电能计量基础及新技术(第二版) 第2章 电能计量用互感器.ppt

1、电能计量用互感器,第2章,第一节 电流互感器,二、技术参数,六、注意事项,五、选择,一、种类、结构与型号,1、分类 按外形（低压TA）：羊角式和穿心式；,一、种类、结构与型号,按电压等级：低压式和高压式； 按一次线圈的匝数：单匝式和多匝式； 按安装方法：支持式和穿墙式； 按安装地点：户内式和户外式； 按铁芯多少：单铁芯和多铁芯； 按绝缘方式：干式（用空气绝缘并冷却）、油浸式、瓷绝缘、环氧树脂浇注绝缘。,一、种类、结构与型号,2、结构示意图,一、种类、结构与型号,3、型号 TA的型号一般表示为： 其中第一个字母固定为L，表示电流互感器；,L,额定电流,准确度等级,额定电压,二、电流互感器的技术参

2、数,保证准确度等级的情况下，二次所接电流线圈、测量仪表总阻抗的额定值,I2e通过额定二次负荷Z2e所需要的视在功率S2e。 有2.5VA、5VA、10VA、 15VA和20VA等规格。,一次额定电流：50、75、100、150、1000、10000、15000、25000A等。,二次额定电流I2e一般为5A，用于330KV及以上电网时I2e为1A,0.1级及以上的为标准互感器用于实验室和标准仪器中；0.2、0.5级用于现场电能计量；1.0级及以下用于监测电流、功率、功率因数和继电保护装置中,电流互感器的准确度等级有：0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、10.0

3、 级,指一次线圈与地(或与二次回路)之间的绝缘电压。,三、电流互感器的工作原理与比差、角差,1、电流互感器的工作原理 一次绕组与被测电路串联，二次绕组与电能表的电流线圈串联。电能表的电流线圈内阻很小，所以电流互感器相当于二次短路运行的变压器。,三、电流互感器的工作原理与比差、角差,根据变压器的工作原理有： 理想情况下 ，则有 有效值的关系： 即： 额定变比：,三、电流互感器的工作原理与比差、角差,2、电流互感器的比差、角差 电流互感器在实际运行中会产生变比误差，简称比差；还有相位角误差，简称角差。 由于 ，因此会引起电流互感器的比差 和角差 。角差 一般为正，比差 一般为负。,出厂前的电流互感

4、器二次匝数N2要适当减少0.5匝2匝，以补偿负的比差,三、电流互感器的工作原理与比差、角差,电流互感器的比差 、角差 和一次实际电流 的有效值关系分别为 一次实际电流小于一次额定电流的30时，比差很大，一般称为“大马拉小车”,一次实际电流越接近额定电流，电流互感器的比差、角差越小。,“大马”指的是一次额定电流很大的互感器，“小车”指的是小负荷电流，此时比差一般为负，少计电量，给供电公司带来损失。,电流互感器的误差特性,四、电流互感器的接线方式,电能计量装置技术管理规程中要求“对三相三线制接线的电能计量装置，其2台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用四线连接。对三相四线制连接的电能计量装置，其3

5、台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用六线连接”。,电流互感器的退磁,为保证电流互感器的准确度，要对电流互感器进行周期校验和现场试验。试验过程中可能采用过直流电源，或在大电流下工作时突然切断电源，或二次绕组偶然开路，都会使电流互感器铁芯线圈中产生剩磁，即一次线圈断电的情况下，铁芯仍有磁性。这种磁性会影响电流互感器的误差特性，因此投入使用前或误差检定前首先须对电流互感器进行退磁，即用特殊的方法消除剩磁。,五、电流互感器的选择,电流互感器应选择符合国家标准、经有关部门鉴定为质量优良，准许进入电力系统的产品。 正确选择额定电压和海拔高度。 正确选择电流互感器的一次额定电流。 正确选择电流互感器的二次

6、额定功率。,二次实际容量S2与二次额定容量S2e 之间满足：,应保证正常运行中的一次 实际负荷电流达到额定值的60%左右，至少应不小于30%,六、使用电流互感器（TA）注意事项,1、电流互感器运行中二次不允许开路。 2、电流互感器必须按减极性连接。 3、高压电流互感器二次K2端要可靠接地，防止一次侧的高压窜入二次侧。 4、低压负荷电流为50A以上时，应采用电流互感器接入方式。 5为防止窃电可将电流互感器二次的K1、K2端用一小盒罩住，并加上铅封。 6户外安装的高压电流互感器，当互感器至电能表距离较长时，宜采用二次额定电流为1A的电流互感器，以适应二次连线电阻较大的实际情况。,若开路，二次线圈两

7、端会出现瞬时高压，危及人身及设备安全；且一次电流全部用于激磁将导致磁饱和，铁芯和线圈将因过热而损坏。,第二节 电压互感器,二、技术参数,六、注意事项,五、选择,一、电压互感器的种类、结构与型号,1、铁芯式电压互感器的分类 按相数：单相、三相； 按安装地点：户内式和户外式。 户外式互感器的表面都带有伞裙，用以防雨和增加绝缘性能； 按绝缘方法：干式、浇注式、油浸式、瓷箱式。,2、结构示意图,a）外形图 （b）取出部分,一、电压互感器的种类、结构与型号,一、电压互感器的种类、结构与型号,3、型号 TV的型号一般表示为：,额定电压,二、电压互感器的技术参数,电压互感器的准确度等 级可分为：0.01、0

8、.02、 0.05、0.1、0.2、0.5、 1.0、3.0、5.0 级,指加在三相电压 互感器一次绕组上 的额定线电压，应 与供电线路的线电 压相适应。,指在功率因数为0.8（滞后） 时，二次绕组输出的额定视 在功率，其标准值为10、15、 25、30、50、75、100、150、 200、250、300、400、 500VA。,0.2、0.5级的用 于现场电能计量,二次绕组的额定电 压，当Vv接线时为 100V；当Yy接线时 为100/ V。,额定容量,三、电压互感器的工作原理,电压互感器的工作原理与电力变压器相似，同样是由相互绝缘的一、二次绕组绕在公共的闭合铁芯上组成的：,电压互感器的一

9、次绕组与被测负载并联，二次绕组与测量仪表的电压线圈并联。与电力变压器的主要区别其一是两者容量不同，其二是电压互感器的二次负荷电能表电压线圈的输入阻抗很大，因此电压互感器相当于开路运行的变压器。,四、电压互感器的误差,电压互感器的误差主要来源于激磁电流和二次电流在一、二次绕组的铜电阻和漏抗中的压降。比差： 其中：U1实际一次电压有效值； U2实际二次电压有效值；,一般为负值，因此出厂前的电压互感器， N2的匝数要适当增多几匝，以补偿实际电压互感器由于激磁电流和二次电流在一、二次绕组的铜电阻和漏抗中的压降引起的负的比差。,KU额定变比； 实际变比；,电压互感器二次连线电阻压降引起负误差,电压互感器

10、二次连接导线上有电阻，当二 次电流通过二次连线时，在该二次连线的 电阻上会产生压降，使加在电能表两端的 电压 小于电压互感器二次绕组出线端 的端电压 ，从而产生负误差，少计电量。 以单相电压互感器为例：二次连线 电阻上的压降必定引起负误差。,电压互感器二次连线电阻压降图示,限制电压互感器二次回路电压降的规定,DL/T 4882000电能计量装置技术管理规程规定“I、II类用于贸易结算的电能计量装置中的电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.2；其它电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.5” 。,图212 JSJW-10型三相五柱式电压互感器 (a) 外观

11、图 (b) 原理接线,图213 铁芯油浸串级式电压互感器（以110KV的为例） （a）内部结构图 （b）接线原理图,电容分压式电压互感器,五、电压互感器的接线方式,1电压互感器的Vv接线 两台相互绝缘接于相与相之间的单相电压互感器连接如图所示：,Vv接线广泛用于中性点绝缘系统或经消弧线圈接地的35kV及以下的高压三相系统，特别是10kV三相系统,五、电压互感器的接线方式,2电压互感器的Yyn接线 这种接法采用一台三芯五柱式三相电压互感器，Yyn接线如图所示：,多用于对地绝缘的高压三相系统，二次侧中性线引出并接地,五、电压互感器的接线方式,3电压互感器的YNyn接线 这种接线互感器绕组是按相电压

12、设计的，所以既可获取线电压，又可获取相电压。,YNyn接线用于110kV及以上电压等级的中性点直接接地系统，常采用三台单相电压互感器构成三相电压互感器组,六、 选择使用电压互感器注意事项,1、电压互感器应选用符合国家标准，并经有关部门鉴定为质量优良，准许进入电力系统的产品,2、要正确选择电压互感器的额定电压，选择时该额定电压 应大于接入的被测电压 的0.9倍，小于1.1倍。 即,六、 选择使用电压互感器注意事项,3、按要求的相序接线，防止接错极性，否则将引起某相的线电压升高 倍或降低 倍，引起错误计量。,4、二次侧要可靠接地，以防一次侧的高压窜入二次侧造成危害，保证人身及电能表的安全。 5、二

13、次侧严禁短路，否则造成烧断一次侧熔断器，计量停止。,六、 选择使用电压互感器注意事项,5、正确选择电压互感器的额定二次容量。 选择 的原则是：,或者,或者,组合互感器,第三节 其他互感器介绍,具电流互感器和电压互感器组成的一个整体，装在计量箱内，一次高压侧接高压回路，二次低压侧接入试验接线盒，有油浸式和环氧树脂浇注式，前者在户外使用，后者在户内使用，电压等级一般有35kV、10kV两种 。,电子式电流互感器,图219 利用Rogowski线圈测量电流的原理图。 （a）Rogowski线圈结构 （b）电子式电流互感器原理框图,电子式电流互感器利用一次母线穿过空心线圈（Rogowski） 对被测一

14、次电流信号进行采样，空芯线圈输出的感应电压与 一次电流的变化律成正比，这个信号再经过AD转换装置转 换为数字信号，并进行运算，换算出与一次电流成正比的量。,电子式电流互感器为了降低对绝缘的要求，高压端到低压端的信号传输利用光纤来承担。利用光纤作为高压端和低压端的信号传输媒质，具有绝缘简单、造价低、技术成熟等优点，而且不易受干扰，传输距离远。Rogowski线圈是一种特殊结构的空心线圈，相当于电流传感器，测量准确度高、测量范围大、通频带宽、无剩磁、制造成本低。,电子式电流互感器,光互感器是高新技术在互感器设计中的应用，它分为两类： 一类是光电压互感器OPT (Optical Potential Transformer) ，原理是波克尔斯(Pockels)电光效应。 电压电场被测母线的电场在影响传感头。 另一类为光电流互感器OCT(Optical Current Transformer)，原理是法拉第(Faraday)磁光效应。 电流磁场被测母线的磁场在影响传感头。,光互感器,光互感器具有以下明显优势：,体积小、质量轻； 抗干扰能力强，具有良好的绝缘性能，可降低