电气设备课程课件河北工程技术学院一二

第四章互感器补充

互感器知识概述第一节

互感器的作用及工作特性第二节电流互感器第三节电压互感器思考题与习题第四章互感器知识概述

互感器包括电流互感器和电压互感器，是一次系统和二次系统之间的联络元件，将一次侧的高电压、大电流变成二次侧标准的低电压（100V或V）和小电流（5A或1A），用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，使二次电路正确反映一次系统的正常运行和故障情况。目前，互感器常用电磁式和电容式，随着电力系统容量的增大和电压等级的提高，光电式、无线电式互感器正应运而生，将应用于电力生产中。

第一节互感器的作用及工作特性一、互感器与系统连接二、互感器的作用三、电流互感器的工作特性四、电压互感器的工作特性互感器与系统的连接电压互感器一次绕组并接于电网，二次绕组与测量仪表或继电器电压线圈并联。电流互感器一次绕组串接于电网（与支路负载串联）二次绕组与测量仪表或继电器的电流线圈相串联。在安装接线时同名端子不可接错，否则会造成这些装置运行中的紊乱，因此正确测定互感器的同名端并正确接入上述仪表装置十分重要。互感器的作用

1、将一次回路高电压和大电流变为二次回路标准值。2、使低电压的二次系统与高电压的一次系统实施电气隔离，且互感器二次侧接地，保证了人身和设备的安全。由于互感器一次、二次绕组除了接地点外无其他电路上的联系，因此二次系统的对地电位与一次系统无关，只依赖于接地点与二次绕组其他各点的电位差，在正常运行情况下处于低压（小于100V）的状态，方便于维护、检修与调试。3、取得零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。

电流互感器的工作特性1、电流互感器的工作特性2、正常运行时，二次绕组近似于短路工作状态。3、一次电流的大小决定于一次负载电流。4、运行中的电流互感器二次回路不允许开路。5、电流互感器的一次电流变化范围很大。6、电流互感器结构应满足热稳定和电动稳定要求。

电压互感器的工作特性1、正常运行时，电压互感器二次绕组近似工作开路状态。2、电压互感器一次侧电压决定于一次电力网的电压。3、运行中的电压互感器二次侧绕组不允许短路。电压互感器二次侧所通过的电流由二次回路阻抗的大小来决定，当二次侧短路时，将产生很大的短路电流损坏电压互感器。为了保护电压互感器，一般在二次侧出口处安装些熔断器或快速自动空气开关，用于过载和短路保护。在可能的情况下，原边也应装设熔断器以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一次系统的安全。第二节电流互感器一、电流互感器的工作原理二、电流互感器的误差三、电流互感器的准确级、10%误差曲线四、电流互感器的额定容量五、电流互感器的接线方式六、电流互感器的分类和型号七、电流互感器的配置原则八、电流互感器使用注意事项电流互感器的工作原理

在理想的电流互感器中，如果假定空载电流Ⅰ0=0，则总磁动势Ⅰ0N0=0，根据能量守恒定律，一次绕组磁动势等于二次绕组磁动势，即Ⅰ1NI=-Ⅰ2N2

即电流互感器的电流与它的匝数成反比，一次电流对二次电

流的比值Ⅰ1/Ⅰ2称为电流互感器的电流比。当知道二次电流时，乘上电流比就可以求出一次电流，这时二次电流的相量与一次电流的相量相差1800。电流互感器的误差1、电流误差（又称比差）电流互感器实际测量出来的电流KⅠ2与实际一次电流Ⅰ1之差，占Ⅰ1的百分数，即

2、角误差（角差）旋转1800的二次电流与一次电流之间的夹角。规定二次电流负相量超前于一次电流相量时，角误差δ为正，反之角误差δ为负。电流互感器的准确级一、电流互感器准确级准确度级是指在规定的二次负荷变化范围内，一次电流为额定值时的最大电流误差。如表4-1所示。我国GB1208-1997《电流互感器》规定测量用的电流互感器的测量精度有0.1、0.2、0.5、1、3、5五个准确度级；保护用电流互感器按用途可分为稳态保护用（P）和暂态保护用（TP）两类，稳态保护用电流互感器的准确级用P来表示，常用的有5P和10P。所谓额定准确限值一次电流即一次电流为额定一次电流的倍数，也称为额定准确限值系数。例如10P20表示准确级为10P，准确限值系数为20。这一准确级电流互感器在20倍额定电流下，电流互感器负荷误差不大于10%。

电流互感器准确级误差限值电流互感器准确级误差限值电流互感器的10%误差曲线二、10%误差曲线

当一次电流为n倍一次额定电流时，电流误差达-10%，n=Ⅰ1/Ⅰ1N称为10%倍数。10%倍数与互感器二次允许最大负荷阻抗Z21的关系曲线为n=f(Z21)，便叫做电流互感器的10%误差曲线。

电流互感器的额定容量三、电流互感器的额定容量电流互感器的额定容量SN2系指电流互感器在额定二次电流ⅠN2和额定二次阻抗ZN2下运行时，二次绕组输出的功率SN2=Ⅰ2N2ZN2。由于电流互感器的额定二次电流为标准值，也为了便于计算，有的厂家提供电流互感器的值。因电流互感器的误差和二次负荷有关，故同一台电流互感器使用在不同准确级时，会有不同的额定容量。例如：LMZ1-10-3000/5型互感器在0.5级下工作时，ZN2=1.6(40VA)在1级工作时,ZN2=2.4(60VA)。电流互感器接线方式电流互感器的接线形式指的是电流互感器与测量仪表或保护继电器之间的连接形式。三相完全星形接线两相不完全星形接线电流互感器接线方式（1）三相三完全星形接线可以准确反映三相中每一相的真实电流。该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路和单相接地短路。（2）两相两继电器不完全星形接线可以准确反映两相的真实电流。该接线方式应用在6～10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。（3）两相接差动式接线反映两相差电流。该接线特点是U、W相电流互感器接成电流差式，通过继电器的电流是U、W相电流互感器二次侧电流差。该接线方式应用在6～两相差接线10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路、小容量电动机保护、小容量变压器保护。电流互感器接线方式两相差接线单相接线两相三完全星型接线（4）单相接线在三相负荷平衡时，可以用单相电流反映三相电流值，主要用于测量电路。（5）两相三完全星形接线中流入第三个继电器的电流是Ⅰj=Ⅰu+Ⅰv。该接线方式应用在大电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。电流互感器的分类1．按安装地点可分为屋内和屋外式。2．按安装方式可分为穿墙式、支持式和装入式。穿墙式装在墙壁或金属结构的孔中，可节约穿墙套管；支持式安装在平面或支柱上；装入式是套装在35kv及以上的变压器或多油断路器油箱内的套管上，故也称为套管式。3．按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式等。干式用绝缘胶浸渍，用于屋内低压电流互感器；浇注式以环氧树脂作绝缘，目前，仅用于35kv及以下的屋内电流互感器；油浸式多为屋外式。4．按一次绕组匝数可分为单匝式和多匝式。单匝式分为贯穿型和母线型两种。5．按电流互感器的工作原理，可分为电磁式、电容式、光电式和无线电式。电流互感器的型号电流互感器全型号的表示和含义如下：电流互感器的配置原则（1）每条支路的电源侧均装设足够数量的电流互感器，供该支路测量、保护使用。此原则同于开关电器的配置原则，因此有断路器与电流互感器紧邻布置。配置的电流互感器应满足下列要求：1）一般应将保护与测量用的电流互感器分开；2）尽可能将电能计量仪表互感器与一般测量用互感器分开，前者必须使用0.5级互感器，并应使正常工作电流在电流互感器额定电流的2/3左右；3）保护用互感器的安装位置应尽量扩大保护范围，尽量消除主保护的不保护区；4）大接地电流系统一般三相配置以反应单相接地故障；小电流接地系统发电机、变压器支路也应三相配置以便监视不对称程度，其余支路一般配置于A、C相。（2）为了减轻内部故障时发电机的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的宜装在发电机中性点侧。电流三互感三器的配置三原则（3）配三备差三动保三护的三元件三，应三在元三件各三端口三配置三电流三互感器三，当三各端三口属三于同三一电三压级三时，三互感三器变三比应三相同三，接线方三式相三同。Y，d1三1接线三组别三变压三器的三差动三保护三互感三器接三线应分三别为三三角三形与三星形三，以三实现三两侧三二次三电流三的相三位校三正同时低三压侧三变流三比Kb与高三压侧三变流三比Kh的关三系为Kb=KhKT/三3，其中KT为变三压器三的变三比（KT=高压/低压三）。（4）为三了防三止支三持式三电流三互感三器套三管闪三络造三成母三线故障，三电流三互感三器通三常布三置在三断路三器的三出线三或变三压器三侧。电流三互感三器使三用注意三事项（1）电三流互三感器三在工三作时三其二三次侧三不得三开路（2）电三流互三感器三的二三次侧三有一三端必三须接三地（3）电三流互三感器三在连三接时三，要三注意三其端三子的三极性第三三节电压三互感三器一、三电磁三式电三压互三感器■电磁三式电三压互三感器三的工作三原理■电磁三式电三压互三感器三的误差■电磁三式电三压互三感器三的分类、结构三类型和型号二、三电压三互感三器的准确三级和额定三容量三、三电压三互感三器的接线三方式四、三电流三互感三器的配置三原则电磁三式电三压互三感器三的工作三原理电压三互感三器的三工作三原理三与普三通电三力变三压器三相同三，结三构原三理和三接线三也相三似，三一次三绕组三匝数三很多三，而三二次三绕组三匝数三很少三，相三当于三降压三变压三器。三工作三时，三一次三绕组三并联三在一三次电三路中三，而三二次三绕组三并联三仪表三、继三电器三的电三压线三圈。三因此三电压三低，三额定三电压三一般三为10三0V；容三量小三，只三有几三十伏三安或三几百三伏安三；负三荷阻三抗大三，工三作时三其二三次侧三接近三于空三载状三态，三且多三数情三况下三它的三负荷三是恒三定的三。电三压互三感器三的一三次电三压U1与其三二次三电压U2之间三有下三列关三系：U1≈(三N1/N2)U2KUU2式中三，N1、N2——为电三压互三感器三一次三和二三次绕三组匝三数；KU——为电三压互三感器三的变三压比三，一三般表三示为其额三定一三、二三次电三压比三，三即KU=U1N/U2N，例三如10三00三0V三/1三00三V。电磁三式电三压互三感器三的测量三误差由于三电压三互感三器存三在励三磁电三流和三内阻三抗三，因三此电三压互三感器三测量三结果三呈现三误差三，通三常用三电压三误差三（又三称比三值差三）和三角误三差（又三称相三角差三）表三示。（1）电三压误三差：三电三压误三差为三二次三电压三的测三量值三乘额三定互三感比三所得三一次三电压三的近三似值三（U2ku）与三实际三一次三电压U1之差三，而三以后三者的三百分三数表三示三，即（2）角三误差电磁三式电三压互三感器三的分类电磁三式电三压互三感器三可分三为以三下几三种类三型：（1）按三安装三地点三可分三为户三内式三和户三外式三。（2）按三相数三可分三为单三相式三和三三相式三。（3）按三每相三绕组三数可三分为三双绕三组和三三绕三组式三。三三绕组三电压三互感三器有三两个三二次三侧绕三组：三基本三二次三绕组三和辅三助二三次绕三组。三辅助三二次三绕组三供接三地保三护用三。（4）按三绝缘三可分三为干三式、三浇注三式、三油浸三式、三串级三油浸三式三和电三容式三等。三干式三多用三于低三压；三浇注三式用三于3～35三kV；油三浸式三主要三用于35三kV及以三上的三电压三互感三器。电磁三式电三压互三感器三的结构三类型（1）35三kV及以三下的三电压三互感三器35三kV及一三下电三压互三感器三的结三构和三普通三变压三器基三本一三致。三根据三其绝三缘方三式的三不同三，可三分为三干式三、环三氧浇三注式三和油三浸式三三种三。干式三电压三互感三器一三般只三用于三低压三的户三内配三电装三置。浇注三式电三压互三感器三用于3～35三kV户内三配电三装置三。油浸三式电三压互三感器JD三JJ三2-三35型、JD三J2三-3三5型被三广泛三用于35三kV系统三中。三这类三电压三互感三器的三铁芯三和一三、二三次绕三组放三在充三有变三压器三油的三油箱三内。三绕组三出线三端经三固定三在油三箱盖三上的三套管三引出三。电磁三式电三压互三感器三的结构三类型（2）11三0～22三0k三V电压三互感三器随着三电压三的升三高，三电压三互感三器绝三缘尺三寸需三增大三。为三了减三少绕三组绝三缘厚三度，三缩短三磁路三长度三，11三0k三V及以三上电三压互三感器三采用三串级三式，三铁芯三不接三地，三带电三位，三由绝三缘板三支撑三。国三产JC三C型和JD三CF型电三压互三感器三就是三采用三这种三结构三。一次三绕组三分两三部分三，分三别绕三在上三下两三铁芯三上，三二次三绕组三只绕在三下铁三芯柱三上并三置于三一次三绕组三的外三面。三铁芯三和一三次绕三组的三中点三相连三。当三电网三电压U加到三互感三器一三次绕三组时三，其三铁芯三的电三位为(1/三2)U。而三且一三次绕三组的三两个三出线三端与三铁芯三间的三电位三差、三一、三二次三绕组三间的三电位三差及三二次三绕组三和铁三芯间三的电三位差三将都三是(1三/2三)U。这三就降三低了三对铁三芯与三一次三绕组三之间三以及三一、三二次三绕组三之间三的绝三缘要三求。电磁三式电三压互三感器三的型号电压三互感三器全三型号三的表三示和三含义三如下三：电压三互感三器的准确三级电压三互感三器的三测量三误差三，以三用其三准确三度级三来表三示。三电压三互感三器的三准确三度级三，是三指在三规定三的一三次电三压和三二次三负荷三变化三范围三内，三负荷三的功三率因三数为三额定三值时三，电三压误三差的三最大三值。表4-三3电压三互感三器的三准确三级和三误差三限值电压三互感三器的额定三容量电压三互感三器的三误差三与二三次负三荷有三关，三因此三对应三于每三个准三确度三级，三都对三应着三一个三额定三容量三，但三一般三说电三压互三感器三的额三定容三量是三指最三高准三确度三级下三的额三定容三量。三例如JD三Z-三10型电三压互三感器三，各三准确三级下三的额三定容三量为三：0.三5级-8三0V三A，1级-1三20三VA，3级-3三00三VA，则三该电三压互三感器三的额三定容三量为80三VA。同三时，三电压三互感三器按三最高三电压三下长三期工三作允三许的三发热三条件三出发三，还三规定三最大三容量三，上三述电三压互三感器三的最三大容三量为50三0V三A，该三容量三是某三些场三合用三来传三递功三率的三，例三如：三给信三号灯三，断三路器三的分三闸线三圈供三电等三。电压三互感三器要三求在三某些三准确三度级三下测三量时三，二三次负三载不三应超三过该三准确三级规三定的三容量三，否三则准三确度三级下三降，三测量三误差三是满三足不三了要三求的三。电压三互感三器的接线三方式在三三相电三力系三统中三，通三常需三要测三量的三电压三有线三电压三、相三对地三电压三和发三生单三相接三地故三障时三的零三序电三压。三为了三测量三这些三电压三下图三示出三了几三种常三见的三电压三互感三器接三线。电压三互感三器的配置三原则电压三互感三器配三置原三则是三：应三满足三测量三、保三护、三同期三和自三动装三置的三要求三；保三证在三运行三方式三改变三时，三保护三装置三不失三压、三同期三点两三侧都三能方三便地三取压三。通三常如三下配三置：（1）母三线。6～22三0k三V电压三级的三每组三主母三线的三三相三上应三装设三电压三互感三器，三旁路三母线三则视三回路三出线三外侧三装设三电压三互感三器的三需要三而确三