浅谈开关柜中电流互感器的运用

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1、河北工程技术高等专科学校毕业论文1第 1 章 绪论为了保证电力系统安全经济运行,开关柜中必须对电力设备的运行情况进行监视和测量.但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备,而需要将一次系统的高电压和大电流按比例变换成低电压和小电流,供给测量仪表和保护装置使用.执行这些变换任务的设备,最常见的就是我们通常所说的互感器. 互感器最早出现于 19 世纪末。互感器是一种特殊的变压器，分为电压互感器和电流互感器两类：电流互感器是将一次系统中的大电流，按照比例变化成适合通过仪表或继电器等二次设备，额定电流一般为 5A 或 1A 的小电流；电压互感器是将一次系统中的高电压，按比例降为额定线电压为 100

2、V 的低电压，供给测量仪表和继电保护。随着电力工业的发展，互感器的电压等级和准确级别都有很大提高，还发展了很多特种互感器，如电压、电流复合式互感器、直流电流互感器，高准确度的电流比率器和电压比率器,大电流激光式电流互感器，电子线路补偿互感器，超高电压系统中的光电互感器，以及 SF6 全封闭组合电器中的电压、电流互感器。在电力工业中，要发展什么电压等级和规模的电力系统，必须发展相应电压等级和准确度的互感器，以供电力系统测量、保护和控制的需要。在电力系统中，互感器作为开关柜中一次主要元件在开关柜中应用极其广泛。所以互感器的使用及维护显得尤为重要。河北工程技术高等专科学校毕业论文2第 2 章 电流互

3、感器原理2.1 电 流 互 感 器 结 构 原 理电 流 互 感 器 的 结 构 较 为 简 单 ， 由 相 互 绝 缘 的 一 次 绕 组 、 二 次 绕 组 、 铁 心 以 及构 架 、 壳 体 、 接 线 端 子 等 组 成 。 其 工 作 原 理 与 变 压 器 基 本 相 同 ， 如 图 2-1 所 示 ，一 次 绕 组 的 匝 数 较 少 ， 直 接 串 联 于 电 源 线 路 中 ， 一 次 负 荷 电 流 通 过 一 次 绕 组 时 ，产 生 的 交 变 磁 通 感 应 产 生 按 比 例 减 小 的 二 次 电 流 ； 二 次 绕 组 的 匝 数 较 多 ， 与 仪 表 、继

4、 电 器 、 变 送 器 等 电 流 线 圈 的 二 次 负 荷 串 联 形 成 闭 合 回 路 ， 由 于 一 次 绕 组 与 二 次绕 组 有 相 等 的 安 培 匝 数 ， I1N1=I2N2， 电 流 互 感 器 额 定 电 流 比 电 流 互 感 器 实 际 运行 中 负 荷 阻 抗 很 小 ， 二 次 绕 组 接 近 于 短 路 状 态 ， 相 当 于 一 个 短 路 运 行 的 变 压 器 。图2-1 电流互感器的原理穿 心 式 电 流 互 感 器 其 本 身 结 构 不 设 一 次 绕 组 ， 载 流 导 线 由 L1 至 L2 穿 过 由硅 钢 片 擀 卷 制 成 的 圆 形

5、 铁 心 起 一 次 绕 组 作 用 。 二 次 绕 组 直 接 均 匀 地 缠 绕 在 圆 形 铁心 上 ， 与 仪 表 、 继 电 器 、 变 送 器 等 电 流 线 圈 的 二 次 负 荷 串 联 形 成 闭 合 回 路 ， 由 于穿 心 式 电 流 互 感 器 不 设 一 次 绕 组 ， 其 变 比 根 据 一 次 绕 组 穿 过 互 感 器 铁 心 中 的 匝 数确 定 ， 穿 心 匝 数 越 多 ， 变 比 越 小 ； 反 之 ， 穿 心 匝 数 越 少 ， 变 比 越 大 ， 额 定 电 流 比 ：式 中 I1穿 心 一 匝 时 一 次 额 定 电 流 ； n穿 心 匝 数 。2

6、.2 电 流 互 感 器 工 作 原 理 在 供 电 用 电 的 线 路 中 电 流 电 压 大 大 小 小 相 差 悬 殊 从 几 安 到 几 万 安 都 有 。 为 便河北工程技术高等专科学校毕业论文3于 二 次 仪 表 测 量 需 要 转 换 为 比 较 统 一 的 电 流 ， 另 外 线 路 上 的 电 压 都 比 较 高 如 直 接测 量 是 非 常 危 险 的 。 电 流 互 感 器 就 起 到 变 流 和 电 气 隔 离 作 用 。 显 示 仪 表 大 部 分是 指 针 式 的 电 流 电 压 表 ， 所 以 电 流 互 感 器 的 二 次 电 流 大 多 数 是 安 培 级 的

7、 。 随 着时 代 发 展 ， 电 量 测 量 大 多 已 经 达 到 数 字 化 ， 而 计 算 机 的 采 样 的 信 号 一 般 为 毫 安 级 。微 型 电 流 互 感 器 二 次 电 流 为 毫 安 级 ， 主 要 起 大 互 感 器 与 采 样 之 间 的 桥 梁 作 用 。 微型 电 流 互 感 器 称 之 为 “仪 用 电 流 互 感 器 ”。 电 流 互 感 器 原 理 线 路 图 微 型 电 流 互 感器 与 变 压 器 类 似 也 是 根 据 电 磁 感 应 原 理 工 作 ， 变 压 器 变 换 的 是 电 压 而 微 型 电 流 互感 器 变 换 的 是 电 流 罢

8、了 。 绕 组 N1 接 被 测 电 流 ， 称 为 一 次 绕 组 ； 绕 组 N2 接 测 量仪 表 ， 称 为 二 次 绕 组 。 微 型 电 流 互 感 器 一 次 绕 组 电 流 I1 与 二 次 绕 组 I2 的 电 流比 ， 叫 实 际 电 流 比 K。 微 型 电 流 互 感 器 在 额 定 工 作 电 流 下 工 作 时 的 电 流 比 叫 电 流互 感 器 额 定 电 流 比 ， 用 Kn 表 示 。 Kn=I1n/I2n 河北工程技术高等专科学校毕业论文4第 3 章 电流互感器的型号与分类3.1 电 流 互 感 器 的 型 号电 流 互 感 器 的 型 号 由 字 母 符

9、 号 及 数 字 组 成 ， 通 常 表 示 电 流 互 感 器 绕 组 类 型 、绝 缘 种 类 、 使 用 场 所 及 电 压 等 级 等 。 字 母 符 号 含 义 如 下 ：第 一 位 字 母 ： L电 流 互 感 器 。第 二 位 字 母 ： M母 线 式 ； Q线 圈 式 ； Y低 压 式 ； D单 匝 式 ；F多 匝 式 ； A穿 墙 式 ； R装 入 式 ； C瓷 箱 式 ； Z 支 柱 式 ； V 倒 装 式 。第 三 位 字 母 ： K塑 料 外 壳 式 ； Z浇 注 式 ； W户 外 式 ； G改 进型 ； C瓷 绝 缘 ； P中 频 ； Q 气 体 绝 缘 。第 四 位

10、 字 母 ： B过 流 保 护 ； D差 动 保 护 ； J接 地 保 护 或 加 大 容 量 ；S速 饱 和 ； Q加 强 型 。字 母 后 面 的 数 字 一 般 表 示 使 用 电 压 等 级 。 例 如 ： LMK 0.5S 型 ， 表 示 使 用于 额 定 电 压 500V 及 以 下 电 路 ， 塑 料 外 壳 的 穿 心 式 S 级 电 流 互 感 器 。 LA 10 型 ，表 示 使 用 于 额 定 电 压 10kV 电 路 的 穿 墙 式 电 流 互 感 器 。3.2 电 流 互 感 器 基 本 分 类按 用 途 分 ： 测 量 用 电 流 互 感 器 或 电 流 互 感 器

11、 的 测 量 绕 组 。 在 正 常 工 作 电 流 范围 内 ， 向 测 量 、 计 量 等 装 置 提 供 电 网 的 电 流 信 息 ； 保 护 用 电 流 互 感 器 或 电 流 互感 器 的 保 护 绕 组 。 在 电 网 故 障 状 态 下 ， 向 继 电 保 护 等 装 置 提 供 电 网 故 障 电 流 信 息 。按 绝 缘 介 质 分 ： 干 式 电 流 互 感 器 。 由 普 通 绝 缘 材 料 经 浸 漆 处 理 作 为 绝 缘 ； 浇 注 式 电 流 互 感 器 。 用 环 氧 树 脂 或 其 他 树 脂 混 合 材 料 浇 注 成 型 的 电 流 互 感 器 ； 油

12、浸 式 电 流 互 感 器 。 由 绝 缘 纸 和 绝 缘 油 作 为 绝 缘 ， 一 般 为 户 外 型 。 目 前 我 国 在 各种 电 压 等 级 均 为 常 用 ； 气 体 绝 缘 电 流 互 感 器 。 主 绝 缘 由 气 体 构 成 。 按 电 流 变 换 原 理 分 ： 电 磁 式 电 流 互 感 器 。 根 据 电 磁 感 应 原 理 实 现 电 流 变 换 的电 流 互 感 器 ； 光 电 式 电 流 互 感 器 。 通 过 光 电 变 换 原 理 以 实 现 电 流 变 换 的 电 流 互 感器 ， 目 前 还 在 研 制 中 。 按 安 装 方 式 分 ： 贯 穿 式 电

13、 流 互 感 器 。 用 来 穿 过 屏 板 或 墙 壁 的 电 流 互 感 器 ； 支 柱 式 电 流 互 感 器 。 安 装 在 平 面 或 支 柱 上 ， 兼 做 一 次 电 路 导 体 支 柱 用 的 电 流 互 感器 ； 套 管 式 电 流 互 感 器 。 没 有 一 次 导 体 和 一 次 绝 缘 ， 直 接 套 装 在 绝 缘 的 套 管 上 的河北工程技术高等专科学校毕业论文5一 种 电 流 互 感 器 ； 母 线 式 电 流 互 感 器 。 没 有 一 次 导 体 但 有 一 次 绝 缘 ， 直 接 套 装 在母 线 上 使 用 的 一 种 电 流 互 感 器 。3.2.1

14、测 量 用 电 流 互 感 器在 测 量 交 变 电 流 的 大 电 流 时 ， 为 便 于 二 次 仪 表 测 量 需 要 转 换 为 比 较 统 一 的电 流 ， 另 外 线 路 上 的 电 压 都 比 较 高 如 直 接 测 量 是 非 常 危 险 的 。 电 流 互 感 器 就 起 到变 流 和 电 气 隔 离 作 用 如 图 3-1。 它 是 电 力 系 统 中 测 量 仪 表 、 继 电 保 护 等 二 次 设备 获 取 电 气 一 次 回 路 电 流 信 息 的 传 感 器 ， 电 流 互 感 器 将 高 电 流 按 比 例 转 换 成 低电 流 ， 电 流 互 感 器 一 次

15、侧 接 在 一 次 系 统 ， 二 次 侧 接 测 量 仪 表 、 继 电 保 护 等 。 正常 工 作 时 互 感 器 二 次 侧 处 于 近 似 短 路 状 态 ， 输 出 电 压 很 低 。 在 运 行 中 如 果 二 次绕 组 开 路 或 一 次 绕 组 流 过 异 常 电 流 ， 都 会 在 二 次 侧 产 生 数 千 伏 甚 至 上 万 伏 的 过 电压 。 这 不 仅 给 二 次 系 统 绝 缘 造 成 危 害 ， 还 会 使 互 感 器 过 激 而 烧 损 ， 甚 至 危 及 运 行人 员 的 生 命 安 全 。 图 3-1 电 流 互 感 器1 次 侧 只 有 1 到 几 匝

16、 ， 导 线 截 面 积 大 ， 串 入 被 测 电 路 。 2 次 侧 匝 数 多 ,导 线细 ， 与 阻 抗 较 小 的 仪 表 构 成 闭 路 。电 流 互 感 器 的 运 行 情 况 相 当 于 2 次 侧 短 路 的 变 压 器 ， 忽 略 励 磁 电 流 ， 安 匝数 相 等 I1N1=I2N2 ， 电 流 互 感 器 一 次 绕 组 电 流 I1 与 二 次 绕 组 I2 的 电 流 比 ， 叫实 际 电 流 比 I1/I2=N2/N1=k。 励 磁 电 流 是 误 差 的 主 要 根 源 。 测 量 用 电 流 互 感 器的 精 度 等 级 0.2/0.5/1/3,1 表 示 变 比 误 差 不 超 过 1%， 另 外 还 有 0.2S 和 0.5S级 。 保 护 用 电 流 互 感 器 的 精 度 等 级 5P/10P ， 10P 标 示 复 合 误 差 不 超 过1