《电气设备运行与维护》课件-项目七 互感器

第四章

仪用互感器第一节

互感器的作用及工作特性

第二节

电流互感器

第三节

电压互感器第一节

互感器的作用及工作特性一、互感器与系统的连接二、互感器的作用三、互感器的工作特性概述

互感器包括电流互感器和电压互感器，是电力系统中不可缺少的重要元件。它将一次侧的高电压、大电流变成二次侧标准的低电压（100V或V）和小电流（5A或1A），分别用以向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈等供电。将高电压变为低电压的称为电压互感器；将大电流变为小电流的称为电流互感器。目前，互感器常采用电磁式和电容式，随着电力系统容量的增大和电压等级的提高，新型传感器如光电式、无线电式互感器正应运而生，将应用于电力生产中。本项目主要分析了电流互感器、电压互感器的结构，接线方式及工作特点。一、互感器与系统的连接图中TV表示电压互感器，TA表示电流互感器。V、A、kWh分别表示电压表、电流表和电能表。电压互感器的一次绕组并接电网，二次绕组和测量仪表或继电器电压线圈并联。A1和a2是一二次绕组的同名端，同理X1和x2也是一二次绕组的同名端；电流互感器的一次绕组串接于电网，二次绕组与测量仪表或继电器电流线圈串联，L1和K1是一二次绕组的同名端，同理L2和K2也是一二次绕组的同名端。在安装接线时同名端不可接错，否则会造成这些装置运行的紊乱。二、互感器的作用1.与测量仪表配合，测量电力系统的电流电压和电能。2.与继电保护装置配合，对电力系统的线路及发、变、配电设备进行保护。3.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。4.将电力系统中的大电流和高电压换成统一的标准值三、互感器的工作特性（一）电流互感器的工作特性（二）电压互感器的工作特性（一）电流互感器的工作特性1.正常运行时，二次绕组近似于短路工作状态。2.一次电流的大小决定于一次负载电流，与二次电流大小无关。3.运行中的电流互感器二次回路不允许开路。4.运行中当需要检修、校验二次仪表时，必须先将电流互感器二次绕组或回路短接，再进行拆卸操作。5.电流互感器的一次电流变化范围很大。互感器仍要保持测量所需要的准确度。6.电流互感器的结构应满足热稳定和电动稳定的要求。（二）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在开路状态。2.电压互感器一次侧电压决定于一次电力网的电压，不受二次负载的影响。3.运行中的电压互感器二次侧绕组不允许短路。第二节

电压互感器一电磁式电压互感器二电压互感器准确度级和容量一电磁式电压互感器（一）电磁式电压互感器的工作原理（二）电磁式电压互感器的测量误差及影响误差的运行因素（三）电磁式电压互感器的结构类型和型号1、电压互感器分类（1）按安装地点可分为户内式和户外式。35KV及以下的电压互感器多制成户内式，35KV及以上多制成户外式。（2）按相数可分为单相式和三相式。只有20KV及以下的电压互感器才制成三相式。（3）按绕组数可分为双绕组和三绕组式。三绕组电压互感器有两个二次侧绕组，供给测量仪表和继电器的基本二次绕组和供接地保护用的辅助二次绕组。（4）按绝缘介质分干式电压互感器。由普通绝缘材料浸渍绝缘漆作为绝缘，多用在500V及以下低电压等级。浇注绝缘电压互感器。由环氧树脂或其他树脂混合材料浇注成型，多用在3～35KV的户内配电装置中。油浸式电压互感器。由绝缘纸和绝缘油作为绝缘，是我国最常见的结构型式，常用在110KV及以上的户外式配电装置中。气体绝缘电压互感器。由气体做主绝缘，多用在超高压、特高压等级。（5）按电压变换原理分电磁式电压互感器。根据电磁感应原理变换电压，原理与基本结构和变压器完全相似，我国多在220KV及以下电压等级采用。电容式电压互感器。由电容分压器、补偿电抗器、中间变压器、阻尼器及载波装置防护间隙等组成，目前我国110KV～500KV电压等级均有应用，超高压只生产电容式电压互感器。光电式电压互感器。通过光电变换原理以实现电压变换，近年来才开始使用。（一）电磁式电压互感器的工作原理电压互感器相当于降压变压器。工作时，一次绕组并联在一次电路中，而二次绕组并联仪表、继电器的电压线圈。因此电压低，额定电压一般为100V；容量小，只有几十伏安或几百伏安；负荷阻抗大，工作时其二次侧接近于空载状态，且多数情况下它的负荷是恒定的。

（二）电磁式电压互感器的测量误差及影响误差的运行因素1.电压误差：

电压误差为二次电压的测量值乘额定互感比所得一次电压的近似值与实际一次电压之差

2.角误差：

角误差为旋转180°的二次电压相量与一次电压相量之间的夹角。3.电压互感器运行工况对误差的影响.

3.电压互感器运行工况对误差的影响影响电压互感器误差的运行工况是二次负荷、功率因数和一次电压的值。

（1）一次电压的影响。电压互感器一次额定电压已标准化，将一台互感器用于高或低的电压等级中，或运行中离额定电压偏离太远，励磁电流和角都会随着发生变化，电压互感器的误差就会增大。故正确地使用互感器，应使一次额定电压与电网的额定电压相适应。（2）二次负荷及功率因数的影响。如果一次电压不变，则二次负载阻抗及功率因数直接影响误差的大小。当接带的负荷过多，二次负载阻抗下降，二次电流增大，在电压互感器绕组上的电压降上升，使误差增大；二次负载的功率因数过大或过小时，除影响电压误差外，角误差也会相应的增大。因此，要保证电压互感器的测量误差不超过规定值，应将其二次负载阻抗和功率因数限制在相应的范围内。（三）电磁式电压互感器的结构类型和型号1.电磁式电压互感器的分类

2.电磁式电压互感器的结构类型

3.电磁式电压互感器的型号1.电磁式电压互感器的分类（1）按安装地点可分为户内式和户外式。（2）按相数可分为单相式和三相式。只有20kV以下才制成三相式。（3）按每相绕组数可分为双绕组和三绕组式。三绕组电压互感器有两个二次侧绕组：基本二次绕组和辅助二次绕组。辅助二次绕组供接地保护用。（4）按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式、串级油浸式和电容式等。干式多用于低压；浇注式用于3～35kV；油浸式主要用于35kV及以上的电压互感器。电磁式电压互感器的型号2.电磁式电压互感器的结构类型（1）35kV及以下的电压互感器。（2）110～220kV电压互感器。（1）35kV及以下的电压互感器35kV及以下电压互感器的结构和普通变压器基本一致。根据其绝缘方式的不同，可分为干式、环氧浇注式和油浸式三种。干式电压互感器一般只用于低压的户内配电装置。浇注式电压互感器用于3～35kV户内配电装置。油浸式电压互感器JDJJ2-35型、JDJ2-35型被广泛用于35kV系统中。110～220kV电压互感器JCC1-110串级式电压互感器由两台110kV电压互感器串接组成的220kV电压互感器JDX-110型电压互感器的铁芯是接地的，为单级绝缘结构。

JCC型电压互感器有一个二次绕组，供测量和保护用；一个剩余电压绕组，三相接成开口三角，测量零序电压用。

JDCF型和JDX-110型电压互感器均由两个二次绕组，测量和保护分开，以及一个剩余电压绕组。防止铁磁谐振的发生引起事故的措施：降低电压互感器磁密是减少此类事故发生的措施之一。JCC1-110串级式电压互感器由两台110kV电压互感器串接组成的220kV电压互感器二、电压互感器准确度级和容量1.电压互感器的准确度级2.电压互感器的额定容量1.电压互感器的准确度级电压互感器的测量误差，以用其准确度级来表示。电压互感器的准确度级，是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷的功率因数为额定值时，电压误差的最大值。电压互感器的测量精度有0.2、0.5、1、3、3P、6P六个准确度级，同电流互感器一样，误差过大，影响测量的准确性，或对继电保护产生不良影响。一般0.1、0.2级主要用于实验室精密测量和供电容量超过一定值（月供电量超过100万kWh）的线路或用户；0.5级的可用于收费用的电能表；0.5~1级的用于发电厂、变电所的盘式仪表和技术上用的电能表，3级的用于某些测量仪表和继电保护装置。保护用电压互感器用P表示，常用的有3P和6P。2.电压互感器的额定容量电压互感器的误差与二次负荷有关，因此对应于每个准确度级，都对应着一个额定容量，但一般说电压互感器的额定容量是指最高准确度级下的额定容量。电压互感器按最高电压下长期工作允许的发热条件出发，还规定最大容量。与电流互感器一样，要求在某些准确度级下测量时，二次负载不应超过该准确级规定的容量，否则准确度级下降，测量误差是满足不了要求的.第二节

电流互感器一电流互感器的结构类型和型号二电磁式电流互感器的工作原理三电流互感器测量误差及影响误差的运行因素四电流互感器的准确级和额定容量五电流互感器的接线方式六电流互感器的配置原则七电流互感器使用注意事项一电流互感器分类电流互感器的分类与电压互感器类似。（1）按安装地点可分为屋内式和屋外式。20KV及以下的多制成户内式，35KV及以上多制成户外式。（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；支持式的安装在平面或支柱上；装入式的套在35KV及以上变压器的套管上，故也称套管式。（3）按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式和气体式。干式电流互感器用绝缘胶浸渍，适用于低压的户内电流互感器；浇注式电流互感器利用环氧树脂为绝缘材料，用于35KV及以下的户内装置中；油浸式电流互感器多用于35KV及以上的户外装置中。（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；多匝式可分为线圈式、“8”字形和“U”字形。（5）按用途可分为测量用和保护用。一电磁式电流互感器的工作原理二、电流互感器测量误差及影响误差的运行因素（一）电流误差（又称比差）：电流互感器实际测量出来的电流与实际一次电流之差，占的百分数。（二）角误差（角差）：旋转180º的二次电流与一次电流之间的夹角。（三）电流互感器运行工况对误差的影响

（三）电流互感器运行工况对误差的影响1.一次电流的影响：当一次电流数倍于额定电流（即发生短路时），由于铁芯开始饱和，误差随I1增加而加大。2．二次负荷阻抗及功率因数对误差的影响（1）误差与二次负荷阻抗成正比。（2）当二次负荷功率因数角增加时，数值误差增大，而角误差减小。反之，当二次负荷功率因数角减小时数值误差减小，而角误差增大。3.电流互感器二次线圈开路二次侧感应出很高的电势，对人身和设备都是极有害的。此外，在铁芯中还会产生剩磁使互感器误差增大。会引起铁芯和绕组过热。三电流互感器的准确级和额定容量（一）电流互感器的准确级（二）保护用电流互感器的10%倍数（三）电流互感器的额定容量（一）电流互感器的准确级电流互感器的测量误差，可以用其准确度级来表示，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。我国电流互感器准确级和误差的限值如表4-4所示。一般0.1、0.2级主要用于实验室精密测量和供电容量超过一定值（月供电量超过100万kWh）的线路或用户；0.5级的可用于收费用的电能表；0.5～1级的用于发电厂、变电所的盘式仪表和技术上用的电能表；3级、5级的电流互感器用于一般的测量和某些继电保护上；5P和10P级的用于继电保护。表4-4电流互感器的准确度等级和误差限值（二）保护用电流互感器的10%倍数

保护用的电流互感器在正常负荷范围内的准确度要求不如测量用的高，一般只要求3～10级，但在短路情况下，保护级的电流误差不应大于10%。当一次电流为额定电流的n倍时，误差达到10%，则n称为10%电流倍数。n的数值与二次负荷阻抗有关，二者之间的关系曲线如图7-3所示，称为电流互感器的10%误差曲线，一般由厂家提供。使用时由曲线上查出相应的二次负荷阻抗值，只要实际的负荷阻抗小于该值，就能保证误差在10%内。（三）

电流互感器的额定容量电流互感器的额定容量SN系指电流互感器在额定二次电流和额定二次阻抗下运行时，二次绕组输出的容量。由于电流互感器的额定二次电流为标准值（5A获1A），也为了便于计算，有的厂家提供电流互感器的额定阻抗ZL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。五电流互感器的结构类型和型号（一）电流互感器的型号（二）电流互感器的结构（一）电流互感器的型号（三）电流互感器的结构

互感器的基本组成部分是绕组、铁芯、绝缘物和外壳。为了节约材料和降低投资，一台高压电流互感器常安装有相互间没有磁联系的独立的铁芯环和二次绕组，并共用一次绕组。这样可以形成变比相同、准确度级不同的多台电流互感器。（1）套管式电流互感器（2）充油式电流互感器（3）电容式电流互感器（4）SF6气体绝缘倒立式电流互感器（5）穿墙式环氧电流互感器（1）套管式电流互感器

单匝式电流互感器的一次绕组由单根直导体构成。二次绕组均匀的绕在铁芯上，以利减少漏磁。制成的二次绕组套在绝缘套外面，例如变压器套管电流互感器，穿墙套管电流互感器，断路器套管电流互感器等都是这类结构。（2）充油式电流互感器35～110KV电流互感器多数采用充油式。LCWD1-35型电流互感器有两个环形铁芯，铁芯外面绕二次绕组（一个0.5级和一个P级），一次绕组穿过铁芯与二次绕组构成“8”字式的链状，如左图所示。L-110型电流互感器采用串级原理结构，如右图所示。图4-6110kV“8”字型绕组电流互感器绕组结构1—绕组；2—一次绕组绝缘；3—二次绕组及铁心（3）电容式电流互感器这类产品采用全封闭结构，由油箱、绝缘套、器身、油枕及膨胀器等部件组成。膨胀器又是互感器的防爆装置。全密封结构有两大优点：①与空气隔绝，能延缓油的老化过程；②油因热胀冷缩进行呼吸过程中，不会将空气吸入，避免了互感器因受潮进水而引发爆炸事故。

（4）SF6气体绝缘倒立式电流互感器

适用于110kv、50Hz电力系统中作电流、电能测量及继电保护用。该产品主要由躯壳、高强度瓷套、底座、一次导电杆、二次绕组等部分组成。产品顶部装有压力释放装置，以避免突发性事故的发生。底座上设有SF6阀门及密度继电器和二次接线板等。电场分布均匀，局部放电量低。倒立式结构，气体绝缘，抗动热稳定电流能力大。绝缘性能稳定，无老化现象。维护简便，运行安全，无爆炸及火灾可能。LVQB-110W2型SF6气体绝缘钟罩形倒立式电流互感器LVQB-110w2型SF6气体绝缘“T”形倒立式电流互感器（5）穿墙式环氧电流互感器LA(J)-10型电流互感器为穿墙式环氧树脂浇注绝缘产品，适用于频率50HZ或60HZ、额定电压10KV的电力系统中，作电能计量、电流测量和继电保护用。四电流互感器的接线方式（一）

电流互感器的极性（二）电流互感器的接线方式

（一）

电流互感器的极性电流互感器在连接时，要注意其端子的极性，按照规定，我国互感器和变压器的绕组端子，均采用“减极性”标号法。用“减极性”法所确定的“同名端”，实际上就是“同极性端”，即在同一瞬间，两个同名端同为高电位或同为低电位。按规定，电流互感器的一次绕组端子标以L1、L2,二次绕组端子标以K1、K2，L1与K1为同名端，L2与K2为同名端。如果一次电流从L1流向L2，则二次电流应从K2流向K1，如图4-9所示。

（二）电流互感器的接线方式（a）一相式接线（b）两相V形接线

（c）两相电流差接线（d）三相星形接线六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。电流互感器的配置原则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，用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。3.配备差动保护的元件，应在元件各端口配置电流互感器，当各端口属于同一电压级时，互感器变比应相同，接线方式相同。Y/-11接线组别变压器的差动保护互感器接线应分别为三角形与星型以实现两侧二次电流的相位校正。4.为了防止支持式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。七电流互感器使用注意事项1.电流互感器在工作时其二次侧不得开路。2.电流互感器的二次侧有一端必须接地。3.电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。二、电容式电压互感器（一）电容式电压互感器的工作原理（二）电容式电压互感器的误差（三）电容式电压互感器的结构类型（一）电容式电压互感器的工作原理二、电容式电压互感器

随着电力系统电压等级的增高，电磁式电压互感器的体积越来越大，成本随之增加。因此，产生了电容式电压互感器(CVT，capacitivevoltagetransformer)，电压等级在110kV及以上。电容式电压互感器还可兼作载波通信系统的耦合电容器，其原理接线图如图4-21所示。(1)工作原理电容式电压互感器实质上是一个电容分压器，被测电压U1加到高压电容C1和中压电容C2上，根据电容串联分压原理(按电容量反比分压)，得式中k

——分压比，且k

=

C1/(C1+C2)；UC2——与一次电压U1成正比例变化，故可测量出相对地电压。(2)电容式电压互感器的误差及其减小误差的措施1)减小分压器的输出电流，可减小误差，故将负载经中间变压器T(阻抗变换)与电容分压器相连接。当C2两端(即图中a、b两点之间,L1很小)与负载接通时，电流流过电容C1和C2的阻抗而产生电压降，引起电容式电压互感器的电压误差和相位误差。2)为了减小Zi，在b点右侧接入一个补偿电抗L，这时，在中间变压器T向电源看，电源内阻抗变为由于L1的阻抗很小，略去不计，当时，Zi＝0，即输出电压与负载大小无关。但实际上由于电容器有损耗，电抗器也有电阻，不可能使内阻抗为零，因此还会有误差产生，其误差大小除受U1、Z2L和cosφ2影响外，还与系统频率有关，所以系统频率应保持在(50±0.5)Hz范围内。(3)

放电间隙F的作用

当电压互感器二次侧发生短路时，短路电流可达额定电流的数十倍，此电流将产生很高的过电压，为防止由于二次侧短路造成的电压升高而击穿补偿电抗器线圈，在补偿电抗L两端并联有放电间隙F（一般用保护球隙或避雷器）。(4)防止产生某次谐波铁磁谐振的措施由于电容式电压互感器是由电容(C1、C2)和非线性电感元件构成

(中间变压器、补偿电抗器)，在一次突然合闸或二次短路又突然消除时，由于非线性电抗的饱和，可能激发产生内部分次(1/3次)谐波铁磁谐振过电压，危及CVT本身的安全，影响二次测量、保护的正常工作，为了抑制谐波的产生，在辅助二次绕组(剩余电压绕组)中并联一个谐振阻尼器ZD(由一个电感与一个电容并联后与一个阻尼电阻串联构成)

，阻尼电阻上流过谐振电流，能在短时内将谐振能量消除。谐振阻尼器有经常接入和谐振时自动接入两种方式。

(5)载波附件(用于电力载波通讯时选带载波附件的CVT)排流线圈L1的工频阻抗很小，一般小于10Ω，作用是使电容分压器的工频电容电流入地，限制电容分压器低压端电位（约5V左右），保证了设备和人员的人身安全。保护间隙P可抑制电容分压器低压端产生的冲击过电压。接地刀闸K在检修结合滤波器时将电容分压器低压端接地便于结合滤波器的带电检修。（二）电容式电压互感器的误差电容式电压互感器的误差由空载误差，负载误差和阻尼器负载电流产生的误差等几部分组成。电容式电压互感器的误差除受的影响外，还与电源频率有关，当系统频率变化超出50±0.5Hz范围时，会产生附加误差。（三）电容式电压互感器的结构类型1.TYD110/-0.015型由一台

OWF110/-0.015D型分压电容器构成。TYD型由一台OWF型分压电容器构成2.TYD220/-0.075型由一台

OWF110/-0.015型耦合电容器及一台

OWF110/-0.015D型分压电容器叠装串联组成。OWF型（或OWF型）分压电容器

电容式电压互感器应用范围及优缺点型分压电容器型电容器均为绝缘套外壳。绝缘套内装电容器芯子，电容器芯子由若干个电容元件串联组成，电容元件由电容器纸及铝箔绕卷压扁制成。电容器芯子上面放置金属膨胀器，作温度补偿用。电容器油是十二烷基苯。电容器内按规定加一定油压。分压电容器的底盖就是下面电磁装置油箱盖。电磁装置包括补偿电抗器、中间变压器以及谐振阻尼器的电抗器。这些装置在同一油箱中，组成电容式电压互感器的电磁装置单元，并作为电容分压器的底座。补偿电抗器具有可调气隙的铁芯，用于出厂实验时误差调节。电容式电压互感器应用范围及优缺点结构简单、重量轻、体积小、占地少、成本低，且电压越高效果越显著。此外，分压电容还可兼作载波通信的耦合电容，因此，广泛应用于110～500中性点直接接地系统。电容式电压互感器的缺点是：输出容量越小，误差越大，暂态特性不如电磁式电压互感器。

四、电压互感器的接线方式⑴一台单相式电压互感器接线方式

图a是由一台单相电压互感器测量相对地电压，这种接线适用于110～220kV中性点直接接地系统中，其额定一次电压UN1=UNS/。其UN2=100V。图b是由一台单相电压互感器测量相间电压，适用于3～35kV中性点不接地系统中。其额定一次电压UN1为所接电网的额定电压UNS。其额定二次电压UN2=100V。四、电压互感器的接线方式⑵两台单相式电压互感器不完全星形(即V—V)接线方式

如图c所示，两台单相电压互感器分别接于母线的A相—B相和B相—C相之间，用来测量相间电压，这种接线常用于3～20kV小电流接地系统中。其额定一次电压UN1为所接系统母线的额定电压UNS，即UN1=UNS。其额定二次电压UN2=100V。

四、电压互感器的接线方式⑶三台单相式电压互感器构成的完全星形接线方式

如图d所示，在3～220kV系统中得到广泛应用，由于其一次和二次侧中性点均接地，故可以用来测量相间电压和相对地电压。(4)三相五柱式电压互感器接线与图d类似，可用来测量相间电压和相对地电压，它只用于3～20kV系统中。这种电压互感器在其内部已完成了绕组的连接，故UN1=UNS；UN2=100V（二次绕组线电压）；每相辅助二次绕组的额定电压为100/3V。四、电压互感器的接线方式（4）三个单相三绕组电压互感器或一个三相五柱式三绕组电压互感器接成YYΔ型，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。故这种接法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。系统正常运行时，开口三角形两端电压接近于零，当系统发生一相接地时，开口三角形两端出现近100V零序电压，使电压继电器吸合，发出接地预告信号。

三相五心柱三绕组电压互感器YYΔ接线单相金属性接地时(例如A相)：B、C相电压上升为线电压，开口三角电压为：

二次绕组的额定电压UN2=100/V。

辅助二次绕组（开口三角形接线）用于小电流接地系统的绝缘监察装置时，每相辅助二次绕组的额定电压为100/3V。若每相辅助二次绕组的额定电压为100/3V，则单相金属性接地时，开口三角两端之间电压为100V。正常运行时：开口三角两端之间电压为：

其额定一次电压UN1=UNS/。

辅助二次绕组（开口三角形接线）用于大电流接地系统的接地保护时，每相辅助二次绕组的额定电压为100V。正常运行时，开口三角两端之间电压为0V；单相金属性接地时，开口三角两端之间电压为100V。正常运行时：单相金属性接地时(例如A相)：相电压没有变，开口三角电压为：若每相辅助二次绕组的额定电压为100V，则单相金属性接地时，开口三角两端之间电压为100V。(5)电压互感器与电力系统的连接

3～35kV的电压互感器需经隔离开关和熔断器接入高压电网。高压侧熔断器的作用：保护高压电网不因一次绕组或引线短路危及一次系统的安全。

110kV及以上的电压互感器只经隔离开关接入高压电网，其回路中不使用熔断器，其理由之一是，110kV及以上的电压互感器可靠性高；其二是，110kV及以上的熔断器制造困难，价格昂贵。

电压互感器二次侧不能短路，否则会烧坏，所以电压互感器二次侧一般要装熔断器作为二次侧短路的保护。五、电压互感器的配置原则1.电压互感器配置原则2.电压互感器配置方案1.电压互感器配置原则

应满足测量、保护、同期和自动装置的要求；保证在运行方式改变时，保护装置不失压、同期点两侧都能方便地取压。2.电压互感器配置方案（1）母线。6～220kV电压级的每组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路母线则视回路出线外侧装设电压互感器的需要而确定。（2）线路。当需要监视和检测线路断路器外侧有无电压，供同期和自动重合闸使用，该侧装一台单相电压互感器。（3）发电机。一般在出口处装两组。一组（三只单相、双绕组接线）用于自动调节励磁装置。一组供测量仪表、同期和继电保护使用，该组电压互感器采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器，接成Y0/y0/接线，辅助绕组接成开口三角形，供绝缘监察用。当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。50MW及以上发电机中性点常还设一单相电压互感器，用于100%定子接地保护。2.电压互感器配置方案（二）（4）变压器。变压器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求，设有一组电压互感器。（5）330～500kV电压级的电压互感器配置。双母线接线时，在每回出线和每组母线三相上装设。一个半断路器接线时，在每回出线三相上装设，主变压器进线和每组母线上则根据继电保护装置、自动装置和测量仪表的要求，在一相或三相上装设。线路与母线的电压互感器二次回路不切换。六、新型互感器的发展简介新型互感器的研制是光电子、光纤通信和数字信号处理技术的发展和应用。新型互感器的特点是：高低压间没有直接的电磁联系，使绝缘结构大为简化；测量过程中不需要消耗很大能量；测量范围宽，暂态相应快，准确度高；二次绕组数量增多，满足多重保护需要；重量轻、成本低。新型互感器按高、低压部分的耦合方式，可分为无线电电磁波耦合、电容耦合和光电耦合式，其中光电式互感器性能最佳，研制工作进展很快。光电式互感器的原理是利用石晶材料的磁电效应和电场效应，将被测的电压、电流信号转换成光信号，经光通道传播，由接收装置进行数字化处理将接收到的光波转变成电信号，并经过放大，供仪表和继电器使用。非电磁式互感器的共同缺点是，输出容量较小，需研制功率更大的放大器或采用小功率的半导体继电保护装置来减小互感器的负荷。第五节互感器的选择1．种类和型式选择一、电流互感器的选择

根据安装地点可选择：屋内或屋外式。

根据安装方式可选择：支持式、装入式（装在变压器套管或多油断路器套管中）和穿墙式（兼作穿墙套管）。

根据一次绕组匝数可选择：单匝LD（用于大电流）、多匝LF（用于小电流）和母线式LM（用于大电流）。

6~20kV屋内配电装置的电流互感器有：瓷绝缘（如LDC、LFC和LMC系列）结构；树脂浇注绝缘（小电流回路采用LA和LFZ系列，大电流回路采用LDZ、LMZ、LAJ和LBJ系列）结构。一般多采用浇注绝缘型。

35kV及以上配电装置的电流互感器采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器（如屋外的LCW系列）。LDZJ10LA10LMZB6-10LFZ1-10LAJ1010kV树脂浇注绝缘电流互感器LRD235DW2(装入式)110kV电流互感器220kV电流互感器

选用母线式电流互感器时，应校核其窗口允许通过的母线尺寸。2．额定电压选择：UN≥UNs

3．额定电流的选择：IN1≥Imax

1)为保证电流互感器的准确级，Imax应接近IN1，同时为保证仪表在正常运行时指示在刻度标尺的3/4左右（能适当指示过负荷电流值），或测量装置能测量到最大过负荷电流值，选择的IN1应留有一定的裕度，一般选IN1应尽量比Imax大1/3，即由IN1-Imax=Imax/3，可得IN1=4/3Imax左右，最大持续工作电流Imax则能运行在3/4IN1附近。2)电流互感器的二次额定电流IN2，可根据二次回路的要求选用5A（强电系统）或1A（弱电系统）。

3)110kV及以上电压等级的电流互感器，其一次绕组常设计成两个，可以通过串、并联实现不同的额定电流比。4．准确级和额定容量的选择

1)电流互感器的准确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百分数。根据测量时电流互感器误差的大小和用途，发电厂和变电所中电流互感器的准确级分为0.2、0.5、1、3级及P和

TP级。例如额定电流比为2×300/5的电流互感器，一次侧的电流有俩档，一是300/5，二是600/5，两个一次绕组并联时额定电流比为600/5，两个一次绕组串联时额定电流比为300/5。例：选择容量为360MVA、变比为242/20kV的变压器高压220kV侧电流互感器的额定电流比。其高压侧最大持续工作电流Imax=1.05SN/(1.732UN)=1.05×360000/(1.732×242)=901.84A。IN1=4/3Imax=901.84×4/3=1202.45A，可选额定电流比为2×600/5的LB9-220型电流互感器，两个一次绕组并联。2)为保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。

用于电能计量的电流互感器，准确级不应低于0.5级，500kV宜采用0.2级；

供运行监视仪表用的电流互感器，准确级不应低于1级；

供粗略测量仪表用的电流互感器，准确级可用3级；

稳态保护用的电流互感器选用P级；暂态保护用的电流互感器选用TP级。

3)电流互感器的额定容量SN2是指在额定二次电流IN2和额定二次阻抗ZN2下运行时，二次绕组输出的容量，即制造厂家一般提供电流互感器的ZN2(单位为Ω)值。

4)同一台电流互感器除最高准确级外，还有几个较低测量精度的准确级，对应于不同的准确级，具有不同的额定容量（或额定二次阻抗）。

5．二次负荷的校验为保证所选电流互感器的准确级，其最大相二次负荷S2应不大于所选准确级相应的额定容量，即

S2≤SN2

由

和

则一定有

Z2L≤ZN2

其中，二次负荷阻抗为Z2L为ra、rre——测量仪表和继电器的电流线圈电阻(Ω)，可由其线圈消耗的功率求得。

rL——仪表或继电器至电流互感器的连接导线电阻(Ω)；

rc——接触电阻(Ω)，一般取0.1Ω。

准确级可以满足

可将二次负荷校验条件转化为求连接导线的最小截面。连接导线的电阻应满足根据r=ρL/S，可得满足准确级要求的连接导线最小截面S

为

ρ——连接导线的电阻率Lc——连接导线的计算长度(m)，与仪表和继电器至电流互感器安装地点的实际距离及电流互感器的接线方式有关。

当电流互感器采用单相接线时，如图6-9a所示。可取Lc=2L。

当电流互感器采用星形接线时，如图6-9b所示。故可取Lc=L。

当电流互感器采用不完全星形接线时，如图6-9c所示。

为保证连接导线具有一定的机械强度，铜导线截面不应小于1.5mm2，铝导线截面不应小于2.5mm2。

6．热稳定校验对带有一次绕组的电流互感器，热稳定校验条件为It——电流互感器1s允许通过的热稳定电流；

Kt——电流互感器的1s热稳定倍数，Kt=It/IN1。

或7．动稳定校验

内部动稳定校验条件为ies≥ish

或ies、Kes——电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，

对采用硬导线连接的瓷绝缘电流互感器，相间电动力作用其瓷帽上。因此，需要进行外部动稳定校验，校验条件为

L——电流互感器瓷帽端部到最近一个支柱绝缘子间的距离(m)，对母线型电流互感器为:电流互感器瓷帽端部到最近一个支柱绝缘子间的距离+电流互感器两端瓷帽间的距离；a——相间距离(m)；ich——短路冲击电流幅值（A）；Fal——电流互感器瓷帽上的允许力（N）。

【例1】

选择例中10kV出线上的电流互感器。已知线路最大持续工作电流为350A，功率因数为0.8，出线继电保护动作时间为2s，断路器全开断时间为0.1s,次态电路I''=8.677kA，I1.05=I2.1=8.825kA，电流互感器接线和测量仪表配置如图所示，电流互感器至测量仪表的实际距离为L=25m。

解根据电流互感器安装在屋内，电网的额定电压为10kV，回路的最大持续工作电流为350A和供给电能表电流，选用LFZ1-10型屋内复匝浇注绝缘式电流互感器，变比为400/5，准确级为0.5级，额定二次阻抗ZN2=0.4Ω，热稳定倍数Kt=80，动稳定倍数Kes=140。表6-5电流互感器二次负荷（单位：VA）图6-10例6-6中的电流互感器接线图仪表名称及型号A相C相有功电能表(DS1)0.50.5无功电能表(DX1)0.50.5电流表(46L1-A)0.35总计1.351.0电流互感器的二次负荷统计见表6-5，最大相负荷电阻为对采用不完全星形接线互感器，计算长度满足准确级要求的连接导线最小截面为常用的连接导线标准截面为0.75、1、1.5、2.5、4、6和10mm2，故选用4mm2的铜导线。

热稳定校验为热稳定满足要求。内部动稳定满足要求。通过以上计算可以看出，所选电流互感器满足要求。

浇注绝缘的电流互感器，只校验内部动稳定，即二、电压互感器的选择

电压互感器的二次负荷阻抗很大，一次电流很小，不存在额定电流选择问题。外部电网短路电流不通过电压互感器，故不进行短路稳定性校验。

1．种类和型式选择应根据安装地点及使用条件来选择电压互感器的种类和型式。

6~20kV屋内：一般采用油浸绝缘或树脂浇注绝缘的电磁式电压互感器。

35~110kV：一般采用油浸绝缘的电磁式电压互感器。

220kV及以上：当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。

需要测量零序电压时，6~20kV可以采用三相五柱式三绕组电压互感器，或三台单相式三绕组电压互感器。

35kV及以上只有单相式电压互感器。

JDZ6,10或JDZJ6,10(单相浇注绝缘)JDJ6,10(单相油浸绝缘)220kV电压互感器和避雷器

一次绕组接于线电压上时，一次绕组额定电压选UNs

，一次绕组接于相电压上时，一次绕组额定电压选。2．额定电压的选择电压互感器一次侧的额定电压应满足电网电压要求，二次侧的额定电压按测量表计和保护要求，已标准化为100V。电压互感器一次绕组及二次绕组额定电压的具体数值与电压互感器的相数和接线方式有关。二次绕组额定电压选100V或V。

单相式电压互感器用于测量线电压或用两台接成不完全星形接线时，一次绕组额定电压选电网额定电压UNs，二次绕组额定电压选100V；

三台单相式电压互感器接成星形接线时，一次绕组电压额定选

二次绕组额定电压选

用于中性点直接接地系统，辅助二次绕组额定电压选100V，用于中性点不接地系统，辅助二次绕组额定电压选100/3V。

三相式电压互感器接于电网的线电压上，三相绕组为一整体，一次绕组额定电压(线电压)选UNs，二次绕组额定电压(线电压)选100V。3．准确级的选择

电压互感器的准确级：指在规定的二次负荷和一次电压变化范围内，二次负荷功率因数为额定值时，最大电压误差的百分数。

发电厂和变电所中电压互感器的准确级分为0.2、0.5、1、3级及3P和

6P级（保护级）。

为保证测量仪表的准确度，电压互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。

4．二次负荷的校验为保证所选电压互感器的准确级，其最大相二次负荷S2应不大于所选准确级相应的一相额定容量SN2，否则准确级将相应降低，校验条件为

S2≤SN2

1)根据负荷的接线方式和电压互感器的接线方式，尽量使各相负荷分配均匀。

2)计算每一仪表线圈消耗的有功功率和无功功率

。

3)计算各相或相间二次负荷，即

若电压互感器与负荷的接线方式相同，即可进行校验，即

式中

S0、φ——分别为接在同一相或同一相间中的各仪表线圈消耗的视在功率和功率因数角。

S2≤SN2

4)若电压互感器与负荷的接线方式不同

互感器为星形、负荷为不完全星形接线，应用表6-7中相应公式将相间负荷转化为每相负荷，计算出电压互感器的每相有功功率负荷和无功功率负荷

，并与互感器接线方式相同的每相负荷相加，可得二次负荷为

取最大相负荷进行比较。取最大的相间负荷进行比较。

互感器为不完全星形、负荷为星形接线，应用表6-7中相应公式将每相（星形）负荷转化为相间（不完全星形）负荷，计算出电压互感器的相间有功功率负荷和无功功率负荷

，并与互感器接线方式相同的相间负荷相加，可得二次负荷为

表6-7电压互感器二次绕组有功及无功负荷计算公式互感器为星形、负荷为不完全星形接线互感器为不完全星形、负荷为星形接线接线接线AABBBCC【例6-7】

选择某变电站屋内10kV母线上的电压互感器。母线上接有5回出线和1台主变压器，共装有有功电能表6只，无功电能表6只，有功功率表1只，无功功率表1只，母线电压表1只及绝缘监察电压表3只。

解根据电压互感器安装在屋内，电网的额定电压为10kV，供给电能表电压及用于绝缘监察，选用JSJW-10型三相五柱式电压互感器（也可选用3只单相JDZJ型浇注绝缘电压互感器），额定电压为10/0.1kV，辅助二次绕组为0.1/3kV，准确级为0.5级，三相额定容量SN2=120VA。电压互感器与测量仪表的接线方式如图6-11所示，与电压互感器接线方式不同（不完全星形部分）的各相间二次负荷分配在表6-8中示出。仪表名称及型号仪表电压线圈AB相BC相线圈消耗功率/VAcosφsinφ仪表数目PabQabPbcQbc有功功率表(46D1-W)0.61010.600.60无功功率表(46D1-var)0.51010.500.50有功电能表(DS1)1.50.380.92563.428.3253.428.325无功电能表(DX1)1.50.380.92563.428.3253.428.325电压表(46L1-V)0.31010.30总计7.9416.658.2416.65表6-8电压互感器各相间二次负荷分配根据表6-7计算不完全星形部分负荷的视在功率和功率因数，即利用表6-7中的计算公式，并计及与电压互感器接线方式相同的绝缘监察电压表功率P’，得A相负荷为

B相负荷为由于Sab与Sbc接近，φab与φbc接近，可知B相负荷最大，即

故选用JSJW-10型电压互感器满足要求。<120/3VA互感器的作用

电力系统为了传输电能，往往采用高电压、大电流回路把电力送往用户，而这样的大电压和电流无法用仪表进行直接测量。这时候就需要互感器将交流大电压和大电流按比例降到可以用仪表直接测量的数值。

（1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值，

（2）使一次设备与二次设备实现电气隔离，保证了设备和工作人员的人身安全。

（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。电磁式电流互感器的工作原理

电磁式电流互感器由闭合的铁芯和绕组组成。(1)一次绕组串联在被测电路中，并且匝数很少，仅为一匝或几匝，因此一次电流值只受一次回路参数的影响，而与二次电流大小无关。(2)电流互感器二次绕组的匝数较多，串接在测量仪表或继电保护回路里。测量仪表和继电器的电流线圈阻抗很小，所以正常运行时，电流互感器在接近短路的状态下运行。

因为二次侧匝数较多，所以二次侧有较大的电压，绝对不能开路。

当电流互感器一次绕组流过电流

时，由于电磁感应现象，将在二次绕组中产生感电动势，二次绕组经过测量仪表和电流线圈等形成回路，则二次绕组将流过电流

，其磁动势平衡关系为电磁式电流互感器的工作原理

为励磁电流；

、为一次绕组、二次绕组中的电流；N1为一次绕组的匝数；N2为二次绕组的匝数图1电流互感器的工作原理电磁式电流互感器的工作原理

当一次电流未超过额定电流时，励磁电流远小于一次电流，因此可忽略不计。此时，一次电流和二次电流的大小存在如下关系

额定一次电流I1N与额定二次电流I2N之比称为电流互感器的额定电流比，用Kn表示，即

同时，由公式可知，电流互感器二次电流的相量与一次电流的相量相差180°。电流互感器的误差

电流互感器的误差由两部分组成，包括电流误差和角差。