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1、第六章 发电厂和变电所的一次设备,6-6 互感器,一、互感器的连接和作用,互感器是电力系统中一次系统和二次系统之间的联络元件，用以变换电压或电流，分别为测量仪表、保护装置和控制装置提供电压或电流信号，反映电气设备的正常运行和故障情况，分为电压互感器（TV）和电流互感器（TA） 。,（一）与系统的连接,TV一次绕组并接于一次系统,TA原边绕组串接于一次电路,副边绕组与测量仪表和继电器的电流线圈串联,二次绕组与测量仪表和继电器的电压线圈并联,一、互感器的连接和作用,（二）互感器的作用,（1）将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值。电压互感器的额定二次电压为100V或100 V，电流互感器的
2、额定二次电流为5A或1A。二次设备的绝缘水平可按低压设计，使测量仪表和继电保护装置标准化、小型化，结构轻巧、价格便宜。,一、互感器的连接和作用,一、互感器的种类和作用,（2）所有二次设备可用低电压、小电流的控制电缆来连接，使配电屏内布线简单、安装方便；便于集中管理，可以实现远距离控制和测量。 （3）二次回路不受一次回路的限制，接线灵活方便。对二次设备进行维护、调换以及调整试验时，不需中断一次系统的运行。,（4）使一次设备和二次设备实现电气隔离。使二次设备和工作人员与高电压部分隔离，保证了设备和人身安全。二次设备出现故障也不会影响到一次侧，提高了一次系统和二次系统的安全性和可靠性。 （5）取得零
3、序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。,一、互感器的连接和作用,二、电流互感器,电流互感器的一次绕组串联于被测量电路内，二次绕组与二次回路串联。,当一次侧流过电流I1时，在铁芯中产生交变磁通，此磁通穿过二次绕组，产生电动势，在二次回路中产生电流I2。,(一)电流互感器的工作特点,1.电流互感器的工作原理,二、电流互感器,磁势平衡方程为：,忽略很小的励磁安匝,只考虑电流数值得,电流互感器的额定电流比Ki：,2.电流互感器的工作特点 （1）电流互感器的一次绕组匝数少，截面积大，串联于被测量电路内；二次绕组匝数多，截面积小，与测量仪表和继电器的电流线圈串联。 （2）一次绕组的阻抗很小，一
4、次绕组的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而不是由二次电流的大小决定的。 （3）在正常运行中，电流互感器是在接近于短路的状态下工作。,二、电流互感器,（4）运行中的电流互感器二次侧不得开路。,二次回路开路的危害： ， 时，失去了去磁作用，激磁剧增，使铁芯的磁路高度饱和 磁通由原来的低幅正弦波n变成高幅值的交流平顶方波 2，将危及二次元件和人身安全； 铁芯饱和磁滞涡流热烧毁。,二、电流互感器,注：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。 为了防止电流互感器二次侧开路，二次侧不允许装设熔断器，且二次连接导线应采用截面积不应小于2.5mm2的铜芯材料。
5、 为了防止绝缘损坏时高压窜入二次侧，危及人身和设备安全，电流互感器二次绕组一端及铁芯必须接地。,二、电流互感器,（三）电流互感器的准确度级和额定容量,1.电流互感器的准确度级 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。 六个准确度级0.1、0.2、0.5、1、3、5,0.1、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；,二、电流互感器,0.5级：可用于收费用的电度表； 0.5 1级的用于发电厂、变电所的盘式仪表和计量上用的电度表； 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。,二、电流互感器,2.电流
6、互感器的额定容量S2N 额定容量S2N是指在额定二次电流I2N 和在某一准确度级的额定二次阻抗Z2N 下，二次绕组的输出容量，即： S2N = I22NZ2N 由于I2N已标准化（5或1A），I22N为一常数，所以可用Z2N（称为二次额定阻抗，单位为欧姆（）来表示TA的额定容量S2N 。,二、电流互感器,同一台电流互感器使用在不同的准确度级时，规定有相应的额定容量。例如LMZ1103000/5型电流互感器，0.5级对应的二次额定负载Z2N 为1.6（40VA），1级时，Z2N 为2.4（60VA）。当该电流互感器使用于向收费用电度表供电时，应控制二次负载阻抗数不大于1.6，否则会降低准确度级，
7、使测量的电能数不准确。,二、电流互感器,L1、K1和L2、K2 为两对同名端子，当一次电流I1 从L1 流入时，同时二次电流I2从K1流出。,（四）电流互感器的接线,1.电流互感器的极性 (用减极性原则）,二、电流互感器,2.电流互感器的接线方式,（1）单相接线,主要用来测量单相负荷电流或三相系统中平衡负荷的某一相电流。,二、电流互感器,又称不完全星形接线，在610kV中性点不接地系统中应用较广泛。,（2）两相V形接线,二、电流互感器,（3）星形接线,用来测量负荷平衡或不平衡的三相电力系统中的三相电流。,二、电流互感器,（五）电流互感器的种类和型号,1.电流互感器的种类,二、电流互感器,按一次
8、绕组匝数分：单匝式和多匝式（复匝式）。,按工作原理分：电磁式、电容式、光电式和无线电式。,按安装地点分：户内式（ 35kV以下）和户外式（35kV及以上）。,2.电流互感器的型号 电流互感器的型号以汉语拼音字母表示，由两部分组成，斜线以前部分包括产品型号符号和设计序号,产品名称,一次绕组安装形式,绝缘形式结构形式,结构形式，用途,设计序号,额定电压（kV）,准确度等级,额定电流（A）,二、电流互感器,二、电流互感器,二、电流互感器,浇注绝缘互感器,LDZ1-10、LDZJ1-10型环氧树脂浇注绝缘单匝式电流互感器。,浇注绝缘互感器,LMZBJ-10、LMZB-10型环氧树脂浇注绝缘单匝母线式电
9、流互感器。,浇注绝缘互感器,LFZB-10型环氧树脂浇注绝缘有保护级复匝式电流互感器。,浇注绝缘互感器,LQZ-35型环氧树脂浇注绝缘线圈式电流互感器。,（2）油浸式电流互感器,35kV及以上户外式电流互感器多为油浸式结构，主要由底座（或下油箱）、器身、储油柜（包括膨胀器）和瓷套四大件组成。,油浸式电流互感器,油浸式电流互感器,LJW、LCDZ型户外油浸式瓷绝缘电流互感器,油浸式电流互感器,LB、LAB型户外油浸式电流互感器,油浸式电流互感器,L型户外油浸式电流互感器,穿墙式电流互感器 穿墙式电流互感器一般用在从室内到室外的连接，它可以作为穿墙套管，又是电流互感器，可以减少占地面积，减少设备。
10、,装入式电流互感器 装入式电流互感器是为了节省空间面设计的，它没有外壳，可装入到其它电气设备中，一般安装在大容量变压器和多油式断路器的油箱内部。,支持式电流互感器,LCWD1-35型支持式,3.SF6气体绝缘电流互感器,SF6电流互感器有两种结构形式，一种是与SF6组合电器（GIS）配套用的，一种是可单独使用的，通常称为独立式SF6电流互感器，这种互感器多做成倒立式结构。,TV变换电压、容量很小（最大不过数百伏安）、负荷恒定,应用电压互感器测量电压的原理：,1.电磁式电压互感器的工作原理,三、电压互感器,式中：u称为TV的额定电压比，其中一次线圈额定电压U1N是电网的额定电压，且已标准化(如1
11、0、35、110、220、330、500千伏等) ，二次电压U2N 统一定为100(或100/ )伏，所以u也标准化。 KN = N1/N2称为TV的匝数比 可见：TV二次侧测量仪表测得的二次电压U2乘以额定电压比U这一常数，即为一次侧电压U1 。,三、电压互感器,2.电压互感器的工作特点,（1）电磁式电压互感器就是一台小容量的降压变压器。一次绕组匝数N1很多，而二次绕组匝数N2较少。,（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。,三、电压互感器,（3）正常运行时，电压互感器二次绕组近似工作在开路状态。电压互感器的二次负载是测量仪表、继电器的电压线圈，匝数多、电抗大，
12、通过的电流很小，二次绕组接近空载运行。 （4）运行中的电压互感器二次侧绕组不允许短路。与电力变压器一样，当二次侧短路时，将产生很大的短路电流损坏电压互感器。为了保护二次绕组，一般在二次侧出口处安装熔断器或快速自动空气开关，用于过载和短路保护。,三、电压互感器,3.电压互感器的准确度级 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。 六个准确度级0.2、0.5、1、3、3P、6P 0.5级：可用于收费用的电度表，因母线TV为母线段中各接线单元公用，其中必有计费测量，故宜选用0.5级。 3级：用于一般测量和继电保护装置，继电保护用电压互感器有3P和6
13、P。,三、电压互感器,4.电压互感器的额定容量 是指最高准确度级下的额定容量。 例：JDZ10型电压互感器，各准确级下的额定容量为：0.5级80VA，1级120VA，3级500 VA，则该电压互感器的额定容量为80 VA。 注：与TA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度级规定的容量，否则准确度级下降，测量误差满足不了要求。,三、电压互感器,5.电压互感器的型号意义,三、电压互感器,三、电压互感器,6. 电压互感器的结构,干式电压互感器 干式电压互感器因没有油，也就没有火灾、爆炸、污染等问题。它主要由铁芯、绕组等组成，适用于500V以下低压接线。,三、电压互感器,浇注式电压
14、互感器 用于35kV及以下电压等级，有单相双绕组、单相三绕组之分。该型互感器优点是运行维护方便，但一旦损坏，不能检修只有更新。,JDZ2-1型,JZW-12型,三、电压互感器,JDZ10型浇注式单相电压互感器,三、电压互感器,油浸式电压互感器 普通油浸式电压互感器的额定电压制成3-35kV等级，铁芯和绕组均放于充满油的油箱内，绕组通过套管引出。JSJW一10型互感器由五个铁芯和两个铁箍组成磁路系统，一次侧三个绕组接成Y形，两个二次侧绕组分别接成Y形与开口三角形。二次侧Y形接线的绕组用来测量线电压和相电压以及相对地电压，开口三角形用来测量单相接地后的零序电压。,JSJW-10型,JDJ2-35型
15、,三、电压互感器,（1）JSJW-10型油浸式三相五柱电压互感器。 （2）JCC-20型串级式电压互感器。 （3）JDXN35电压互感器。,三、电压互感器,三、电压互感器,SF6气体绝缘电压互感器,在三相系统中需要测量的电压有： 线电压（一般测量仪表和继电器的电压线圈都用线电压）； 相对地电压； 当发生单相接地故障时出现的零序电压。 、 用于某些继电保护和绝缘监察装置中。 为了测量这些电压，TV有各种不同的接线， 下图为最常见的几种接线。,四、电压互感器的接线方式,(a)单相接线 有两种： 对小接地电流系统，采用前一种的单相接线。这种接线只能测量相间电压（线电压）， 其UN1= UNW， UN
16、2= 100V。,四、电压互感器的接线方式,对大接地电流系统，采用后一种的单相接线。这种接线只能测量相对地电压， 其UN1= UNW / ， UN2= 100V。,四、电压互感器的接线方式,(b)两台单相TV接成的V-V形接线（又称不完全星形） 可测量各相间电压，但不能测量相对地电压。广泛用于小电流接地系统中，其中UN1= UNW，UN2= 100V。,比采用三相式的经济，但有局限性,四、电压互感器的接线方式,(c)三相三柱式/0形接线接线 只能用来测量相间电压，不能用来测量相对地电压，因为它的一次侧绕组中性点不能接地，中性点不引出，故不能用来监视电网对地绝缘。其 UN1= UNW， UN2= 100V。,用于小接地电流系统中,四、电压互感器的接线方式,一次侧绕组中性点不能接地的原因：中性点非直接接地电网中单相接地时，非故障相对地电压升高 倍，三相对地电压失去平衡，在三个铁芯柱中将出现零序磁通。由于零序磁通是同相位的，不能通过三个铁芯柱形闭合回
