发电厂电气部分 第5章 互感器

第5章互感器1．互感器的概念：将电路中的大电流变为小电流（5A或1A），将高电压为低电压（100V或

V）的电气设备，作为测量仪表和继电器的交流电源。2．互感器的分类：（1）电流互感器（2）电压互感器3．互感器的接线：VWA负荷CTPT5.1互感器的作用（1）给测量仪表和继电器等二次设备供电，且能够使其标准化和小型化。（2）能够采用低压小截面控制电缆，实现远距离的测量和控制。（3）当一次电路发生短路时，能够保护测量仪表和继电器的电流线圈免受大电流的损害。（4）能使二次设备与一次侧高压装置在电气方面隔离，以保证工作人员的安全。且互感器二次侧均接地，从而保证设备和人身安全。

电流互感器与电压互感器接入电网的方式、匝数比（）及二次负载阻抗的不同，具有不同的工作特性。5.2互感器的工作特性5.2.1电流互感器的工作特性①一次侧绕组串联在一次侧电路中，匝数很少，阻抗很小，故一次侧电流是被测电路的负荷电流，与二次侧电流无关。②二次侧绕组与测量仪表的电流线圈串联，匝数是一次绕组的很多倍。③测量仪表和保护装置的电流线圈阻抗很小，正常运行时，电流互感器接近于短路状态运行。④电流互感器运行时不允许二次侧绕组开路。否则会在开路的两端产生高电压，危及人身安全或使电流互感器发热损坏。（1）一次绕组与被侧电路并联；（2）二次绕组与测量仪表和保护装置的电压线圈并联；（3）二次侧负荷比较恒定，正常情况近于开路状态；（4）电压互感器二次侧不允许短路。5.2.2电压互感器的工作特性1．工作原理（1）工作原理与变压器相似，按电磁感应原理工作。（2）额定电流比：Ki＝。式中，N1——一次侧绕组匝数；N2——二次侧绕组匝数；K——匝数比。等值电路图相量图5.3电流互感器2．电流互感器的误差及影响误差的因素（1）误差1）电流误差：

以电流互感器测出的电流KiI2和实际电流I1之差，对实际电流I1的百分比表示。2）角误差δi：

以旋转1800的二次侧电流相量与一次侧电流相量的夹角δi表示。并规定旋转后二次侧电流相量超过一次侧电流相量时，δi为正，反之为负。1）一次侧电流I1。I1在额定值附近，ΔI％和δi均小，过大过小都会增大误差。2）铁芯质量和结构尺寸对误差的影响。减小磁路长度，增大铁芯截面，选用导磁率μ高的电工钢，可以减小误差。3）二次侧负荷阻抗及功率因数对误差的影响。当一次侧电流不变，增加二次侧负荷阻抗会增大电流和角误差。当功角增加时，电流误差增大而角误差减小；当功角减小时，电流误差减小而角误差增大。必须把二次侧负荷的阻抗及功率因数限制在相应的范围之内。

（3）影响误差的因素（1）电流互感器的准确度级根据测量误差的大小，分为不同的准确度级。测量用CT的标准准确度级有0.1、0.2、0.5、1、3、5级，对特殊要求的还有0.2S、0.5S级。

不同准确度级的电流互感器使用于不同的范围。

0.1～0.2级：实验室内的精密测量。

0.5～1.0级：发、电站的盘式仪表，但是发电机、调相机、变压器、厂用电和引出线的计费用电度表，须用0.5级的电流互感器。

3级～5级：用于一般的测量和某些继电保护装置。3、电流互感器的准确度级额定容量

是指在额定二次电流和额定二次负荷阻抗下运行时，二次绕组输出的容量。因为准确度级与二次负荷阻抗有关，所以，同一台CT使用在不同的准确度级时二次侧就有不同的额定负荷。如：LMZ1－10－300/5－0.5型电流互感器，在0.5级工作时，额定阻抗为1.6Ω；在1级工作时，额定阻抗为2.4Ω。CT的额定容量是指对应于最高准确度级的容量。

LMZ1－10－300/5－0.5L－表示电流互感器，M－母线式，（F－贯穿复匝式）Z－浇注式，10－额定电压，300－一次侧额定电流，5－二次侧额定电流。（2）电流互感器的额定容量4.电流互感器的分类1）按装置地点分：户外式户内式2）按安装方式分：装入式（套管式）穿墙式支持式3）按一次绕组匝数分：（1）单匝式贯穿式母线式（2）复匝式4）按绝缘分：干式浇注式油浸式气体式5.电流互感器的结构6.电流互感器的接线光电式电流互感器特点

1．传统的电磁型电流互感器的缺点：（1）随着电力系统电压等级越来越高，电流互感器的绝缘结构越来越复杂，体积和重量加大，产品的造价也越来越高。如：油浸式电流互感器，500kV

的产品的价格比330kV的价格加一倍。（2）传统的电磁型电流互感器有铁芯，短路时，大电流使铁芯饱和，输出的二次电流严重畸变，造成保护拒动，使电力系统发生严重事故。由于电磁式电流互感器存在以上特点，已难以满足电力系统进一步发展的需要，因此现在出现了光电式电流互感器。2．光电式电流互感器的优点：（1）优良的绝缘性能以及便宜的价格。采用光纤来传输信息，所以绝缘结构简单，造价随电压等级升高而增加的幅度小。（2）不含铁芯，消除了磁饱和及铁磁振荡等问题。（3）抗电磁干扰性能好，低压侧无开路高压危险。电磁感应式电流互感器二次回路不能开路，低压侧存在开路危险，由于光电式电流互感器的高压侧与低压侧之间只存在光纤联系，而光纤具有良好的绝缘性能，可保证高压回路与二次回路在电气上完全隔离，低压侧无开路高压危险，免除电磁干扰。（4）动态范围大，测量精度高，频率响应范围宽。（5）体积小、重量轻。光电式电流互感器传感头本身的重量一般小于1kg。345kV的光电式电流互感器，高度为2.7m，重量为109kg。而同样电压等级的油浸式电流互感器高为5.3m，重量2300kg，这给运输和安装带来了很大的方便。1．电压互感器的工作原理（与变压器相似）（1）一次绕组与被侧电路并联；（2）二次绕组与测量仪表和保护装置的电压线圈并联；（3）二次侧负荷比较恒定，正常情况近于开路状态；（4）电压互感器二次侧不允许短路。5.4电压互感器2．电压互感器的误差及影响误差的因素（1）误差1）电压误差：以电压互感器测出的电压KuU2和实际电压U1之差，对实际电压U1的百分比表示。2）相位误差δuδu为旋转1800的二次侧电压相量与一次测电压相量之间的夹角。（2）影响误差的因素1）结构方面：一、二次绕组的阻抗和励磁电流增大时，误差相应增大，反之减小；2）运行方面：二次侧负荷电流增大时，误差也增大，二次侧负荷功率因数过大或过小，除影响电压误差外，还会影响相位误差。（3）减小误差的方法1）结构方面，采用磁导率高的冷轧钢片，使磁阻减小；减小绕组的电阻和漏磁；2）运行方面，应根据准确度的要求，把二次侧负荷及其功率因数以及一次侧电压的变动，限制在相应的范围之内。（1）准确度级P84（2）额定容量规定最高准确度级时对应的额定容量为电压互感器的额定容量3．电压互感器的准确度级和额定容量4.电压互感器的分类1）按装置地点分：户内式户外式2）按相数分：单相式三相式3）按绕组数分：（1）双绕组，只有35kV及以下电压级；（2）三绕组，任意电压级均有。除了给测量仪表和继电器供电的二次绕组外还有一个辅助二次绕组，用来接入监视电网绝缘的仪表和保护接地的继电器。4）按绝缘分：干式油浸式气体式浇注式5.电容式电压互感器具有体积小、重量轻、价格相对便宜的特点主要应用于110kV及以上电力系统，330kV及以上系统全用电容式电压互感器6.电压互感器的接线区别电压互感器（PT）变压器作用电压互感器是一种电压变换装置。它将高电压变换为低电压，以便用低压量值反映高压量值的变化。因此，通过电压互感器可以直接用普通电气仪表进行电压测量。变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件。可起升压、降压作用（远距离输电，为了降低损耗，可将电压升高；为了满足不同用户的需要，可将电压降低）。容量容量很小，通常只有几十到几百伏安容量由小到大，从几十伏安到几十兆伏安不等类型按装设地点、按相数、按绕组、按绝缘等分若干个类按相数、按冷却方式（干式、油浸式）、按用途（电力、仪用、试验、特种变压器）、按绕组形式、按铁芯形式等分若干个类是否受二次负荷影响电压互感器一次侧电压即电网电压，不受二次负荷影响，并且大多数情况下二次负荷是恒定的变压器的一次侧电压受二次负荷影响较大，负荷大时系统电压会受到影响二次侧负荷类型二次侧负荷主要是仪表、继电器线圈，它们的阻抗