，且位置允许时应设在断路器两侧，例如，若有两组电流互感器，且位置允许时应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中。使断路器处于交叉保护范围之中。 （3 3）为了减轻内部故障对发电机的损伤，用于自动调整励磁装）为了减轻内部故障对发电机的损伤，用于自动调整励磁装置的电流互感器应配置在发电机定子绕组的出线侧。为便于分析置的电流互感器应配置在发电机定子绕组的出线侧。为便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量的电流互感器宜和在发