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1、第九章 测量用互感器,第一节 测量用互感器的作用与结构 第二节 电流互感器 第三节 电压互感器 第四节 钳形电流表,第一节 测量用互感器的作用与结构 测量用互感器，也称仪用互感器，它是一种按一定比例和准确度变换电压或电流，以便于测量的扩大量限装置。按功能分类，互感器有电压互感器和电流互感器之分，用作变换电压的称为电压互感器，用作变换电流的称为为电流互感器。 一、测量用互感器的作用 1.使测量仪表与高压装置之间有很好的电气隔离，保证了工作人员和设备的安全。 2.使测量仪表的制造标准化、小型化。 3.当电力系统发生短路故障时，使仪表免受大电流的冲击而损坏。,4.二次回路不受次回路的限制，可采用星形
2、，三角形等多种接法，因而使接线灵活方便。 二、测量用互感器的结构原理 测量用互感器实质上是一种特殊结构和特殊运行方式的变压器，它的一次绕组与高压线路相连，二次绕组接测量仪表，因变压器一、二次间无电连接，这就实现了高压线路与测量仪表间的电气隔离。 测量用互感器实际上就是一个铁心变压器。其典型结构如图9-1所示。 铁心上通常绕有两个(或多个绕组，特殊情况可以是一个绕组)其中个绕组接到电源，称为互感器的次绕组；另一个绕组接到测量仪表，称为互感器的二次绕组。,铁心按其结构形式可分为矩形铁心和环形铁心两种，一般互感器只有一个铁心，高压电流互感器为了保证其二次回路的运行可靠和测量的准确度，必须将不同用途的
3、二次回路分开，因此，一般高压电流互感器都具有两个或两个以上的铁心。,测量用互感器是利用电磁感应原理工作的，因此它的两个（或两个以上）互相绝缘的绕组必须套在共同的铁心上，它们之间有磁的耦合，但没有电的直接联系。当一次侧与高压线路交流电源连接时，在外施电压作用下，一次绕组中有交流电流通过，并在铁心中产生交变磁通，其频率和外施电压的频率一样。这个交变磁通同时交链一次、二次绕组，根据电磁感应定律，便在一次、二次绕组内感应出电动势。,第二节 电流互感器 电流互感器是一种将高电压系统中的电流或低压系统中的大电流，变换成低电压标准小电流的电流变换装置。 电流互感器通常有三种代号表示，旧的代号用“CT”表示；
4、汉语拼音字母表示为“LH”；国家标准规定用“TA”表示。 一、电流互感器的结构 电流互感器相当于一个电流变换器，主要由绕组，铁心及绝缘支持物构成。 一次绕组：按匝数多少可分为单匝式和多匝式两种。 二次绕组：二次绕组的匝数远远多于一次绕组。,为了区分一次绕组 的首、尾端，通常用 “L1”表示首端，应接 电路中的电源侧；用 “L2”表示尾端，应接 电路中的负荷侧。习惯 用法中，也有用“+”、 “-”表示首尾端的。,为了区分二次绕组的首尾端，通常用“K1”表示首端，用“K2”表示尾端。习惯用法中，也有用“+”、“-”表示首、尾端的。二次绕组的两端(即K1、K2)接测量仪表或继电器的电流线圈。 电流互
5、感器图形符号及绕组首尾端如图9-3所示。,当被测电流很大时，电流互感器的原线圈往往是一段平直的铜条。副线圈的额定电流一般规定为5安，因此，与它配套的电流表量程也都是5安，与电流互感器配套使用。 电流互感器的结构和形状根据用途、工作电压、一次额定电流和准确度等级的不同而不同。工作电压越高的互感器外形尺寸越大，对绝缘水平要求也越高。 电流互感器的绝缘结构，由于运行的额定电压不同，绝缘结构形式和使用的绝缘材料也不同。一般500V10kV的电流互感器大多采用支柱式绝缘或环氧树脂浇注绝缘；35kV及以上的，多采用油浸绝缘或瓷绝缘结构。,二、电流互感器的工作原理 电流互感器的工作原理与变压器相似，测量中，
6、由于接入二次线圈回路中的电流表、功率表和电能表的电流线圈的阻抗很小，所以工作中的电流互感器接近于短路状态。 在测量过程中，用电流表测出二次绕组的电流I2，根据一、二次绕组的匝数，就可以确定出与一次绕组连接的被测电路的电流值。为了方便起见，用电流互感器的变流比KI，即一次绕组额定电流与二次绕组额定电流之比，来表示电流互感器的一、二次绕组电流的关系。,三、电流互感器的型号与技术特性 1.型号 电流互感器的型号，主要由名称、一次绕组型式、绝缘结构、用途、设计序号和额定电压等部分组成，如图9-4所示,电流互感器的型号中常见的字母含义如下： （1）一次绕组形式 Q：线圈式(俗称羊角式)M：母线式(俗称穿
7、心式) D：贯穿单匝式 F：贯穿复杂式 （2）绝缘结构 Z：浇注绝缘 G：改进型 K：塑料外壳绝缘 C：瓷绝缘 （3）用途 J：加大容量 Q：加强型 （4）设计序号 用数字表示。 （5）额定电压 单位为kV，低压为0.5，高压为10，35等。,2.技术特性 （1）变流比KI 电流互感器二次额定电流规定为5A，所以变流比(简称变比)的大小，就取决于一次绕组额定电流的大小。 目前常用的电流互感器一次额定电流等级有：20、30、40、50、75、100、150、200、(250)、300、400、(500)、600、(750)、800、1000、1200、1500和2000A等。 变流比的另一个概念
8、，就是倍率。 （2）准确度 国产电流互感器的准确度等级有001、002、005、01、02、05、1、3、10级。,（3）极性 电流互感器的极性就是 指其一次电流方向与二次电 流方向之间的关系。 电流互感器采用减极性 标示方法，其意义与变压器 的极性是相同的。 如图9-5所示，在接线中， L1和K1称为同极性端(或称 “同名端”)，同极性端也有 用“+”或“”表示的。,（4）额定容量 电流互感器的额定容量S，以二次侧额定电流I2通过额定负载Z2所消耗视在功率的伏安数表示。即 四、电流互感器的使用及要求 电流互感器严禁副边开路运行，它的副线圈应该经常接在仪表上。当必须从使用着的电流互感器上拆除电
9、流表时，应首先将互感器的副线圈可靠地短接，然后才能把仪表连接线拆开。 为了保证操作人员的安全和保护测量仪表，电流互感器的副线圈的一端应该和铁芯同时接地。,第三节 电压互感器 专门在测量时用于变换电压的变压器叫做电压互感器。 测量用电压互感器是一种将高电压变为易测量的低电压(通常为100V)的电压转化装置。电压互感器通常用以下三种代号表示：旧的代号用“PT”表示；汉语拼音用字母“YH”表示；国家标准规定用“TV”表示。图9-6所示为JDJ一10型电压互感器外形及内部结构图。 一、电压互感器的结构 电压互感器由一、二次绕组、铁心、接线端子(瓷套管)及绝缘支持物等组成。,一次绕组：匝数较多，与被测电
10、路并联联接。电压互感器一次绕组的首端一般用字母U1表示，尾端用字母U2表示。 二次绕组：匝数较少，接在高阻抗的测量仪表上(例如电压表、功率表的电压线圈、电度表的电压线圈、继电器的高阻抗线圈等)。由于电压互感器副线圈的负载是高阻抗仪表，副边电流很小，原、副线圈中的漏阻抗压降都很小。电压互感器二次绕组首端用字母u1表示，尾端用u2表示。 为了保证测量的精度，电压互感器在结构上应具有下列特点：铁心不饱和、采用铁耗小的高档电工钢片、绕组导线较粗以减小电阻，绕组绕制时应尽量减小漏磁通。,电压互感器的图形符号及绕组首尾端如图9-7所示。,二、电压互感器的工作原理 电压互感器按其工作原理，可以分为电磁感应原
11、理和电容分压原理(在220kV及以上电力系统中使用)两类。 根据理想变压器一、二次电压关系，电压互感器的一、二次线圈中电压具有如下关系： 三、电压互感器的型号与技术特性 1、型号 电压互感器的型号主要由设备名称、相数、绝缘结构、铁心及绕组结构和一次额定电压等五部分组成。如图9-8所示。,（1）相数 D：单相；S：三相。 （2）绝缘结构 J：油浸；G：干式；Z：浇注绝缘。 （3）铁心及绕组结构 W：五柱三绕组；J：接地保护；B：三柱带补偿绕组,2.技术特性 （1）变压比 电压互感器的变压比为 变压比的另一个概念称为倍率，倍率是电压互感器的变换系数。 （2）准确度 通常电力系统用的有0.1、0.2
12、、0.5、1.0、3.0级。 （3）极性 同极性端常用“+”、“ ”或“”来表示。 （4）容量 电压互感器的容量是指二次绕组允许接入的负载功率。,四、电压互感器的使用及要求 不管电压互感器的原边电压有多高，电压互感器的副边额定电压一般都是100伏。 电压互感器的副线圈一定要接地，以免当原、副线圈之间的绝缘击穿时，副线圈上可能出现的高压使工作人员发生危险和仪表遭到损坏。如果电压互感器的副线圈在运行中短路，那么副边电路的阻抗大大减小，就会出现很大的短路电流，使副线圈因严重发热而烧毁。因此，必须注意电压互感器在运行中副线圈不能短路。,第四节 钳形电流表 利用钳形电流表无需断开被测电路就可以测量被测电
13、流。 一、交流钳形电流表 图9-9是交流钳形电流表的外形图。它由电流互感器和电流表两部分组成，电流互感器的铁心有一活动部分，它与手柄相连。 测量时，用手握紧钳形电流表的手柄，电流互感器的铁心便张开，将被测电流的导线卡入钳口中，然后放开手柄，铁心闭合。此时，被测电流的导线相当于电流互感器的原边线圈，绕在铁心上的副边线圈与电流表相接。电流表所指示的电流数值取决于副边线圈中的电流的大小，而副边线圈电流的大小又与被测电流成正比。,所以只要将折算好的 刻度作为电流表的刻度， 测量时，与副边线圈相接 的电流表的指针便按比例 偏转，指示出被测电流的 数值。电流量程可通过转 换开关选择。,图9-10是 钳形电
14、流表的 原理电路图。 图中TA为 电流互感器的 副边线圈。,二、交直流两用钳形电流表 交直流两用钳形电流 表的外形虽然与交流钳形 电流表相同，但它的结构 和工作原理却不一样。交 直流两用钳形电流表是按 电磁系测量机构的工作原 理制成的。它没有副边线 圈，测量机构的活动部分 为软磁铁片，放在钳形铁 心的圆形缺口中间，如图 9-11所示。,三、钳形电流表的使用 1.测量前，应将转换开关置于合适的量程。 2.进行测量时，被测导线应放在钳口中央，以减小误差。 3.注意保持固定和活动铁心钳口两个结合面的衔合良好，测量时如有杂音，可将钳口重新开合一次。钳口若有污垢，可用汽油擦净。 4.测量小于5A的电流时
15、，为了获得较准确的测量值，在条件允许的情况下，可将被测导线多绕几圈，再放进钳口进行测量。 5.不能用钳形电流表测量裸导线中的电流，以防触电和短路。,6.通常不可用钳形电流表测量高压电路中的电流，以免发生事故。 7.对于交流电流、电压两用表，测电压时，应将表笔连线插入专用的电压插孔中。然后用两个表笔，按测量电压的方法进行测量。 8.测量时，只能卡一根导线。 9.交直流两用钳形电流表要区别使用。 10.测量完毕一定要把仪表的量程开关置于最大量程位置上，以防下次使用时，因疏忽大意未选择量程就进行测量，而造成损坏仪表的意外事故。,四、多用途钳形表简介 除了钳形电流表外，还有各种多用途钳形表，它们不仅可以测量电流，还可以用来测量多种电量。,1.交流电流、电压钳形表 2.电流、电压、功率三用钳形表 3.多用钳形表 4.钳形负序电流表 5.钳形相位伏安表 总之，钳形表正在向着多功能的方向发展，除了指示式钳形表外，各种数字式钳形表，如DM6013袖珍型及DM6055自动换程等数字式钳形表也得到了广泛的应用。 钳形表使用方便，不用切断电路，就能测出电路或设备中的电流、电压及其他电量，但一般的钳形表准确度不高，通常只有5.0级或2.5级。所以通常都是利用钳形表对电气设备或电路的运行情况作粗略测量，而不能用作精确测量。,
