电流、电压互感器

互感器

中广核招远张星风电场

杨文哲

2013年12月17日

变电站的主要电气设备变压器电压、电流互感器高压断路器高压隔离开关避雷器高压熔断器消弧线圈站用变电力电容器电抗器继电保护及自动装置直流系统互感器的的作用

1.与测量仪表配合，对线路的电压、电流、电能进行测量；与继电器配合，对系统和电气设备进行过电压、过电流和单相接地等保护2.将测量仪表、继电保护装置和线路的高电压隔离开，以保证操作人员和设备的安全3.将电压和电流变换成统一的标准值，以利于仪表和继电器的标准化电压互感器及电流互感器

1、电压互感器的原理、结构及铭牌数据意义

①

电压互感器实际上是一个降压变压器，它的一次线圈匝数很多，二次线圈匝数很少，一次侧并联地接在电力系统中，二次侧可并接仪表、继电保护和自动装置的电压线圈等负载，由于这些负载阻抗很大，通过的电流很小，因此，电压互感器的工作状态相当于变压器的空载运行。电压互感器一次侧作用着一个恒压源，它不受互感器二次负载的影响（因电压互感器二次线圈阻抗很小，吸取系统功率很小）。

②电压互感器二次回路不允许短路，因为其正常运行时二次基本上是开路状态，二次绕组匝数少，阻抗较小。若二次短路后，铁芯中的磁势失去平衡，在二次回路中会产生很大的短路电流，造成继电保护和自动装置误动作，甚至烧毁互感器。③电压互感器一次线圈中性点必须接地（工作接地），二次线圈的中性点必须接地（保护接地）。④35KV及以下电压互感器一般采用电磁型干式、环氧树脂浇注和油浸式三种。35KV采用JDJJ型或JDJ型，三个单相一次星形接线，二次线圈两套，其一主线圈接保护和表计，辅助线圈接成开口三角形用来反映系统接地零序电压的变化。⑤铭牌技术参数：A、变比及额定电压：35000/100/100/V；110000//100/100B、等级与容量：由于电压互感器的误差随它的负荷值改变而改变，所以其容量是和一定的准确度相适应的。一般说的电压互感器的额定容量指的是对应于最高准确度的容量值。负荷功率越大，准确度会降低。2、电压互感器的运行与操作规定①电压互感器在额定容量下允许长期运行,但在任何情况下,不允许超过最大容量运行。②电压互感器在运行中不能短路。如果在运行中,发生短路现象,二次电路的阻抗值大大减少,就会出现很大的短路电流,使二次线圈严重过热而烧毁。因此,在运行中值班人员要注意检查高、低压侧熔断器应良好,如果发现有发热及熔断现象,应及时处理。③在双母线接线中,两个母线上的电压互感器如需二次并列运行时,则应先将一次侧实连,即合上母联开关,然而再合上电压互感器二次并列小开关。否则,若高压侧电压不平衡,低压侧并列后回路内会产生较大的环流,容易引起低压熔断器熔断,致使保护装置失去电压互感器电源。④电压互感器在运行中,发生一次侧高压熔断器熔断时,运行人员应正确判断,汇报领导,停用有关保护及自动装置,然后拉开电压互感器的隔离开关,取下二次侧熔丝(或断开电压互感器二次小开关)。在排除电压互感器本身故障后,更换熔断的高压熔丝,将电压互感器投入运行,正常后投上保护及自动装置。3、造成电压互感器高压侧熔丝熔断的原因有:1)互感器内部线圈发生匝间、层间或相间短路及一相接地等故障。2)电压互感器一、二次回路故障,可能造成电压互感器过电流。若电压互感器二次侧熔丝容量选择不合理,也有可能造成一次侧熔丝熔断。

3)当中性点不接地系统中发生一相接地时,其他两相电压升高倍;或由于间歇性电弧接地,可能产生数倍的过电压。这些过电压都会使互感器铁芯饱和,将使电流急剧增加而造成熔丝熔断。4)系统发生铁磁谐振。在中性点不接地系统中,由于发生单相接地或用户电压互感器数量的增加,使母线或线路的电容与电压互感器的电感构成振荡回路,在一定的条件下,会引起铁磁谐振故障。这时,电压互感器上将产生过电压或过电流。电流的激增,除了造成一次侧熔丝熔断外,还常导致电压互感器的烧毁事故。⑥在电压互感器运行中,发生二次侧熔丝熔断(或电压互感器小开关跳闸),运行人员应正确判断,汇报领导,停用有关保护及自切装置。4、造成电压互感器二次侧熔丝熔断的原因有:1)二次回路导线受潮、腐蚀及损伤而发生一相接地,便可能发展成二相接地短路。2)电压互感器内部存在着金属性短路,也会造成电压互感器二次电路短路。在二次短路后,其回路阻抗减少,所以通过二次电路的电流增加,导致二次侧熔丝熔断。3）二次熔丝熔断时,运行人员应及时调换二次熔丝。若更换后再次熔断,则不应再更换,应查明原因后再处理。

10KV非接地系统允许单相接地运行1-2小时，这是因为在中性点不直接接地系统中发生单相接地时，由于故障电流很小，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对于负荷的供电没有影响，因此，在一般情况下都允许运行1-2小时，而不必立即跳闸，但是在单相接地以后，其他两相的对地电压要升高√3倍。如果长期运行，对于某些在额定电压下磁通就饱和的电压互感器会因严重饱和而使电压互感器烧坏。由以上分析可以看出，若10KV系统发生预告信号应立即去检查，防止10KV系统长期带接地点运行。⑧电压互感器的操作。电压互感器投入运行时，一般在母线送电前投入运行（本系统有谐振者除外），相应母线停电后，即退出运行。电压互感器送电时，先合一次刀闸，再投入二次保险器或快速小开关，停电时与此相反。母线充电后应检查该母线三相电压指示正确。电压互感器单元接地或本身内部有劈啪声或其它噪声，禁止用隔离开关切除故障电压互感器，应采用断路器切除。4、电压互感器的故障分析及处理法..电压互感器实际上就是一种容量很小的降压变压器,其工作原理、构造及连接方式都应与电力变压器相同。正常运行时,应有均匀的轻微的嗡嗡声,运行异常时常伴有噪声及其它现象：〈1〉电压互感器响声异常：若系统出现谐振或馈线单相接地故障,电压互感器会出现较高的"哼哼"声。如其内部出现劈啪声或其它噪声,则说明内部故障,应立即停用故障电压互感器。〈2〉高压熔断器熔体,接连熔断2—3次。〈3〉电压互感器因内部故障过热〈如匝间短路、铁芯短路〉产生高温,使其油位急剧上升,并由于膨胀作用产生冒油。

（4）电压互感器内发生臭味或冒烟,说明其连接部位松动或互感器高压侧绝缘损伤等。(5)绕组与外壳之间或引线与外壳之间有火花放电,说明绕组内部绝缘损坏或连接部位接触不良。（6）电压互感器因密封件老化而引起严重漏油故障等。处理该异常状态时,禁止使用隔离开关或取下高压熔断器等方法停用故障的电压互感器,应采用由高压断路器切断故障互感器所处母线的方式停用故障电压互感器。

为什么110kv及以上电压互感器的二次侧装设快速电磁开关而不装熔断器，一次侧不装保护装置

当电压互感器的二次回路短路时，距离保护将因电压降低而动作，且动作较快，而熔断器的熔断时间较长，断线闭锁需等熔丝熔断才动作，故不能可靠地起闭锁作用。改用快速电磁开关后，电压互感器二次回路短路时，能保证快速跳开，使断线闭锁迅速动作将保护闭锁。快速电磁开关在跳开的同时切断距离保护的直流电源，防止距离保护误动作。一次侧不装保护装置，主要是考虑110kv及以上的电压互感器均采用串联绝缘结构，绝缘裕度大，内部线圈和绝缘引起事故的可能性不大，而外部引线又均采用硬母线连接，不易发生相间短路。此外，110kv及以上的系统均为中性点直接接地系统，每相电压互感器始终只承受相电压，不会承受线电压运行。而其二次侧均采用自动过负荷小开关作为保护，灵敏度较高，不致因二次回路发生故障而威胁电压互感器本身。电压互感器运行注意事项

嘉泽红寺堡电压互感器:TYD-110/√3-0.02H（110kv母线）TYD-110/√3-0.01H（110kv进线）JDJ2-35（35kv母线）电压互感器的一二次接线应保证极性正确当两台同型号的电压互感器接成V形时，必须注意极性的正确，否则会导致互感器线圈烧坏电压互感器的一二次绕组都应装设熔断器以防止发生短路故障。电压互感器的二次绕组不准短路，否则电压互感器将因过热而烧毁电压互感器二次绕组、铁芯和外壳都必须可靠接地，在绕组绝缘损坏时，二次绕组对地电压不会升高，以保证人身和设备安全电压互感器二次绕组的电压降一般不得超过额定电压的0.5℅，接用0.5级电能表时不得超过0.25℅电压互感器正常巡视哪些项目

瓷件有无裂纹损坏或异音放电现象油标、油位是否正常，是否漏油接线端子是否松动接线有无过热变色吸潮剂是否变色电压指示无异常电压互感器的异常运行，应立即退出的情形

瓷套管破裂、严重放电高压线圈的绝缘击穿、冒烟、发出焦臭味电压互感器内部有放电声及其它噪声，线圈与外壳之间或引线与外壳之间有火花放电现象漏油严重，油标中看不见油面外壳温度超过允许温升，并继续上升高压熔体连续两次熔断，当运行中的电压互感器发生接地、短路、冒烟着火故障时对于6kv---35kv装有0.5A熔体胶合格限流电阻时，可用隔离开关将电压互感器切断，对于10kv以上电压互感器，不得带故障将隔离开关拉开，否则，将导致母线发生故障电压互感器停用注意事项

应将有关保护和自动装置停用，以免造成装置失压误动作。为防止电压互感器反充电，停用时应将二次侧保险取下，再拉开一次隔离开关停用的电压互感器，在带电前应进行试验和检查，必要时，可先安装在母线上运行一段时间，再投入运行35kV及以下的电压互感器出现哪些异常时应申请将其停用？应一面加强监视，一面向调度员申请将电压互感器停用。

1）

高压侧熔断器连续熔断。

2）

内部绕组与外壳之间或引出线与外壳之间有放电及异常音响。

3）

套管有严重裂纹及放电。

4）

严重漏油。

电压互感器运行中为什么二次侧不准短路？

电压互感器正常运行中二次侧接近开路状态，一般二次侧电压可达100伏，如果短路产生短路电流，造成熔断器熔断，影响表计指示，还可引起继电保护误动，若熔断器选用不当可能会损坏电压互感器二次绕组等。

电压互感器故障对继电保护有什么影响？电压互感器二次回路经常发生的故障包括：熔断器熔断，隔离开关辅助接点接触不良，二次接线松动等。故障的结果是使继电保护装置的电压降低或消失，对于反映电压降低的保护继电器和反映电压、电流相位关系的保护装置，譬如方向保护、阻抗继电器等可能会造成误动和拒动。

运行中电压互感器出现哪些现象须立即停止运行？

电压互感器出现以下现象须立即停止运行：

（1）高压侧熔断路接连熔断二、三次。

（2）引线端子松动过热

（3）内部出现放电异音或噪声

（4）见到放电，有闪络危险。

（5）发出臭味，或冒烟

（6）溢油

电压互感器高压熔断的原因主要有哪些？

1、系统发生单项间歇性电弧接地，引起电压互感器的铁磁谐振

2、熔断器长期运行，自然老化熔断

3、电压互感器本身内部出现单相接地或相间短路鼓障

4、二次侧发生短路而二次侧熔断器未熔断，也可能造成高压熔断器的熔断

电压互感器电压消失后应注意什么？

LH-11型距离保护的启动元件与测量元件都通有10mA的助磁电流，当电压互感器电压消失后，执行元件因瞬间制动力矩消失，在助磁电流的作用下，接点闭合不返回，因此，一旦电压互感器电压消失后，首先将保护退出，然后解除本保护直流，使启动元件与测量元件的执行元件返回。在投入保护时，一定要首先投保护的电压回路，然后再投直流。

电压互感器在运行中二次绕组为什么要接地?防止绝缘击穿时二次恻串入高压,危及人身和设备的安全,该接地为保护接地。切换电压互感器时怎样操作低周减载装置的电源？切换电压互感器时应保证不断开低周减载装置的电源。一般两台电压互感器均可并列运行，因而在切换电压互感器时，先用低压并列开关将两台电压互感器并列后，再断开停用的电压互感器，保证低周减载装置不失去电源。当电压互感器不能并列时，切换电压互感器前，应先停用低周减载装置的直流电源。电压互感器一、二次熔断器的保护范围是什么？电压互感器一次熔断器的保护范围是：电压互感器的内部故障（匝间短路故障熔丝可能不熔断），或在电压互感器与电网连接线上的短路故障。

电压互感器二次熔断器的保护范围是：二次熔断器以下回路的短路引起的持续短路故障（一般二次保险以下回路的故障一次熔断器不熔断）。

停用电压互感器时应注意哪些问题？（1）不使保护自动装置失去电压。

（2）必须进行电压切换

（3）防止反充电，取下二次熔断器（包括电容器）

（4）二次负荷全部断开后，断开互感器一次侧电源。变电所使用的电压互感器一般接有哪些保护？

1）阻抗保护（距离保护）；

（2）高频保护；

（3）方向保护；

（4）低周减载和低电压减载；

（5）低电压闭锁；

（6）自投装置；

（7）同期重合闸。

引起电压互感器产生误差的原因?

（1）激磁电流的存在；

（２）ＰＴ有内阻；

（３）因为一次电压Ｕ１影响激磁电流，因此也影响误差的大小；

（４）ＰＴ二次负荷变化时，将影响ＰＴ的二次及一次电流的变化，故亦将对误差产生相应的影响；

（５）二次负荷的功率因数角的变化将会改变二次电流以及二次电压的相位，故其对误差将产生一定的影响．三相五柱式电压互感器各侧电压的数值？一次绕组电压为接入系统的线电压，主二次绕组相电压为100/√3V，辅助二次绕组相电压为100/3V。

电流互感器的结构及铭牌数据意义①电流互感器工作原理：电流互感器是在闭合铁芯上绕上几个绕组所组成的,如图所示。一次绕组匝数(ω1)较少,串接在需要测量电流的回路中,一次绕组流过的电流(I1)就是被测回路的电流，它随着负荷大小而变化，电流的变化范围很大。二次绕组的匝数(ω2)较多,串接在测量仪表或继电保护回路里。因测量仪表、继电保护回路的阻抗很小,所以电流互感器二次绕组回路在正常工作时接近于短路状态。一次电流流经一次绕组产生磁势（I1ω1）,总是被二次绕组感应产生的磁势（I2ω2）所平衡。故有：I1ω1=I2ω2此磁势平衡关系式表明,电流互感器的一、二次电流与它们的匝数成反比。电流互感器工作原理特点A、电流互感器工作时二次绕组不能开路。电流互感器正常工作时,二次绕组所串接的负载(电流线圈)阻抗很小,接近于工作在短路状态下,所以在二次绕组中产生的电势也不大。这表明电流互感器正常工作时铁芯内的主磁通量是很小的。当电流互感器二次绕组开路时,相当于负载阻抗变为无限大,二次电流及二次去磁的磁势均为零,而一次电流的大小又不随二次开路而变小,则很大的一次磁势将在铁芯内产生很大的主磁通量,使二次绕组中产生很高的电势,可有几千伏。二次回路出现高电压将威胁人身安全,造成仪表、保护装置、电流互感器二次绕组等绝缘的损坏。

B、电流互感器的一次电流变化范围很大。因为一次绕组串接在被测回路中,所以一次电流可在零至额定电流之间大范围内变动。在短路情况下,电流互感器还需变换比额定电流大数倍甚至数十倍的短路电流。一次电流在很大范围内变化时,互感器仍要保持测量所需的准确度。C、电流互感器的结构应满足热稳定和电动稳定的要求。由于电流互感器是串联在一次系统的电路中,当电网发生短路时,短路电流要通过相应电流互感器的一次绕组,因此,电流互感器的结构应能满足热稳定和电动稳定的要求。

③铭牌数据意义：A、额定电压：电流互感器一般只标额定电压,即一次绕组所接线路的线电压,与电压互感器的额定一次电压相同。因此它不是一次绕组的端电压,而是指一次绕组对二次绕组和地的绝缘水平,只说明电流互感器的绝缘强度而与容量无关。B、额定一次电流和二次电流：额定一次电流是决定互感器误差和温升的一个参数,它取决于系统的额定电流,通常系统中常见到的有200、300、600、1200、1500A等。额定二次电流则是一个标准电流一般为5A或1A它取决于二次设备的标准化。

电容式电流互感器容式CT/套管利用电容分压原理调整电场,使导电管的径向和轴向电场分布更均匀,保证了设备的局部放电量很低,从而具有耐压高、体积小及性能好等优点,目前,在110kV及以上电压等级的设备中得到了广泛应用。电容式CT/套管的末屏通过小套管引出,便于测量介质损耗因数和电容量C、变比：额定电流比指额定一次电流与二次电流之比,一般不以其比值表示,而写成比式。如：200/52×400/5100/52×200/5D、额定负荷：额定负荷系指电流互感器二次所接电气仪表、仪器或继电保护及自动装置、连接导线等的总阻抗,其值是变化的,所以规定有额定负荷。国家标准和IEC规定额定负荷均以VA(伏安)为单位。E、误差限值和准确级：电流互感器符合变压器原理,由此可知,当一、二次电流变化时,也由于其励磁电流的大小、负荷大小及其性质的不同,二次电流乘以电流比总是与一次电流有差值，若采用百分数表示,则称为电流误差。误差随着一次电流的增加而增加，当二次负载阻抗增加时，误差也随之增大。7、电流互感器运行与操作规定①电流互感器的负荷电流对独立式电流互感器应不超过其额定值的110%,对套管式电流互感器,应不超过其额定值的120%(宜不超过110%),如长时间过负荷,会使测量误差加大和使绕组过热或损坏。②电流互感器在运行时,它的二次回路始终是闭合的,因其二次负荷电阻的数值比较小,接近于短路状态。电流互感器的二次绕组在运行中不允许造成开路,因为出现开路时,在二次绕组中会感应出一个很大的电动势,这个电动势可达数千伏,因此,无论对工作人员还是对二次回路的绝缘都是很危险的,在运行中要格外当心。③油浸式电流互感器应装设金属膨胀器或微正压装置,以监视油位和使绝缘油免受空气中的水分和杂质影响(现在已改进为金属膨胀器式全密封结构)。④电流互感器的二次绕组至少应有一个端子可靠接地,它属于保护接地。为了防止二次回路多点接地造成继电保护拒动作,对电流差动保护等每套保护只允许有一点接地,接地点一般设在保护屏上。⑤电流互感器与电压互感器的二次回路不允许互相连接。因为,电压互感器二次回路是高阻抗回路,电流互感器二次回路是低阻抗回路。如果接于电压互感器二次,会造成电压互感器短路；如果电压回路接于电流互感器的二次,会使电流互感器近似开路。这样是极不安全的。⑥在运行中,电流互感器如有开路现象,会引起电流仪表、继电保护的不正确动作(或指示)。运行人员在检查中如听到电流互感器有异声,应迅速进行检查判断。如二次端子有放电火花声,此时应先汇报领导,停用有关保护，将一次电流减少或降到零,在做好安全措施后,将松开的端子接上,或将二次连接片接通。如电流互感器嗡嗡声消失,则说明故障已排除,电流互感器二次回路正常。如检查发现互感器有焦味或冒烟等情况,则应汇报调度,立即拉开该电流互感器的断路器,进行隔离处理。在带电的电流互感器二次回路上工作时,应采取的安全措施1、严禁将电流互感器二次侧开路2、短路电流互感器二次绕组,必须使用短路片或短路线,短路应妥善可靠,严禁用导线缠绕3、严禁在电流互感器与短路端子之间的回路和导线上进行任何工作4、工作认真谨慎,不得将回路的永久接地点断开5、工作时,必须有专人监护,使用绝缘工具,并站在绝缘垫上.电流互感器运行注意事项

LB6-110W2-2×400/540KA（110kv户外）LZZBJ9-10100/5A（中性点）LB6-35W-2×1000/5ALB6-35W-2×400/5ALB6-35W-2×100/5A（35kv户外）电流互感器的一次线圈串联接入被测电路，二次线圈与测量仪表连接，一二次线圈极性应正确电流互感器二次线圈和铁芯均应可靠接地二次侧的负载阻抗不得大于电流互感器的额定负载阻抗，以保证测量的准确性电流互感器不得与电压互感器二次侧连接，以免造成