8 第6章-3 互感器原理与选择

1、第六章第六章 导体和电器设备的选择导体和电器设备的选择主要内容主要内容 电器设备选择的一般原则电器设备选择的一般原则 高压断路器和隔离开关的选择高压断路器和隔离开关的选择电流和电压互感器的原理与选择电流和电压互感器的原理与选择 电抗器的选择电抗器的选择 导体、电缆的选择导体、电缆的选择三、互感器的原理及选择三、互感器的原理及选择互感器包括电流互感器（互感器包括电流互感器（TA TA 或或CTCT）和电压互感器（和电压互感器（TVTV或或 PTPT）1 1、互感器的作用、互感器的作用（1 1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压（

2、100100V V）和小电流（和小电流（5 5A 1AA 1A），），使测量仪表和保护装置标准化、使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。（2 2）使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从）使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身安全。而保证了设备和人身安全。2 2、电磁式电流互感器、电磁式电流互感器（1 1）特点）特点 一次绕组串联在电路中，匝数很少。故一次绕组中的电流完一次绕组串联在电路中，匝数很少。故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关。

3、全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关。 二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，正常情况下，在接二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，正常情况下，在接近于短路状态下运行。近于短路状态下运行。 额定电流比额定电流比: :1221/NNIIKNNi0201221102211IIINNIINININI,（2 2）电流互感器的等值电路和相量图）电流互感器的等值电路和相量图(3)(3)电流互感器的误差电流互感器的误差定义定义电流误差： 定义定义相位差 ： 与 之间的夹角， 超前 时为正。(%)100112IIIKfii2I2I1I1I)(3440)cos(222)(%100)sin(222)(22

4、222222SNlZZSNlZZfavliavli(4)电流互感器的运行参数对误差的影响电流互感器的运行参数对误差的影响 S 、lav 为铁芯截面和磁路平均长度 铁芯磁导率 N2 二次绕组匝数Z2 Z2L 二次绕组的内阻抗和负荷阻抗/)(44. 410222222BLNIZZIEBSfNEavl磁动势方程：二次侧回路方程：电磁感应定律：铁芯及二次绕组的结构；铁芯及二次绕组的结构；二次负荷；二次负荷；铁芯磁导率铁芯磁导率I1 一次电流一次电流I I1 1的影响的影响. . I I1 1在额定值在额定值I IN N时，磁导率时，磁导率接近最大，电流误接近最大，电流误差差 和相角差和相角差 最小。最

5、小。 二次负载阻抗及功率因数对误差的影响二次负载阻抗及功率因数对误差的影响二次负载阻抗二次负载阻抗Z Z2l2l与误差成正比。与误差成正比。 22增大时增大时( (功率因数功率因数coscos22减小减小) )，电流误差，电流误差fifi增大，相角差增大，相角差ii减小。减小。 CTCT长期运行后，误差可能会加大，加接额外的仪表或继电器时，也会使长期运行后，误差可能会加大，加接额外的仪表或继电器时，也会使误差增大到不允许的程度，此时应校验，必要时应换用大截面的连接导误差增大到不允许的程度，此时应校验，必要时应换用大截面的连接导线或更换新的电流互感器。线或更换新的电流互感器。 一次绕组有电流时，

6、二次绕组不一次绕组有电流时，二次绕组不允许开路允许开路I2=0I2=0，I I0 0N N1 1= =I I1 1N N1 1 磁通磁通饱和，接近矩形波。饱和，接近矩形波。E E2 2与与d/d/dtdt成正比，二次绕组将在磁通过成正比，二次绕组将在磁通过零时，感应很高的尖顶波电势，其值可零时，感应很高的尖顶波电势，其值可达数千甚至上万伏，危及人身安全和仪达数千甚至上万伏，危及人身安全和仪表、继电器的绝缘。表、继电器的绝缘。磁感应强度骤增，会引起铁芯和绕组过热磁感应强度骤增，会引起铁芯和绕组过热在铁芯和绕组中产生剩磁，使互感器特性在铁芯和绕组中产生剩磁，使互感器特性变坏。变坏。3 3、电流互感

7、器的准确级和额定容量、电流互感器的准确级和额定容量1 1）CTCT的准确级。的准确级。 CT CT根据测量时误差的大小而划分为不同的准确级。准确级根据测量时误差的大小而划分为不同的准确级。准确级是指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最是指在规定的二次负荷范围内，一次电流为额定值时的最大大电流电流误差。误差。准确级准确级一次电流为额定一次电流为额定电流的百分值电流的百分值误差限值误差限值二次负荷变化范围二次负荷变化范围电流误差（电流误差（%）相位差（相位差（）0.210201001200.50.350.2201510（0.251）S2N0.5102010012010.750.56045

8、301102010012021.5112090603501203不规定不规定（0.51）S2N（2 2）保护型准确级）保护型准确级保护用保护用CTCT按用途分为稳态保护用（按用途分为稳态保护用（5 5P P和和1010P P）和暂态保护用和暂态保护用（TPXTPX、TPYTPY、TPZTPZ）。）。保护级的准确级以额定准确限值一次电流（额定一次电流倍保护级的准确级以额定准确限值一次电流（额定一次电流倍数，数，I I1 1/I/IN N ，也称额定准确限值系数）下的最大复合误差也称额定准确限值系数）下的最大复合误差 来标称。来标称。对保护级对保护级CTCT，主要在系统短路时工作，因此在额定一次电

9、流主要在系统短路时工作，因此在额定一次电流范围内的准确度要求不如测量级高，只相当于范围内的准确度要求不如测量级高，只相当于3 31010级，但对级，但对可能出现的短路电流范围内，则要求可能出现的短路电流范围内，则要求CTCT的最大误差不超过的最大误差不超过 10%10%。准确准确级级电流误差（电流误差（%）相位差（相位差（）复合误差（复合误差（%）在额定准确限值一次电流下在额定准确限值一次电流下在额定一次电流下在额定一次电流下5P10P1.03.060-5.010.0%3 3）额定容量）额定容量定义定义: : 指指CTCT在额定二次电流（在额定二次电流（5 5A 1AA 1A）I IN2N2和

10、额定二次阻抗和额定二次阻抗Z ZN2N2下运下运行时，二次绕组输出容量，也可用二次阻抗表示。行时，二次绕组输出容量，也可用二次阻抗表示。 由于由于CTCT的误差和二次负荷有关的误差和二次负荷有关, ,同一个同一个CTCT在不同的二次负荷下，在不同的二次负荷下，准确级不同，额定容量也不同准确级不同，额定容量也不同。如如: : S SN2N2=10VA(Z=10VA(ZN2N2=0.4=0.4欧欧) ) 当当Z Z2l2l0.40.40.4时，准确级降为时，准确级降为1 1级，对应的额定容量为级，对应的额定容量为1515VAVA（Z ZN2N2=0.6=0.6）。）。 2222NNNZIS4 4、

11、电流互感器的选择、电流互感器的选择（1 1）一次回路的额定电压和电流的选择）一次回路的额定电压和电流的选择 U UN1N1 U UNS NS I IN1N1 I Imaxmax（2 2）二次额定电流的选择）二次额定电流的选择 1 1A A，弱电系统或配电装置距离控制室较远，为减小电缆截面、提，弱电系统或配电装置距离控制室较远，为减小电缆截面、提高二次负荷能力和准确级高二次负荷能力和准确级 5 5A A，强电系统，强电系统（3 3）种类和形式的选择。）种类和形式的选择。 根据安装地点（屋内、屋外）和安装方根据安装地点（屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式）选择其形式。式（如穿墙式、支

12、持式、装入式）选择其形式。（4 4）准确级和额定容量的选择）准确级和额定容量的选择 CTCT的准确级不得低于所供测量仪表的准确级的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。 装于重要回路（如发电机、调速器、变压器、厂用馈线、出线等）中的电能表和装于重要回路（如发电机、调速器、变压器、厂用馈线、出线等）中的电能表和计费的电能表一般采用计费的电能表一般采用0.50.51 1级表，相应的互感器的准确级不应低于级表，相应的互感器的准确级不应低于0.50.5级；级； 对测量精度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和对测量精度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500500KVKV宜用宜用0.20.2

13、级；级； 供运行监视、估算电能的电能表和控制盘上仪表，一般皆用供运行监视、估算电能的电能表和控制盘上仪表，一般皆用1 11.51.5级的，相应的级的，相应的电流互感器应为电流互感器应为0.50.51 1级级 供只需估计电参数仪表的互感器可用供只需估计电参数仪表的互感器可用3 3级。级。 额定容量及二次导线允许的最小截面额定容量及二次导线允许的最小截面 CTCT二次侧所接负荷二次侧所接负荷S S2 2应不大于该准确级所规定的额定容量应不大于该准确级所规定的额定容量S S2N2N连接导线电阻接触电阻，一般取继电器电流线圈电阻仪表电流线圈电阻Lcrear0.1rrrcLrea2L2L22N2Nrrr

14、rZZISm/mm101.73mLmmS22C2导线电阻率，铜为连接导线计算长度，连接导线截面，（)rrrZL)rrrISLIScrea2NCcrea22N2NC22N铜芯控制电缆截面铜芯控制电缆截面不小于不小于1.5mm2，表计中有计费电能表计中有计费电能表时导线截面不小表时导线截面不小于于2.5mm2（5 5）热稳定和动稳定校验）热稳定和动稳定校验对外部动稳定：对外部动稳定： kQI2kNtQIK21)(shesiishesNiKI12aliFshal/1073. 15 . 0276 6、电压互感器的原理与选择、电压互感器的原理与选择（1 1）分类：电磁式）分类：电磁式 PT PT 、电容

15、分压式电容分压式PTPT电磁式电磁式PTPT：容量小，类似一台小容量的变压器：容量小，类似一台小容量的变压器, ,但结构上要求有但结构上要求有较高的安全系数；正常运行时接近于空载状态较高的安全系数；正常运行时接近于空载状态 电容式电容式PTPT：实质是一个电容分压器，为减少负荷电流的影响，：实质是一个电容分压器，为减少负荷电流的影响，可在回路中加入补偿电抗，并将测量仪表经中间变压器升压可在回路中加入补偿电抗，并将测量仪表经中间变压器升压后与分压器相连后与分压器相连（2 2）电压互感器的选择）电压互感器的选择 PT PT为与电网并联的电压变换设备，不须选择额定电流，为与电网并联的电压变换设备，不

16、须选择额定电流，PTPT不不会受到外部电网短路电流的侵袭，不须进行短路动稳定、热会受到外部电网短路电流的侵袭，不须进行短路动稳定、热稳定校验。稳定校验。PTPT的内部故障，由专用的熔断器快速切除。的内部故障，由专用的熔断器快速切除。a a、一次回路电压的选择一次回路电压的选择 0.8 0.8U UN1N1 U UNsNs1.2U1.2UN1N1b b、二次回路电压的选择二次回路电压的选择 PT PT二次侧额定电压应满足保护和测量用标准仪表的要求。二次侧额定电压应满足保护和测量用标准仪表的要求。应用应用二次绕组二次绕组电压（电压（V V）开口三角的辅助开口三角的辅助绕组电压（绕组电压（V V）一

17、台电压互一台电压互感器接线感器接线110110220220kVkV测单相对地电压测单相对地电压100100无无一台电压互一台电压互感器接线感器接线3 33535kVkV测测ACAC线电压线电压100100无无不完全星形不完全星形接线接线3 33535kVkV测测AB BCAB BC线电压线电压100100无无应用应用二次绕组电压（二次绕组电压（V V）开口三角的开口三角的辅助绕组电辅助绕组电压（压（V V）三台三台单相单相三绕三绕组电组电压互压互感器感器接线接线3 3220220kVkV可测各相可测各相电压和各电压和各线电压线电压110110500500kVkV：3 36060kVkV（单相式

18、）单相式）（三相五柱式）三相五柱式） 100100100/3100/3电容电容式电式电压互压互感器感器接线接线110110500500kVkV可测各相可测各相电压和各电压和各线电压线电压 100 10031003100c c、种类和型式选择种类和型式选择在在6 63535KVKV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式110110220220KVKV，常采用串级式电磁常采用串级式电磁PTPT；110-500KV 110-500KV ，当容量和准确级满足要求时，可采用电容式。，当容量和准确级满足要求时，可采用电容式。d d、容量和准确级的选择容量和准确级的选择

19、：先根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，尽先根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，尽量把负荷分布在各相上，然后计算各相负荷的大小，量把负荷分布在各相上，然后计算各相负荷的大小，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，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，电压互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级；电压互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级；电压互感器对应于要求准确级的额定二次容量不应小于电电压互感器对应于要求准确级的额定二次容量不应小于电压互感器二次最大相的负荷。压互感器二次最大相的负荷。 7 7、互感器在主接线中的配置原则、

20、互感器在主接线中的配置原则（1 1）电压互感器的配置）电压互感器的配置母线：除旁母外，一母线：除旁母外，一般的工作、备用母线般的工作、备用母线都装有一组电压互感都装有一组电压互感器，用于同步、测量器，用于同步、测量仪表和保护装置仪表和保护装置线路：线路：3535KVKV及以上输及以上输电线路，当对端有电电线路，当对端有电源时，为监视线路有源时，为监视线路有无电压、进行同步和无电压、进行同步和设置重合闸，需装有设置重合闸，需装有一台单相电压互感器一台单相电压互感器变压器：低压侧有时变压器：低压侧有时为满足同步或继电保为满足同步或继电保护的要求，设一组电护的要求，设一组电压互感器压互感器发电机：一

21、般装有发电机：一般装有2-32-3组电压互感器，一组供自动调节励磁装组电压互感器，一组供自动调节励磁装置（三只单相置（三只单相 双绕组）；一组供测量仪表、同步和保护装置双绕组）；一组供测量仪表、同步和保护装置使用（三相五柱式或三只单相接地专用互感器，开口三角形供使用（三相五柱式或三只单相接地专用互感器，开口三角形供发电机在未并列前检查是否接地用），当负荷太大时，可增设发电机在未并列前检查是否接地用），当负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表用。一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表用。 5 5万万KWKW及以及以上的发电机中性点常接有单相电压互感器，用于上的发电机中性点常

22、接有单相电压互感器，用于100%100%定子接地定子接地保护保护在发电机、变压器、在发电机、变压器、出线、母线分段、出线、母线分段、母联断路器、旁路母联断路器、旁路断路器等回路，均断路器等回路，均设有电流互感器。设有电流互感器。中性点直接接地系中性点直接接地系统，一般按三相配统，一般按三相配置；对中性点非直置；对中性点非直接接地的系统，依接接地的系统，依具体情况，可按二具体情况，可按二相和三相配置。相和三相配置。只有只有A A、C C相相CTCT（2 2）电流互感器的配置）电流互感器的配置对保护用电流互感器的安装地点，对保护用电流互感器的安装地点，应尽量按消除主保护的死区来设置。应尽量按消除主保护的死区来设置。如有两组电流互感器时，在位置允如有两组电流互感器时，在位置允许的情况下，应设在断路器的两侧，许的情况下