第三互感器

互感器的作用互感器的分类互感器与系统连接互感器的工作特性第一节互感器概述主要内容1.将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值，使测量仪表和保护装置标准化。2.所有二次设备可用低电压、小电流的电缆连接，二次设备的绝缘水平能按低电压设计，结构轻巧，价格便宜。便于集中管理，可实现远方控制和测量。3.二次回路不受一次回路的限制，使二次侧的设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧要有一点接地，保证二次系统设备和工作人员的安全。一、互感器的作用二.互感器的类型电磁式电流互感器电子式电磁式电压互感器电容分压式电子式互感器三、互感器与系统的连接互感器是一种特殊的变压器。电流互感器一次绕组串接于被测电路，二次绕组与测量仪表或继电器的电流线圈相串联。电压互感器一次绕组并接于被测电路，二次绕组与测量仪表或继电器的电压线圈相串联。四、互感器的工作特性电流互感器正常运行时，二次绕组近似于短路工作状态。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。运行中的电流互感器二次回路不允许开路。电流互感器的一次电流变化范围很大。电流互感器的结构应满足热稳定和动稳定的要求。第一，第二，第三，第四，第五，电压互感器第一，第二，第三，正常运行时，电压互感器二次绕组近似工作在开路状态。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。运行中的电压互感器二次侧绕组不允许短路。四、互感器的工作特性第二节电磁式电流互感器工作原理测量误差准确级与额定二次负分类和结构接线主要内容1.原理：KI=IN1/IN2≈NN2/NN1一、工作原理电力系统中常采用电磁式电流互感器（通常称作TA），其工作原理与变压器相似。电磁式电流互感器的原理结构与接线图如图所示。它包括一次绕组N1，二次绕组N2及铁芯。2.特点一、工作原理⑴TA的一次绕组串联于电气一次电路中，且匝数很少，流过一次绕组的电流就是负荷电流，与二次绕组中的电流大小无关。⑵二次绕组匝数很多，是一次绕组匝数的若干倍，与测量仪表和保护装置的电流线圈串联，二次绕组的电流完全取决于一次绕组电流。二次负载的阻抗(电流线圈)都非常小，所以正常情况下，TA二次侧接近于短路状态下运行。3.额定电流比电流互感器额定一次电流IN1与额定二次电流IN2之比。它近似等于二次绕组匝数N2与一次绕组匝数N1的比值，即kI=IN1/IN2≈N2/N14.运行特点：二次回路不允许开路正常工作时：磁动势NlIl+N2I2=NlI0,，NlIl和N2I2互相抵消一大部分，励磁磁动势NlI0，数值不大。二次电路开路时：N2I2等于零，励磁磁动势猛增到NlIl，铁芯中磁感应强度猛增，造成铁心磁饱和。铁芯饱和致使随时间变化的磁通Ф的波形由正弦波变为平顶波，如图所示在磁通曲线Ф过零前后磁通Ф在短时间内从+Фm变为-Фm，使dФ/dt值很大。一、工作原理运行中二次回路开路可能造成的后果1.e2=-dФ/dt，磁通急剧变化时，二次绕组内将感应很高的尖顶波电势e2，危及工作人员的安全，威胁仪表和继电器以及连接电缆的绝缘。2.磁路的严重饱和还会使铁心严重发热，若不能及时发现和处理，会使电磁式电流互感器烧毁和电缆着火。3.在铁芯中产生剩磁，影响互感器的特性。二、测量误差1．电流互感器的误差分析电磁式电流互感器的等值电路和向量图可以看出：与在数值上和相位上都不相等，测量结果有误差。励磁电流是产生误差的原因。'1020I2IIIIkI由TA的等效电路得1I2IIk⑴电流误差fI：二次电流的测量值乘以额定电流比所得的值与实际一次电流之差，占一次电流的百分比。(%)100100111122112IINININIIIIkf二、测量误差(2)相角误差δi：相位差为旋转180。的二次电流相量-I2，与一次电流相量Il之间的夹角δi，并规定-I2，超前Il时，相位差δi为正值。三、准确级与额定二次负荷1.测量用电流互感器的准确级在额定电流下所规定的最大允许电流误差的百分数来标称。标准的准确级为0.1、0.2、0.5、l、3和5级。供特殊用途的为0.2S及0.5S级。（1）二次负荷在欧姆值为额定负荷值的25％～100％之间的任一值时，其额定频率下的电流误差和相位误差不超过限值。（2）对于0.2S和0.5S级测量用电流互感器，在二次负荷欧姆值为额定负荷值的25％～100％之间任一值时，其额定频率下的电流误差和相位误差不应超过限值。（3）对于3级和5级，在二次负荷欧姆值为额定负荷值的50％～100％之间任一值时，其额定频率下的电流误差和相位误差不应超过限值。三、准确级与额定二次负荷2.保护用电流互感器的准确级按用途分为：稳态保护用和暂态保护用（1）稳态保护：P、PR、PX其中P类为准确限值规定为稳态对称一次电流下的复合误差的电流互感器；PR类是剩磁系数有规定限值的电流互感器；而PX类是一种低漏磁的电流互感器。三、准确级与额定二次负荷（1）稳态保护：P、PR、PXP类及PR类电流互感器的准确级以在额定准确限值一次电流下的最大允许复合误差的百分数标称，标准准确级为：5P、10P、5PR和10PR。P类及PR类电流互感器在额定频率及额定负荷下，电流误差、相位误差和复合误差应不超过限值。三、准确级与额定二次负荷（2）暂态保护用能满足短路电流具有非周期分量的暂态过程性能要求的保护用电流互感器称为暂态保护用电流互感器（TP类）。分为TPS级、TPX级、TPY级和TPZ级。三、准确级与额定二次负荷10％误差曲线保证电流误差不超过一10％的条件下，一次电流的倍数n(n=I1/IN1)与允许最大二次负荷阻抗Z2的关系曲线。三、准确级与额定二次负荷3.额定容量和额定二次负荷额定容量Se2指电流互感器在额定二次电流Ie2和额定二次阻抗Ze2下运行时，二次绕组输出的容量。由于电磁式电流互感器的额定二次电流为标准值（5A或1A），为了便于计算，有些厂家常提供电磁式电流互感器额定二次阻抗Ze2。三、准确级与额定二次负荷四、分类和结构1.电磁式电流互感器的分类（1）按功能：测量用电流互感器、保护用电流互感器（2）按安装地点：户内式、户外式（3）按安装方式：穿墙式、支持式、套管式（4）按绝缘方式：干式、浇注式、油浸式（5）按一次绕组匝数：单匝式、多匝式（6）按变流比：单变流比、多变流比电磁式电流互感器结构原理图(a)单匝式(b)多匝式(c)具有两个铁芯多匝式1—一次绕组；2—绝缘；3—铁芯；4—二次绕组电磁式电流互感器结构原理图上图标示出了单匝式和多匝式电流互感器的结构示意图。单匝式电流互感器是由载流导体（作为一匝原绕组）穿过绕有副绕组的环形铁芯构成。它结构简单、体积小、价格低。但由于原绕组是单匝，当被测电流很小时，原边磁势小，测量精确度很低。在同一回路中，往往需要多只电流互感器，用以供给各种测量与各种保护。为了节约材料和降低投资，高压电流互感器常由多个没有磁联系的独立铁芯和二次绕组与共用的一次绕组构成具有同一电流比、多个二次绕组的电流互感器，一般3-35kV电流互感器均有2个二次绕组，110kV有3-4个二次绕组，而220kV则有4-5个二次绕组。此外，为了适应不同一次负荷电流的要求，110kV及以上电流互感器常常将一次绕组分成几组，通过改变一次绕组的串并联关系，即可方便地获得2-3个额定电流比。五、电流互感器的型号含义电流互感器在三相电路中有四种常见的接线方案：(1)单相式接线：电流线圈通过的电流，反应一次电路对应相的电流。这种接线通常用于测量平衡对称三相负荷中的一相电流。如在低压动力线路中，供测量电流或接过负荷保护装置之用。六、电磁式电流互感器的接线(2)两相V形接线：又称为两相不完全星形接线。在继电保护装置中，这种接线称为两相两继电器接线。它在中性点不接地的三相三线制电路中（如一般的6～10kV电路中），可供三相二元件功率表或电能表使用，仅取A相和C相电流即可。广泛用作三相电流、电能的测量和过电流继电保护。由它的相量图可知，两相V形接线的公共线上的电流为，反应的是未接电流互感器的那一相（B相）的电流，从而节省了一台电流互感器。bcaIII两相V形接线电流互感器的一、二次侧电流相量图六、电磁式电流互感器的接线3(3)两相电流差接线：由它的相量图可知，二次侧公共线上的电流为，其量值为相电流的倍。这种接线也适用于中性点不接地的三相三线制电路（如一般的6～10kV电路）中的过电流继电保护。故这种接线也称为两相一继电器接线。caII两相电流差接线电流互感器的一、二次侧电流相量图六、电磁式电流互感器的接线(4)三相星形接线：这种接线中的三个电流线圈，正好反应各相电流，广泛应用在负荷不平衡的三相四线制系统（如低压TN系统）中，也用在负荷可能不平衡的三相三线制系统中，用作三相电流电能测量和过电流继电保护等，监视各相负荷不对称的情况。六、电磁式电流互感器的接线电流互感器的减极性标示电流互感器在连接时，要注意端子的极性。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。所谓“减极性”标号法，就是互感器按图所示接线时，一次绕组接上电压U1，二次绕组就感应出电压U2。这时将一对同名端（均标有“•”者）短接，则在另一对同名端测出的电压为。互感器的“减极性”判别法U1—输入电压；U2—输出电压12UUU电流互感器的减极性标示用“减极性”法所确定的“同名端”，在同一瞬间，同为高电位或同为低电位，所以同名端又称为“同极性端”。在安装和使用电流互感器时，一定要注意其端子的极性，否则其二次仪表、继电器中流过的电流就不是预想的电流，甚至引起事故。例如下图中C相电流互感器的K1、K2如果接反，则二次侧公共线中的电流就不是相电流，而是相电流的倍，可能使电流表烧毁。3第三节电压互感器电磁式电压互感器工作原理测量误差准确级和额定容量铁磁谐振及防谐措施分类电容式电压互感器电磁式和电容式电压互感器的接线主要内容一、电磁式电压互感器的原理1.工作原理电力系统中广泛采用电磁式电压互感器（通常称作TV），其工作原理与变压器相似，相当于一台小容量变压器,通常只有几十到几百伏安。电磁式电压互感器的原理结构与接线图如图所示。它包括一次绕组N1，二次绕组N2及铁芯。一、电磁式电压互感器的原理2.电磁式电压互感器的特点：1)电压互感器一次绕组匝数很多，与被测电路并联。其电压等于电网电压，不受二次回路负荷的影响。2)二次侧所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，近于开路（空载）状态运行。（运行中的电压互感器，二次绕组决不能短路）。此时，二次电压值决定于一次电压值。3.额定变压比：电压互感器一次、二次绕组额定电压之比称为额定变压比，即12121NNUUKNNu二、电磁式电压互感器的测量误差12011212212(j)()j()UUIrxIrrIxx由等效电路可得1212||||,UU由图可以看出，二次电压和一次电压大小不相等，相位差也不差180度，测量有误差，误差由励磁电流和内阻抗造成。电压相量图如图所示。1.误差分析1U2U二、电磁式电压互感器的测量误差3.相位误差：旋转180°的二次电压相量与一次电压相量之间的夹角。并规定U1滞后-U2'时，其值为正。sinuu2.电压误差:二次电压乘以额定电压比与实际一次电压之差占一次电压的百分比。u21u1100(%)kUUfU01012122212211sincos()cos()sin100(%)IrIxIrrIxxUU－0uuLff即，电压误差=空载电压误差+负载电压误差01012122212211cossin()sin()cos3440(')IrIxIrrIxxUU0uuL即，相位误差=空载相位差+负载相位差二、电磁式电压互感器的测量误差二、电磁式电压互感器的测量误差电压互感器的电压误差和相位误差与互感器本身的构造及材