2.互感器及变换器

第二章互感器及变换器电流互感器（TA）电压互感器（TV）电流变换器（UA）电压变换器（UV）电抗变换器（UX）作用：变换与隔离2.1电流互感器（TA）作用：将一次系统高电压电路上的大电流，准确地变换为二次低电压电路上的小电流（额定值为5A或1A）；以便继电保护装置或仪表用于测量电流。同时它还具有对高、低电压电路的隔离作用，以保障二次设备和工作人员的安全。文字符号为TA（旧符号曾记为CT）。电流互感器的等值电路及相量图(a)等值电路(b)相量图电流互感器极性在继电保护中按“减极性”原则标示。即一次电流由“*”端流入电流互感器作为它的假定正方向，而二次电流由“*”端流出。电流互感器实物★特点①二次侧接的是仪表和继电器的电流线圈，阻抗很小，接近于短路工作状态；②二次侧阻抗很小，W1／W2也很小，故对一次侧的电流几乎无影响，一次侧电流取决于电网负载；③电流互感器运行时，应特别注意防止二次绕组开路。注意端子极性。◆电流互感器的误差TA的误差主要来自于励磁电流，一次电流中有一部分流入励磁支路而不变换至二次侧。影响TA误差的主要因素是二次负载及一次电流大小。二次负载↑→励磁电流↑→TA误差↑一次电流↑→TA铁芯趋向饱和→励磁阻抗下降↓→励磁电流增大↑→TA误差增大↑10％误差曲线：误差为10％情况下二次阻抗与一次电流倍数的关系曲线称为10％曲线。电流互感器的准确度级a：测量用电流互感器的准确度级为：0.2、0.5、1、3、5、10等六个标准；b：保护用电流互感器的准确度级有5P、10P两个准确度级，还有B级供过电流保护用，D级供差动保护用。►电流互感器接线方式定义：所谓电流互感器的接线方式是指电流互感器二次绕组和电流测量元件（电流继电器）间的连接方式。为能反映所有类型的相间短路，电流保护要求至少在两相线路上应装有电流互感器和电流测量元件。常用的有三相式完全星形接线方式（三相三继电器的完全星形接线）；两相两继电器的不完全星形接线；两相单继电器的两相电流差接线。◆接线系数进入电流测量元件(电流继电器)的电流与电流互感器的二次电流之比，即接线系数当保护装置起动电流为时，则反应到电流互感器中二次电流值为，反应到继电器中的电流为2conKrIKI.1opI1/opTAIK12conopopTAKIIK电流互感器的接线图(a)两相电流差式接线及电流相量图(b)三相式完全星形接线(c)两相式不完全星形接线◆几种接线方式性能分析两种接线方式的投资不同。①完全星形与不完全星形接线的接线系数为1；②两相电流差接线虽节约投资，但B相短路不能反应，且接线系数和灵敏度则随短路类型而变化。故只适用于10KV以下小接地电流作为相间短路保护，小容量设备和高压电动机的保护；③完全星形接线和不完全星形接线中流入电流继电器的电流均为相电流，两种接线都能反应各种相间短路故障；④完全星形接线还可以反应各种单相接地短路；⑤不完全星形接线不能反应全部的单相接地短路(如B相接地)。小接地电流电网中发生两点接地分析：在动作时间相同的并行线路上发生两点接地时，在接地电流足够大时，不完全星形接线只有三分之一的机会会切除两条线，而完全星形接线则均切除两条线，因此不完全星形接线的供电可靠性高；在串联运行的两相邻线路上发生两点接地时，不完全星形接线的电流保护有三分之一的机会会无选择性动作，而完全星形接线则百分之百有选择性动作。小接地电流电网中发生两点接地分析：在小接地电流系统中，在不同线路的不同相上发生两点接地时，一般情况下只要求切除一个接地点而允许带一个接地点继续运行一段时间。放射性线路上两点接地在两点发生接地短路时，两套保护（设时限整定得相同）均将起动。如采用两相星形接线，则保护有2/3的机会只切除任一线路。即只有1/3的机会切除两条线，而完全星形接线则切除两条线，此时前者供电可靠性高。因此，在放射性的线路中，两相星形接线比三相星形接线应用较广。串联线路上两点接地在dA点和dB点发生接地短路，只希望切除距电源远的线路。若保护1和保护2均采用三相星形接线时，如果它们的整定值和时限都满足选择性，那就能保证100%地只切除线路故障。如采用两相星形接线，则保护就不能切除B相接地故障，只能由保护2动作切除线路AB，使停电范围扩大。这种接线方式在不同的相别的两点接地组合中，只能有2/3的机会有选择地切除后面的一条线路，即不完全星形有1/3机会无选择动作，而完全星形则百分之百有选择性动作。Y，d11接线降压变压器后相间短路示意图Y，d11接线降压变压器后相间短路时的电流分布和相量图(a)接线图(b)Δ侧电流相量图(c)Y侧电流相量图Y，d11接线变压器后两种接线方式分析★Y，d11接线变压器，Y侧正序分量滞后Δ侧30°，Y侧负序分量超前Δ侧30°。★1）采用三相星形接线时，则B相上继电器中的电流较其它两相大一倍。因此灵敏系数增大一倍，这是十分有利的。★2）采用两相星形接线时，由于B相上没有装设继电器，就没有测量元件可以反映B相电流，故保护的灵敏度下降了50%。为克服这个缺点，在两相星形接线的中线上再接入一个继电器或第三个电流测量元件，从而提高了保护的灵敏度，这种接线又称为两相三继电器接线。各种接线方式的应用范围三相完全星形接线方式：能反应各种类型的故障，保护装置的灵敏度不因故障相别的不同而变化。三相完全星形接线用于110kV及以上电压等级大电流接地系统，可以获得三相相电流。三相完全星形接线的中线上可以获得三相电流之和，即3倍的零序电流。1）广泛应用于发电机、变压器大型贵重电气设备的保护中。2）用在中性点直接接地电网中（大接地电流系统中），作为相间短路的保护，同时也可保护单相接地（对此一般都采用专门的零序电流保护）。3）在采用其他更简单和经济的接线方式不能满足灵敏度的要求时，可采用这种接线方式。各种接线方式的应用范围两相不完全星形接线方式较为经济简单，能反应各种类型的相间短路。主要应用于如下方面：1）在中性点直接接地电网和非直接接地电网中，广泛地采用它作为相间短路的保护。在10kV及以上，特别在35kV非直接接地电网中得到广泛应用。可以获得A、C相电流。2）在分布很广的中性点非直接接地电网中，两点接地短路常发生在放射型线路上。在这种情况下，采用两相星形接线以保证有2/3的机会只切除一条线路（要求保护装置均安装在相同的两相上，一般为A、C两相）。如在6～10kV中性点不接地系统中对单相接地可不立即跳闸，允许运行两个小时，因此在6～10kV中性点不接地系统中的过流保护装置广泛应用两相星形接线方式。原理和组成：2.1电压互感器（TV,现场PT）分为电磁式电压互感器、电容式电压互感器、光电式互感器电容式TV及油浸式TV电容式电压互感器(CVT)，用于110-500KV中性点直接接地系统中，利用分压原理实现电压变换。优点：没有谐振问题，装在线路上时可以兼作高频通道的结合电容器.带载波附件的电容式电压互感器原理接线如图所示，电容分压后的电压经T变换输出。特点①容量小(通常只有几十伏安或几百伏安)②一次电压(即电网电压)不受二次电压的影响③正常运行时近似空载，二次电压基本上等于二次感应电动势。④二次侧严禁短路，一次、二次一般接有熔断器保护二次侧有一端必须接地。误差额定变比:(1)变比误差定义：用电压互感器测出的电压与实际电压之差与实际电压之比的百分值表示，即：(2)角误差角误差是指电压互感器一次电压向量与反向二次电压向量之间的夹角δ。(3)电压互感器的准确度级a:对于测量用电压互感器的标准准确度级有：0.1、0.2、0.5、1.0、3.0五个等b：继电保护用电压互感器的标准准确度级有3P和6P两个等级12NTVNUKU电压互感器的接线方式(a)一个单相电压互感器(b)两个单相接成V/V形(c)三个单相接成Y0/Y0形(d)三个单相三绕组电压互感器或一个三相五柱三绕组电压互感器接成Y0/Y0Δ形变换器作用、分类保护装置动作判据主要为母线电压(线路电压)、线路电流。因此需要将母线(线路)电压互感器、电流互感器输出的二次电压、电流再经变换器进行线性变换后送入继电保护装置的测量电路。电量变换：将互感器二次侧电压(额定100V)、电流(额定5A或1A)，转换成弱电压(数伏)，以适应弱电元件的要求。电气隔离调节定值：变换器有电压变换器(UV)、电流变换器(UA)和电抗变压器(UX)。2.3电压变换器(UV)UV原方与电压互感器相联，TV二次侧有工作接地，UV副方的“直流地”为保护电源的0V，电容C容量很小，起抗干扰作用。2.4电流变换器(UA)UA二次电流(一般为mA级)与一次电流成正比，二次电流在电阻上形成二次电压。2.5电抗变压器(UX)UX输入阻抗很小，串于TA二次回路；对于负载，UX近似为电压源。UX励磁阻抗相对于负载来说很小，可以认为一次电流全部用于励磁，这样二次电压211mIUZIKI其中IK称为UX的转移阻抗电抗变换器原理接线图，等值电路和相量图(a)原理接线(b)等值电路(c)相量图(a)由三个TA构成零序电流滤过器，用于架空线路；(b)由零序电流互感器获得电缆线路的零序电流。2.6零序电流和零序电压的获取方法零序电压滤过器(a)三相五柱式电压互感器(b)发电机中性点接地电压互感器(c)二次式零序电压滤过器(d)加法器本章小结本章主要介绍电流互感器、电压互感器、电流变换器、电压变换器和电抗变换器。介绍它们的工作原理、作用、特点、使用注意事项，主要介绍接线方式。要求掌握TA、TV的接线方式、特点及适用场合；掌握零序电流和零序电压的获取方法。