课件：电压互感器及电流互感器

电流互感器和电压互感器主讲人：侯亚兵重点：掌握电流、电压互感器的作用、接线及运行要求；理解并掌握电流互感器10%误差曲线的含义及应用。难点：

10%误差曲线的含义及应用。1、电流互感器1.1电流互感器的结构电流互感器的一次绕组匝数很少，串联于被测电路中，而二次绕组N2匝数较多，它与二次侧的仪表、继电器等串联。由于二次侧所连接的仪表和继电器的电流线圈阻抗很小，故电流互感器正常工作情况接近于短路状态。N1N21.2电流互感器的类型和作用类型：电流互感器的的类型很多。按一次绕组的匝数分，有单匝（包括母线式、柱芯式，套管式）和多匝式（包括线圈式、线环式、串级式）。按一次电压分，有高压和低压两大类。按用途分，有测量类和保护类。按准确等级分，测量类电流互感器有0.10.20.5135等级，保护类电流互感器有5P和10P两级。作用：由于电力设备上通过的电流大多数为数值很高的大电流，为了便于测量、保护，采用电流互感器进行变换，其二次侧额定电流值为5A（或1A）。1.3电流互感器的极性电流互感器极性的一般采用减极性原则标注，即：一、二次绕组中的电流在铁心中产生的磁通方向相反。如图所示，则L1与K1为一对同极性端子。电流互感器在电路中的符号如下图所示，用“TA”来表示,一次绕组一般用一根直线表示，一次绕组和二次绕组分别标记“●”的两个端子为同名端或同极性端。1.4电流互感器的误差比差（变比误差）

理想情况下，电流互感器的额定变流比应为常数，但实际情况下，由于铁芯损耗、漏磁通和绕组漏电阻等因素的存在，实际变流比不等于额定变流比，所以出现数值上的误差，该误差即为比差。电流互感器的允许最大比差为10%Ie，实际比差大小要随其一次电流倍数及二次负载阻抗大小而变化，通常把这种变化关系用10%误差曲线来表示，它反应了某台电流互感器一次电流倍数与最大允许负载阻抗的关系。10%误差曲线图：10%误差曲线图的使用根据电网参数计算出一次电流倍数m,（m=I1/Ie）从图中查出最大允许二次负载阻抗值，如果实际二次负载阻抗（包括该TA二次侧串联的所有继电器线圈阻抗、二次电缆阻抗和接触电阻）小于该允许值，则认为电流互感器的比差满足要求。如果不满足要求，则应：增大电流互感器的变比；增大二次电缆截面面积；降低接触电阻；减少电流互感器二次侧串联的线圈数量等。角差理想情况下，电流互感器一次电流与二次电流的相量应为同相位，但因为内阻抗和磁化电流的影响，实际二次电流相量与一次电流相量之间有一夹角δ，此夹角称为电流互感器的相角误差，简称角差。角差的大小和正负，取决于空载电流和负载电流的大小和性质，电流互感器的允许角差为7°。1.5电流互感器的接线方式电流互感器在电力系统中根据所要测量的电流的不同，就有了不同的接线方式，最常见的有以下几种，如图所示。（a）两相星型接法（b）两相电流差接法（c）三相星型接法两相星形接线

如图（a）所示。两相星形接线又称不完全星形接线，这种接线只用两组电流互感器，一般测量两相的电流，但通过公共导线，也可测第三相的电流。主要适用于小接地电流的三相三线制系统，在发电厂、变电所6~10kv馈线回路中，也常用来测量和监视三相系统的运行状况。两相电流差接线

如图（b）所示。两相电流差接线也称为两相交叉接线。由相量图可知，二次侧公共线上电流为Ia-

Ic，其相量值为相电流的根号3倍。这种接线很少用于测量回路，主要应用于中性点不直接接地系统的保护回路。三相星型接法

如图（c）所示。三相星形接线又称完全星形接线，它是由三只完全相同的电流互感器构成。由于每相都有电流流过，当三相负载不平衡时，公共线中就有电流流过，此时,公共线是不能断开的，否则就会产生计量误差。该种接线方式适用于高压大接地电流系统、发电机二次回路、低压三相四线制电路

.1.6电流互感器使用的注意事项电流互感器的接线应保证正确性。一次绕组和被测电路串联，而二次绕组应和连接的所有测量仪表、继电保护装置或自动装置的电流线圈串联，同时要注意极性的正确性，一次绕组与二次绕组之间应为减极性关系，一次电流若从同名端流入，则二次电流应从同名端流出。电流互感器二次侧近似于短路状态。电流互感器二次侧所接负载是测量仪表、继电器的电流线圈等，它们匝数少、阻抗小，通过的电流非常大，因此电流互感器在正常运行状态下近似于短路状态。

电流互感器的二次绕组绝对不允许开路。这是因为电流互感器正常工作时，二次电流有去磁作用，使合成磁势很小。当二次绕组开路时，二次电流的去磁作用消失，一次电流将全部用来激磁，这时，将在二次侧产生超过正常值几十倍的磁通，结果会使铁芯过热而损坏互感器。同时，由于铁芯中磁通的急剧增加，在二次绕组上产生过电压，可能达到数百甚至数千伏，将危及人身和设备安全。因此，为了防止二次绕组开路，规定在二次回路中不准装熔断器等开关电器。如果在运行中必须拆除测量仪表或继电器及其他工作时，应首先将二次绕组短路。电流互感器的二次侧必须可靠接地。但接地点只允许有一个。这是为了防止一、二次绕组之间绝缘损坏或击穿时，一次高电压窜入二次回路，危及人身和设备安全。2、电压互感器2.1电压互感器的结构电压互感器是一种小型的降压变压器，由铁芯、一次绕组、二次绕组、接线端子和绝缘支持物等构成，一次绕组并接于电力系统一次回路中，其二次绕组并接了测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈(即负载为多个元件时，负载并联后接入二次绕组，且额定电压为100V)。由于电压互感器是将高电压变成低电压，所以它的一次绕组的匝数较多，而二次绕组的匝数较少。电压互感器在电路中的符号如图b所示，用“TV”来表示，一、二次绕组绝缘套管分别标记“●”的两个端子为同名端或同极性端2.2电压互感器的额定电压、变比、作用电压互感器的额定电压:一次额定电压：即所接电网电压，国内投运的电压互感器一次额定电压有9种类别：6、10、15、20、35、110、220、330、500kV。二次额定电压通常有:100、57.7V。电压互感器的变比：

电压互感器的一次电压U1与其U2之间关系：N1/N2=U1/U2即Ku=U1/U2（N1和N2为一次侧和二次侧匝数）所以电压互感器的变比为一次侧和二次侧电压的比值Ku。电压互感器的作用：

电压互感器的作用是将电力系统的一次高压转换成其其成比例的低压，输入到继电保护、自动装置和测量仪表中。2.3影响电压互感器误差的运行因素电压互感器在运行中与电流互感器一样也会产生误差，影响电压互感器误差的主要原因除了互感器本身铁芯、绕组等因素外，还有运行中一次电压、二次负载和负荷功率因数等参数对其也有影响。因此，为了减少电压互感器的误差，在结构上，应采用导磁率高的冷轧硅钢片，减少电压互感器的损耗；在运行时，则应根据准确度的要求，把一次电压、二次负载和负荷功率因数等参数控制在相应的范围内。2.4电压互感器的接线方式电压互感器在电力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时出现的零序电压。为了测取这些电压，电压互感器就有了不同的接线方式，最常见的有以下几种。单相电压互感器接线如图（a）所示为一只单相电压互感器接线，可用于测量35kv及以下中性点不直接接地系统的线电压或110kv以上中性点直接接地系统的相对地电压。电压互感器的V，v接法如图（b）所示，V，v接法就是将两台全绝缘单相电压互感器的高低压绕组分别接于相与相间构成不完全三角形。这种接法广泛用于中性点不接地或经消弧线圈接地的35kV及以下的高压三相系统中，特别是10kV的三相系统中。V，v接法不仅能节省一台电压互感器，还能满足三相表计所需要的线电压。这种接线方法的缺点是不能测量相电压，不能接入监视系统绝缘状况的电压表。电压互感器的Y，yn接法如图（c）所示。这种接法是用三台单相电压互感器构成一台三相电压互感器，也可以用一台三铁芯柱式三相电压互感器，将其高低压绕组分别接成星形。Y，yn接法多用于小电流接地的高压三相系统，可以测量线电压，这种接线方法的缺点是：①当三相负载不平衡时，会引起较大的误差；②当一次高压侧有单相接地故障时，它的高压侧中性点不允许接地，否则，可能烧坏互感器，故而高压侧中性点无引出线，也就不能测量对地电压。电压互感器的YN，yn△接法如图（d）所示。这种接法常用三台单相电压互感器构成三相电压互感器组，主要用于大电流接地系统中。YN，yn△接法其主二次绕组既可测量线电压，又可测量相对地电压，辅助绕组二次绕组接成开口三角形供给单相接地保护使用。当YN，yn△接法用于小接地电流系统时，通常都采用三相五柱式的电压互感器，如图所示。其一次绕组和主二次绕组接成星形，并且中性点接地，辅助二次绕组接成开口三角形。故三相五柱式的电压互感器可以测量线电压和相对地电压，辅助二次绕组可以接入交流电网绝缘监视用的继电器和信号指示器，以实现单相接地的继电保护。2.5电压互感器使用注意事项电压互感器在投入运行前要按照规程规定的项目进行试验检查。例如，测极性、连接组别、摇绝缘、核相序等。电压互感器的接线应保证其正确性。一次绕组和被测电路并联，二次绕组应和所接的测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈并联，同时要注意极性的正确性。接在电压互感器二次侧负荷的容量应合适。接在电压互感器二次侧的负荷不应超过其额定容量，否则，会使互感器的误差增大，难以达到测量的正确性。电压互感器二次侧不允许短路。由于电压互感器内阻抗很小，若二次回路短路时，会出现很大的电流，将损坏二次设备甚至危及人身安全