发电厂电气部分互感器的原理与选择

§6.3互感器的原理与选择互感器的作用将一次侧的高电压、大电流转变成二次侧标准的低电压（100V）、小电流（5A），使测量仪表标准化、小型化。将一次系统同二次设备（仪表、保护）隔开，以保护人身安全。互感器的类型电流互感器电磁式电流互感器电压互感器电磁式电压互感器电容式电压互感器一、电磁式电流互感器电磁式电流互感器的工作原理和变压器相似。电磁式电流互感器的特点是：一次绕组串联在电路中且匝数很少，而二次绕组匝数多。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.工作原理一、电磁式电流互感器1.工作原理一、电磁式电流互感器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.误差及影响因素电流误差：相位误差：一、电磁式电流互感器影响误差的因素：2.误差及影响因素一、电磁式电流互感器影响误差的因素：2.误差及影响因素一、电磁式电流互感器影响误差的因素：2.误差及影响因素一、电磁式电流互感器准确级：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。3.准确级和额定容量准确级一次电流为额定电流的百分数(%)误差限值二次负荷变化范围电流误差(%)相位差(´)0.21020100~120±0.5±0.35±0.2±20±15±10(0.25~1)S2N0.51020100~120±1±0.75±0.5±60±45±3011020100~120±0.2±1.5±1±120±90±60一、电磁式式电流互感感器额定容量：：3.准确确级和额定定容量S2N是指在额定定二次电流流I2N和额定二次次阻抗Z2N下运行时，，二次绕组组输出的容容量，S2N=I2N2Z2N。两点说明：：由于二次电电流为标准准值，所以以S2N常用Z2N表示。由于误差与与二次负荷荷有关，所所以同一台台电流互感感器使用在在不同准确确级时，会会有不同的的额定容量量。一、电磁磁式电流流互感器器按安装地地点分：：户内型户外型按结构分分：单匝式：：贯穿式式、母线线式多匝式：：线圈式式、“8”字型型、U字字型4.分分类一、电磁磁式电流流互感器器按安装方方式分：：穿墙式支持式装入式4.分分类按绝缘方方式分：：干式：用用绝缘胶胶绝缘，，适用于于低电压压浇注式：：用环氧氧树脂绝绝缘，适适用于10~35kV油浸式：：用油绝绝缘，适适用于35kV以上一、电磁磁式电流流互感器器ABCAABCAAAABCAWh5.接接线单相接线线星形接线线不完完全全星星形形接接线线一、、电电磁磁式式电电流流互互感感器器种类类和和型型式式的的选选择择：：根据据安安装装地地点点（（如如屋屋内内、、屋屋外外））和和安安装装方方式式（（如如穿穿墙墙式式、、支支持持式式、、装装入入式式等等））选选择择型型式式。。当一一次次电电流流较较小小时时（（在在400A及及以以下下））时时，，宜宜优优先先选选用用一一次次绕绕组组多多匝匝式式，，以以提提高高准准确确度度；；当采采用用弱弱电电控控制制或或配配电电装装置置距距离离控控制制室室较较远远时时，，二二次次额额定定电电流流应应尽尽量量采采用用1A，，而而强强电电用用5A。。一次次回回路路额额定定电电压压和和电电流流的的选选择择：：UN≥UNs，I1N≥Imax。I1N应尽尽可可能能与与最最大大工工作作电电流流接接近近。。6.选选择一、电磁磁式电流流互感器器准确级和和额定容容量的选选择：为保证测测量仪表表的准确确度，电电流互感感器的准准确级不不得低于于所供测测量仪表表的准确确级。当所供仪仪表要求求不同准准确级时时，应按按相应最最高级别别来确定定电流互互感器的的准确级级。互感器按按选定准准确级所所规定的的额定容容量S2N应大于或或等于二二次侧所所接负荷荷I2N2Z2L，即S2N≥I2N2Z2L。6.选选择一、电磁磁式电流流互感器器热稳定和和动稳定定校验：：对本身带带有一次次回路导导体的电电流互感感器进行行热稳定定校验。。电流互互感器热热稳定能能力常以以1s允允许通通过的热热稳定电电流It或一次额额定电流流I1N的倍数Kt来表示，，热稳定定校验式式为It2≥Qk或(KtI1N)2≥Qk。动稳定校校验包括括由同一一相的电电流相互互作用产产生的内内部电动动力校验验，以及及不同相相的电流流相互作作用产生生的外部部电动力力校验。。6.选选择二、电压压互感器器目前电力力系统广广泛应用用的电压压互感器器主要有有两种：：电磁式电容分压压式(一)电电磁式式电压互互感器电磁式电电压互感感器的工工作原理理和变压压器相似似。电磁式电电压互感感器的特特点是：：一次绕组组并联在在电路中中且匝数数多，而而二次绕绕组匝数数少。二次绕组组所接负负载均并并联且阻阻抗大，，二次侧侧近似于于开路或或空载。。1.工作作原理(一)电电磁式电压压互感器1.工作作原理(一)电电磁式电压压互感器由于电压互互感器存在在励磁电流流和内阻抗抗，使得测测量结果的的大小和相相位都有误误差。通常常用电压误误差和相位位误差表示示。2.误差差及影响因因素电压误差：：相位误差：：(一)电电磁式电压压互感器影响误差的的因素：2.误差差及影响因因素(一)电电磁式电压压互感器准确级：在规定的一一次电压和和二次负荷荷变化范围围内，负荷荷功率因数数为额定值值时，电压压误差的最最大误差。。3.准确确级和额定定容量准确级误差限值一次电压变化范围频率、功率因数及二次负荷变化范围电压误差(%)相位差(´)0.20.513±0.2±0.5±1.0±3.0±10±20±40不规定(0.8~1.2)UN1(0.25~1)SN2cosj2=0.8f=fN3P6P±3.0±6.0±120±240(0.05~1)UN1(一)电电磁式电压压互感器额定容量：：3.准确确级和额定定容量由于误差与与二次负荷荷有关，所所以同一台台电压互感感器对应于于不同的准准确级便有有不同的容容量。额定容量：：对应于最最高准确级级的容量。。最大容量：：按照在最最高工作电电压下长期期工作容许许发热条件件所规定的的容量。(一)电电磁式电压压互感器按安装地点点分：户内型户外型按相数分：：单相：35kV及以以上三相：35kV以以下（三相相五柱式））4.分类类(一)电电磁式电压压互感器ABC4.分类类(一)电电磁式电压压互感器按绝缘方式式分：浇注式：用用环氧树脂脂绝缘，3-35kV油浸式：用用油绝缘，，110kV及以上上按结构分：：普通式：同同变压器，，3-35kV串级式：采采用分级绝绝缘，110kV及以上4.分类类按绕组数分分：双绕组三绕组(二)电电容式电压压互感器实质上是一一个电容分分压器1.工作作原理abC1C2当a、b间间接上负荷荷时，由于于C1、C2有内阻压降降，使UC2小于电容分分压值，而而且负荷电电流越大，，误差越大大。当a、b间间开路时，，按反比分分压，有~abZia’b’L(二)电电容式电压压互感器实质上是一一个电容分分压器1.工作作原理abC1C2a’b’LTVZ2L实际上，由由于电容器器有损耗、、电抗器有有电阻，使使内阻不可可能为零，，因此负荷荷变化时，，还会有误误差产生。。减小分压器器的输出电电流，可减减小误差，，故将测量量仪表(Z2L)经中间变变压器TV升压后与与分压器连连接。(二)电电容式电压压互感器2.过电电压①二次侧短路路引起的过过电流和过过电压所以应加放放电间隙F。(二)电电容式电压压互感器2.过电电压②铁磁谐谐振过电压压由于电容式式电压互感感器是由电电容和非线线性电抗所所构成，当当受到二次次侧短路、、断开等冲冲击瞬变作作用时，由由于非线性性电抗的饱饱和，可能能激发产生生次谐波铁铁磁谐振。。抑制方法是是装设阻尼尼电阻rd（谐振时时自动投入入）。(二)电电容式电压压互感器优点：制造简单，，重量轻，，成本低，，电压等级级越高越明明显；分压电容兼兼作载波通通讯的耦合合电容。缺点：输出容量小小；误差比电磁磁式大，且且受频率的的影响；暂态特性不不如电磁式式PT好。。3.特点点(三)电电压互感器器的接线110~220kV3~35kV3~20kV用一台单相相电压互感器器测量相电压压用一台单相相电压互感器器测量相间电电压用两台单相相电压压互互感感器器接成成不不完完全全星星形形测测量量各各相相间间电电压压(三三)电电压压互互感感器器的的接接线线3~220kV110~500kV用三三台台单单相相三三绕绕组组电电压压互互感感器器构成成YN,yn,d0接接线线电容容式式电电压压互互感感器器接接线线(四四)电电压压互互感感器器的的选选择择种类类和和型型式式的的选选择择：：1)在在6~35kV屋屋内内配配电电装装置置中中，，一一般般采采用用油油浸浸式式或或浇浇注注式式电电压压互互感感器器；；110~220kV配配电电装装置置特特别别是是母母线线上上装装设设的的电电压压互互感感器器，，通通常常采采用用串串级级式式电电磁磁式式电电压压互互感感器器；；当当容容量量和和准准确确级级满满足足要要求求时时，，通通常常多多在在出出线线上上采采用用电电容容式式电电压压互互感感器器。。2)在500kV配电装装置中，配配置有双套套主保护，，并考虑到到后备保护护、自动装装置和测量量的要求，，电压互感感器应具有有三个二次次绕组，即即两个主二二次绕组和和一个辅助助二次绕组组。3)为节节省投资，，在20kV及以下下配电装置置中，可选选用三相式式电压互感感器（选用用三相五柱柱式，而不不是三相三三柱式）。。4)用用于于接接入入精精度度要要求求较较高高的的计计费费电电能能表表时时，，不不宜宜采采用用三三相相式式电电压压互互感感器器。。根据据装装设设地地点点和和使使用用条条件件选选择择种种类类和和型型式式。。(四四)电电压压互互感感器器的的选选择择一次次额额定定电电压压和和二二次次额额定定电电压压的的选选择择：：3~35kV电电压互感感器一般般经隔离离开关和和熔断器器接入高高压电网网。110kV及以以上的互互感器可可靠性较较高，电电压互感感器只经经过隔离离开关与与电网连连接。电压互感感器一次次绕组额额定电压压U1N，应根据据互感器器的接线线方式来来确定其其相电压压或相间间电压。。常用接接线有：：1)用用一台单单相电压压互感器器测量相相对地电电压或相相间电压压；2)用用三台单单相或三三相式电电压互感感器测量量相间电电压或相相对地电电压；3)用用两台单单相电压压互感器器接成不不完全星星形测量量两个相相间电压压。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/(四)电电压互互感器的的选择容量和准准确级的的选择：：根据仪表表和继电电器的接接线要求求，选择择电压互互感器的的接线方方式，并并尽可能能将负荷荷均匀分分布在各各相上，，然后计计算各相相负荷大大小，按按照所接接仪表的的准确级级和容量量，选择择互感器器的准确确级和额额定容量量。三、互感感器在主主接线中中配置原原则互感器在在主接线线中的配配置与测测量仪表表、同步步点的选选择、保保护和自自动装置置的要求求以及主主接线的的形式有有关。互感器的的配置包包括：电压互感感器的配配置；电流互感感器的配配置。图6-14为发发电厂中中互感器器配置示示例。1.电电压互感感器的配配置除旁路母母线外，，一般工工作及备备用母线线都装有有一组电电压互感感器，用用于同步步、测量量仪表和和保护装装置。旁路母线线上是否否装设电电压互感感器要根根据出线线同期方方式而定定。(1)母母线1.电电压互感感器的配配置35kV及及以上输输电线路路，当对对端有电电源时，，装有一一台单相相电压互互感器，，用于监监视线路路有无电电压、进进行同步步和设置置重合闸闸。(2)线线路1.电电压互感感器的配配置一般装2~3组电电压互感感器。一组供自自动调节节励磁装装置，采采用三只只单相、、双绕组组互感器器。另一组供供测量仪仪表、同同期和保保护装置置使用，，采用三三相五柱柱式或三三只单相相接地专专用互感感器。(3)发发电机机1.电电压互感感器的配配置当互感器器负荷太太大时，，可增设设一组不不完全星星形连接接的互感感器，专专供测量量仪表用用。(3)发发电机机大、中型型发电机机中性点点常接有有单相电电压互感感器，用用于100%定子子接地保保护。1.电电压压互感感器的的配置置变压器器低压压侧有有时为为了满满足同同期或或继电电保护护的要要求，，设有有一组组电压压互感感器。。(4)变变压器器2.电电流流互感感器的的配置置对于中中性点点接地地系统统，一一般按按三相相配置置；对于中中性点点非接接地系系统，，依具具体情情况按按二相相或三三相配配置(1)为为了满满足测测量和和保护护装置置的需需要，，在发发电机机、变变压器器、出出线、、母线线分段段及母母联断断路器器、旁旁路断断路器器等回回路中中均设设有电电流互互感器器。2.电电流流互感感器的的配置置如有两两组电电流互互感器器，应应尽可可能设设在断断路器器两侧侧，使使断路路器处处于交交叉保保护范范围之之中。。(2)保保护用用电流流互感感器的的装设设地点点，应应按尽尽量消消除主主保护护装置置的