互感器的原理与选择.ppt

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1、6.3 互感器的原理与选择,互感器的种类和作用,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）。,互感器的种类和作用,互感器的作用体现在以下几个方面：（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，电流互感器的额定二次电流为5A、1A或0.5A。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。,互感器的种类和作用,（2）所有二次设备可用低电压、

2、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。,互感器的种类和作用,（4）使一次设备和二次设备实电气隔离。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）取得零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。,互感器的类型,电流互感器电磁式电流互感器电压互感器电磁式电压互感器电容式电压互感器,电流互感器的特点,（1）电流互感器的一次绕组匝数

3、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。（4）运行中的电流互感器二次侧不得开路。,运行中的电流互感器一旦二次侧开路，铁心将处于高度饱和状态。一方面导致铁芯损耗加剧、过热而损坏互感器绝缘；另一方面导致磁通波形畸变为平顶波。在磁通过零时，将产生很高的尖顶波电势，其峰值可达几千伏甚至上万伏，这将危及工作人员、二次回路及设备的安全。此外，铁心中的剩磁还会影响互感器的准确度。故运行中的电流互感器

4、二次侧不得开路。,一、电磁式电流互感器,1.工作原理,一、电磁式电流互感器,由于电流互感器本身存在励磁损耗和磁饱和等影响，使一次电流 在数值上和相位上都有差异，即测量结果有误差。通常用电流误差和相位误差表示。,2.误差及影响因素,电流误差：,相位误差：,一、电磁式电流互感器,影响误差的因素：,2.误差及影响因素,一、电磁式电流互感器,影响误差的因素：,2.误差及影响因素,一、电磁式电流互感器,影响误差的因素：,2.误差及影响因素,一、电磁式电流互感器,准确级：根据测量时误差的大小而划分的，是指在规定的二次负载范围内，一次电流为额定值时的最大误差。,3.准确级和额定容量,一、电磁式电流互感器,3

5、.准确级和额定容量,根据用途的不同，可分为测量级和保护级。,测量级:按测量与计量表计的不同，划分为若干准确级次，如0.2级、0.5级、1级、3级等。0.2级用于精密测量；0.5级用于电度计量；1、3级用于其他盘式仪表。,保护级:可分为稳态保护用（P）和暂态保护用（TP）两类，准确级常用的有5P、10P和5PR、10PR。,一、电磁式电流互感器,额定容量：,3.准确级和额定容量,S2N是指在额定二次电流I2N和额定二次阻抗Z2N下运行时，二次绕组输出的容量，S2N=I2N2 Z2N。两点说明：由于二次电流为标准值，所以S2N常用Z2N表示。由于误差与二次负荷有关，所以同一台电流互感器使用在不同准

6、确级时，会有不同的额定容量。,一、电磁式电流互感器,3.准确级和额定容量,对同一台电流互感器来说，在不同准确级时，具有不同的额定容量。例如，LMZ1103000/5型电流互感器在0.5级工作时，ZN21.6（40VA）；在1级工作时，ZN22.4（60VA），当Z2L ZN2时，TA的准确级将下降。Z2L=1.5时为0.5级，Z2L=1.7时为1级，Z2L=2.5时误差大于1级。,一、电磁式电流互感器,按安装地点分：户内型户外型按结构分：单匝式：贯穿式、母线式多匝式：线圈式、“8”字型、U字型,4.分类,一、电磁式电流互感器,按安装方式分：穿墙式支持式装入式,4.分类,按绝缘方式分：干式：用绝

7、缘胶绝缘，适用于低电压浇注式：用环氧树脂绝缘，适用于1035kV油浸式：用油绝缘，适用于35kV以上,电流互感器的种类和型号,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）,LDZJ10,LA10,LMZB6-10,LFZ1-10,LAJ10,10kV树脂浇注绝缘电流互感器,LRD235DW2(装入式),110KV电流互感器,220KV电流互感器,浇注绝缘互感器,（1）LDZ1-10、LDZJ1-10型环氧树脂浇注绝缘

8、单匝式电流互感器。,浇注绝缘互感器,（2）LMZBJ-10、LMZB-10型环氧树脂浇注绝缘单匝母线式电流互感器。,浇注绝缘互感器,（3）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,（4）LQZ-35型环氧树脂浇注绝缘线圈式电流互感器。,油浸式电流互感器,（1）LJW、LCDZ型户外油浸式瓷绝缘电流互感器,油浸式电流互感器,（2）LB、LAB型户外油浸式电流互感器,油浸式电流互感器,（3）L型户外油浸式电流互感器,SF6气体绝缘电流互感器,电流互感器的接线方式,（1）单相接线（2）两相V形接线（3）两相电流差接线（4）星形接线,主要用来测量单相负荷电流或三相系统

9、中平衡负荷的某一相电流。,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。,通常应用于继电保护线路中。,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。,A,A,B,C,单相接线,星形接线,A,A,B,C,Wh,UA,UB,Uc,IA,Ic,-Ib,不完全星形接线,一、电磁式电流互感器,5.接线,单相接线,星形接线,不完全星形接线,Lc连接导线的计算长度(m)，与仪表和继电器至电流互感器安装地点的实际距离及电流互感器的接线方式有关。,当电流互感器采用单相接线时，如图6-9a所示，往返导线中的电流相等，电流互感器的二次电压为,考虑到rL=L/S，故可取Lc=2L。,当电流互感器

10、采用星形接线时，如图6-9b所示，如果一次侧负荷对称，则中线（返回导线）电流很小可略去不计，电流互感器的二次电压为,故可取Lc=L。,当电流互感器采用不完全星形接线时，如图6-9c所示，中线（返回导线）电流等于,电流互感器的二次电压为,如果只计阻抗的模，忽略相角的旋转，二次负载电阻近似为,故近似取,1种类和型式选择,6.电流互感器的选择,根据安装地点可选择：屋内或屋外式。根据安装方式可选择：支持式、装入式（装在变压器套管或多油断路器套管中）和穿墙式（兼作穿墙套管）。根据一次绕组匝数可选择：单匝LD（用于大电流）、多匝LF（用于小电流）和母线式LM（用于大电流）。,620kV屋内配电装置的电流互

11、感器有：瓷绝缘（如LDC、LFC和LMC系列）结构；树脂浇注绝缘（小电流回路采用LA和LFZ系列，大电流回路采用LDZ、LMZ、LAJ和LBJ系列）结构。一般多采用浇注绝缘型。,35kV及以上配电装置的电流互感器采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器（如屋外的LCW系列）。,一、电磁式电流互感器,种类和型式的选择：根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式等）选择型式。当一次电流较小时（在400A及以下）时，宜优先选用一次绕组多匝式，以提高准确度；当采用弱电控制或配电装置距离控制室较远时，二次额定电流应尽量采用1A，而强电用5A。一次回路额定电压和电流的选择：UNUNs

12、，I1NImax。I1N应尽可能与最大工作电流接近。,6.选择,一、电磁式电流互感器,准确级和额定容量的选择：为保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。当所供仪表要求不同准确级时，应按相应最高级别来确定电流互感器的准确级。互感器按选定准确级所规定的额定容量S2N应大于或等于二次侧所接负荷I2N2Z2L，即S2NI2N2Z2L。,6.选择,1)为保证测量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。用于电能计量的电流互感器，准确级不应低于0.5级，500kV宜采用0.2级；供运行监视仪表用的电流互感器，准确级不应低于1级；供粗略测量仪表用的电流互感器

13、，准确级可用3级；稳态保护用的电流互感器选用P级；暂态保护用的电流互感器选用TP级。,2)电流互感器的额定容量SN2是指在额定二次电流IN2和额定二次阻抗ZN2下运行时，二次绕组输出的容量，即,制造厂家一般提供电流互感器的ZN2(单位为)值。,3)同一台电流互感器除最高准确级外，还有几个较低测量精度的准确级，对应于不同的准确级，具有不同的额定容量（或额定二次阻抗）。,一、电磁式电流互感器,热稳定和动稳定校验：对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以1s 允许通过的热稳定电流 It 或一次额定电流 I1N 的倍数 Kt 来表示，热稳定校验式为 It2Qk或(Kt

14、I1N)2Qk。动稳定校验包括由同一相的电流相互作用产生的内部电动力校验，以及不同相的电流相互作用产生的外部电动力校验。,6.选择,热稳定校验,对带有一次绕组的电流互感器，热稳定校验条件为,It电流互感器1s允许通过的热稳定电流；,Kt电流互感器的1s热稳定倍数，Kt=It/IN1。,或,动稳定校验,内部动稳定校验条件为,iesish,或,ies、Kes电流互感器的动稳定电流及动稳定电流倍数，,对采用硬导线连接的瓷绝缘电流互感器，相间电动力作用其瓷帽上。因此，需要进行外部动稳定校验，校验条件为,L电流互感器瓷帽端部到最近一个支柱绝缘子间的距离(m)，对母线型电流互感器为:电流互感器瓷帽端部到最

15、近一个支柱绝缘子间的距离+电流互感器两端瓷帽间的距离；a 相间距离(m)；ish短路冲击电流幅值（A）；Fal电流互感器瓷帽上的允许力（N）。,二次负荷的校验,为保证所选电流互感器的准确级，其最大相二次负荷S2应不大于所选准确级相应的额定容量，即,S2SN2,由,和,得,Z2LZN2,其中，二次负荷阻抗为 Z2L为,ra、rre测量仪表和继电器的电流线圈电阻()，可由其线圈消耗的功率求得。,rL仪表或继电器至电流互感器的连接导线电阻()；,rc接触电阻()，一般取0.1。,可将二次负荷校验条件转化为求连接导线的最小截面。,连接导线的电阻应满足,根据r=L/S，可得满足准确级要求的连接导线最小截

16、面S 为,连接导线的电阻率,Lc连接导线的计算长度(m)，与仪表和继电器至电流互感器安装地点的实际距离及电流互感器的接线方式有关。,为保证连接导线具有一定的机械强度，铜导线截面不应小于1.5mm2，铝导线截面不应小于2.5mm2。,【例6-6】选择例6-5中10kV出线上的电流互感器。电流互感器接线和测量仪表配置如图6-10所示，电流互感器至测量仪表的实际距离为L=25m。,解 根据电流互感器安装在屋内，电网的额定电压为10kV，回路的最大持续工作电流为350A和供给电能表电流，选用LFZ1-10型屋内复匝浇注绝缘式电流互感器，变比为400/5，准确级为0.5级，额定二次阻抗ZN2=0.4，热

17、稳定倍数Kt=80，动稳定倍数Kes=140。,表6-5 电流互感器二次负荷（单位：VA）,图6-10 例6-6 中的电流互感器接线图,电流互感器的二次负荷统计见表6-5，最大相负荷电阻为,对采用不完全星形接线互感器，计算长度,满足准确级要求的连接导线最小截面为,常用的连接导线标准截面为0.75、1、1.5、2.5、4、6和10 mm2，故选用4 mm2的铜导线。,热稳定校验为,热稳定满足要求。,内部动稳定满足要求。通过以上计算可以看出，所选电流互感器满足要求。,浇注绝缘的电流互感器，只校验内部动稳定，即,二、电压互感器,目前电力系统广泛应用的电压互感器主要有两种：电磁式电容分压式,(一)电磁

18、式电压互感器,1.工作原理,电压互感器的特点,（1）电压互感器一次绕组匝数较多，二次绕组匝数较少，使用时一次绕组与被测量电路并联，二次绕组与测量仪表或继电器等电压线圈并联。（2）电压互感器在正常运行时相当于一个空载运行的降压变压器，其二次电压取决于一次的电压值。（3）二次侧负荷阻抗较大，正常情况下二次电流很小，电压互感器近于开路状态运行，容量较小，要求有较高的安全系数。,(一)电磁式电压互感器,由于电压互感器存在励磁电流和内阻抗，使得测量结果的大小和相位都有误差。通常用电压误差和相位误差表示。,2.误差及影响因素,电压误差：,相位误差：,(一)电磁式电压互感器,影响误差的因素：,2.误差及影响

19、因素,(一)电磁式电压互感器,准确级：在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差的最大误差。,3.准确级和额定容量,(一)电磁式电压互感器,额定容量：,3.准确级和额定容量,由于误差与二次负荷有关，所以同一台电压互感器对应于不同的准确级便有不同的容量。额定容量：对应于最高准确级的容量。最大容量：按照在最高工作电压下长期工作容许发热条件所规定的容量。,(一)电磁式电压互感器,按安装地点分：户内型户外型按相数分：单相：35kV及以上三相：35kV以下（三相五柱式）,4.分类,图2-25 三相式电压互感器结构原理示意图a)三相三柱式结构 b)三相五柱式结构,三相三柱式电压

20、互感器只能用来测量线电压，由于它的一次侧中性点不允许接地，故不能用来测量相对地电压。,原因：要测量相对地电压，它的一次侧中性点必须接地，当系统发生接地故障时，三相绕组中的零序电流同时流向中性点，产生的三相零序磁通同相位，在三个铁心柱中不能构成零序磁通通路，只能通过气隙和铁外壳构成回路，由于磁阻很大，使得零序电流比正常励磁电流大很多倍，使互感器绕组过热甚至烧毁。,三相五柱式电压互感器由于两个边柱为零序磁通提供了通路，其一次绕组中性点可以接地。这种结构与接线的电压互感器可用来测量线电压，也可以用测量相对地电压。,(一)电磁式电压互感器,A,B,C,4.分类,1)35kV及以下TV采用普通式结构，它

21、与普通小容量变压器相似，图2-26a和图2-26b所示分别为单相双绕组和单相三绕组TV结构原理示意图。,2)110kV及以上的电磁式电压互感器普遍制成串级式结构，其特点是：铁心与绕组采用分级绝缘，节省了绝缘材料，减小了重量和体积，降低了成本。,结构原理如图2-26c所示：,互感器由两个铁心(元件)组成，两个铁心互相绝缘；一次绕组分成匝数相等的四部分，分别绕在两个铁心的上、下铁心柱上，按磁通相加方向顺序串联，接于相与地之间，每个铁心上的两个绕组的中点与铁心相连。,每段绕组对铁心的最高电压为Uph/4，所以每段绕组对铁心的绝缘只需按Uph/4设计，比普通结构的TV减少了3/4的绝缘。,连耦绕组的作

22、用:当二次绕组接通负载后，流过负载电流,二次磁动势产生去磁磁通，使末级铁心(下部铁心)内的磁通小于上部铁心内的磁通，于是使各段线圈感抗不等，电压分布不均匀。为了避免这一现象，在两铁心相邻的铁心柱上，绕有匝数相等、绕向相同、反向对接的连耦绕组4。这样，当两个铁心中磁通不相等时，连耦绕组内出现环流，使磁通较大的铁心去磁和磁通较小的铁心助磁，从而达到两个铁心内磁通大致相等，各段绕组电压分布均匀。,平衡绕组的作用:同一铁心的两个铁心柱，由于位置不同，漏磁通路有差异，会使两铁心柱中磁通不等，此二铁心柱上的两段线圈的电压分布不匀。为此，在同一铁心的上下铁心柱上绕有匝数相等、绕向相同、反向对接的平衡绕组3。

23、若两柱中磁通不等，在平衡绕组内产生平衡电流，使磁通大者去磁，磁通小者助磁，从而使两柱中磁通相等，两段线圈电压分布均匀。,(一)电磁式电压互感器,按绝缘方式分：浇注式：用环氧树脂绝缘，3-35kV油浸式：用油绝缘，110kV及以上按结构分：普通式：同变压器，3-35kV串级式：采用分级绝缘，110kV及以上,4.分类,按绕组数分：双绕组三绕组,电压互感器的种类和型号,2.电压互感器的型号 电压互感器的型号用汉语拼音字母表示，分包括产品型号符号和设计序号，短横线后为电压等级（kV）。,产品名称,相数,绝缘形式,结构形式,设计序号,额定电压（kV）,型号中各字母含义见表,浇注式电压互感器,JDZ10

24、型浇注式单相电压互感器,油浸式电压互感器,（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。,SF6气体绝缘电压互感器,SF6气体绝缘电压互感器,JDZ6,10或JDZJ6,10(单相浇注绝缘),JDJ6,10(单相油浸绝缘),110KV电压互感器,220KV电压互感器,220KV氧化锌避雷器,电压互感器的技术参数,（1）额定一次电压。（2）额定二次电压。（3）额定变比。（4）额定容量。（5）额定二次负荷。（6）额定电压因数。（7）电压互感器的准确级。,供三相系统相间连接的单相电压互感器，其额定一次电压应为国家标准额定线电压；对

25、于接在三相系统相与地间的单相电压互感器，其额定一次电压应为上述值的1/，即相电压。,标准值为100V；供三相系统中相与地之间用的单相互感器，当其额定一次电压为某一数值除以时，额定二次电压必须除以，以保持额定电压比不变。接成开口三角形的辅助二次绕组额定电压，用于中性点有效接地系统的互感器，其辅助二次绕组额定电压为100V；用于中性点非有效接地系统的互感器，其辅助二次绕组额定电压为100V或100V3。,指一、二次绕组额定电压之比，也称额定电压比或额定互感比，用ku表示。,指对应于最高准确度级时的容量。通常以视在功率的伏安值表示。标准值最小为10VA，最大为500VA，共有13个标准值，负荷的功率

26、因数为0.8（滞后）。,保证准确级为最高时，电压互感器二次回路所允许接带的阻抗值。,在规定时间内能满足热性能和准确级要求的最高一次电压与额定一次电压的比值。,电压互感器的接线方式,（1）单相电压互感器接线 测量线电压，用于35kV及以下的中性点非直接接地电网中；用来连接电压表、频率表及电压继电器等。用在110kV及以上中性点有效接地系统中测量相对地电压。,（2）V，V形接线 不完全星形接线，用来测量三个线电压，应用于20kV及以下中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中。,（3）一台三相三柱式电压互感器Yyn接线，用于测量线电压。,电压互感器的接线方式,（4）一台三相五柱式电压互感器的YNynV接

27、线，测量线电压和相电压，用作绝缘监察装置，广泛应用于小接地电流电网中。,（5）三个单相三绕组电压互感器接成的YNynd接线，主要应用于3kV及以上电网中，用于测量线电压、相电压和零序电压。,电压互感器的接线方式,图2-28 电压互感器的接线方式a)、b)一台单相式电压互感器接线 c)两台单相双绕组电压互感器V-V接线 d)三台单相三绕组电压互感器（或一台三相五柱式电压互感器）接线 e)电容式电压互感器接线,一台单相式电压互感器接线方式 图2-28a是由一台单相电压互感器测量相对地电压，这种接线适用于110220kV中性点直接接地系统中，其额定一次电压UN1=UNS/。其UN2=100V。图2-

28、28b是由一台单相电压互感器测量相间电压，适用于335kV中性点不接地系统中。其额定一次电压UN1为所接电网的额定电压UNS。其额定二次电压UN2=100V。,两台单相式电压互感器不完全星形(即VV)接线方式 如图2-28c所示，两台单相电压互感器分别接于母线的A相B相和B相C相之间，用来测量相间电压，这种接线常用于320kV小电流接地系统中。其额定一次电压UN1为所接系统母线的额定电压UNS，即UN1=UNS。其额定二次电压UN2=100V。,三台单相式电压互感器构成的完全星形接线方式 如图2-28d所示，在3220kV系统中得到广泛应用，由于其一次和二次侧中性点均接地，故可以用来测量相间电

29、压和相对地电压。其额定一次电压UN1=UNS/。,单相金属性接地时(例如A相)：B、C相电压上升为线电压，开口三角电压为：,二次绕组的额定电压UN2=100/V。,辅助二次绕组（开口三角形接线）用于小电流接地系统的绝缘监察装置时，每相辅助二次绕组的额定电压为100/3V。,若每相辅助二次绕组的额定电压为100/3V，则单相金属性接地时，开口三角两端之间电压为100V。,正常运行时：开口三角两端之间电压为：,辅助二次绕组（开口三角形接线）用于大电流接地系统的接地保护时，每相辅助二次绕组的额定电压为100V。正常运行时，开口三角两端之间电压为0V；单相金属性接地时，开口三角两端之间电压为100V。

30、,正常运行时：,单相金属性接地时(例如A相)：相电压没有变，开口三角电压为：,若每相辅助二次绕组的额定电压为100V，则单相金属性接地时，开口三角两端之间电压为100V。,(4)三相五柱式电压互感器 接线与图2-28d类似，可用来测量相间电压和相对地电压，它只用于315kV系统中。这种电压互感器在其内部已完成了绕组的连接，故UN1=UNS；UN2=100V（二次绕组线电压）；每相辅助二次绕组的额定电压为100/3V。,(5)电压互感器与电力系统的连接 3 35kV的电压互感器需经隔离开关和熔断器接入高压电网。高压侧熔断器的作用：保护高压电网不因一次绕组或引线短路危及一次系统的安全。110kV及

31、以上的电压互感器只经隔离开关接入高压电网，其回路中不使用熔断器，其理由之一是，110kV及以上的电压互感器可靠性高；其二是，110kV及以上的熔断器制造困难，价格昂贵。电压互感器二次侧不能短路，否则会烧坏，所以电压互感器二次侧一般要装熔断器作为二次侧短路的保护。,电压互感器的接线,用一台单相电压互感器测量相电压,用一台单相电压互感器测量相间电压,用两台单相电压互感器接成不完全星形测量各相间电压,电压互感器的接线,用三台单相三绕组电压互感器构成YN,yn,d0接线,电容式电压互感器接线,(二)电容式电压互感器,实质上是一个电容分压器,1.工作原理,当a、b间接上负荷时，由于C1、C2有内阻压降，

32、使 UC2 小于电容分压值，而且负荷电流越大，误差越大。,当a、b间开路时，按反比分压，有,(二)电容式电压互感器,实质上是一个电容分压器,1.工作原理,实际上，由于电容器有损耗、电抗器有电阻，使内阻不可能为零，因此负荷变化时，还会有误差产生。,减小分压器的输出电流，可减小误差，故将测量仪表(Z2L)经中间变压器TV升压后与分压器连接。,(二)电容式电压互感器,2.过电压,二次侧短路引起的过电流和过电压,所以应加放电间隙E。,铁磁谐振过电压,由于电容式电压互感器是由电容和非线性电抗所构成，当受到二次侧短路、断开等冲击瞬变作用时，由于非线性电抗的饱和，可能激发产生某次谐波铁磁谐振。,抑制方法是装

33、设阻尼电阻rd（谐振时自动投入）。,(二)电容式电压互感器,优点：制造简单，重量轻，成本低，电压等级越高越明显；分压电容兼作载波通讯的耦合电容。缺点：输出容量小；误差比电磁式大，且受频率的影响；暂态特性不如电磁式PT好。,3.特点,电压互感器的二次负荷阻抗很大，一次电流很小，不存在额定电流选择问题。外部电网短路电流不通过电压互感器，故不进行短路稳定性校验。,1种类和型式选择,应根据安装地点及使用条件来选择电压互感器的种类和型式。,620kV屋内：一般采用油浸绝缘或树脂浇注绝缘的电磁式电压互感器。35110kV：一般采用油浸绝缘的电磁式电压互感器。220kV及以上：当容量和准确度等级满足要求时，

34、一般采用电容式电压互感器。,需要测量零序电压时，620kV可以采用三相五柱式三绕组电压互感器，或三台单相式三绕组电压互感器。35kV及以上只有单相式电压互感器。,(三)电压互感器的选择,一次绕组接于线电压上时，一次绕组额定电压选UNs，一次绕组接于相电压上时，一次绕组额定电压选。,2额定电压的选择,电压互感器一次侧的额定电压应满足电网电压要求，二次侧的额定电压按测量表计和保护要求，已标准化为100V。电压互感器一次绕组及二次绕组额定电压的具体数值与电压互感器的相数和接线方式有关。,二次绕组额定电压选100V或 V。,单相式电压互感器用于测量线电压或用两台接成不完全星形接线时，一次绕组额定电压选

35、电网额定电压UNs，二次绕组额定电压选100V；,三台单相式电压互感器接成星形接线时，,一次绕组电压额定选,二次绕组额定电压选,用于中性点直接接地系统，辅助二次绕组额定电压选100V，用于中性点不接地系统，辅助二次绕组额定电压选100/3V。,三相式电压互感器接于电网的线电压上，三相绕组为一整体，一次绕组额定电压(线电压)选UNs，二次绕组额定电压(线电压)选100V。,3准确级的选择,电压互感器的准确级：指在规定的二次负荷和一次电压变化范围内，二次负荷功率因数为额定值时，最大电压误差的百分数。发电厂和变电所中电压互感器的准确级分为0.2、0.5、1、3级及3P和 6P级（保护级）。为保证测量

36、仪表的准确度，电压互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级。,4二次负荷的校验,为保证所选电压互感器的准确级，其最大相二次负荷S2应不大于所选准确级相应的一相额定容量SN2，否则准确级将相应降低，校验条件为,S2SN2,1)根据负荷的接线方式和电压互感器的接线方式，尽量使各相负荷分配均匀。,2)计算每一仪表线圈消耗的有功功率和无功功率。,3)计算各相或相间二次负荷，即,若电压互感器与负荷的接线方式相同，即可进行校验，即,式中 S0、分别为接在同一相或同一相间中的各仪表线圈消耗的视在功率和功率因数角。,S2SN2,4)若电压互感器与负荷的接线方式不同,互感器为星形、负荷为不完全星形接线，用表6

37、-10中相应公式计算出电压互感器每相有功功率负荷和无功功率负荷，并与互感器接线方式相同的负荷相加，可得二次负荷为,互感器为不完全星形、负荷为星形接线用表6-10中相应公式计算出电压互感器相间有功功率负荷和无功功率负荷，并与互感器接线方式相同的负荷相加，可得二次负荷为,取最大相负荷进行比较。,取最大的相间负荷进行比较。,【例6-7】选择某变电站屋内10kV母线上的电压互感器。母线上接有5回出线和1台主变压器，共装有有功电能表6只，无功电能表6只，有功功率表1只，无功功率表1只，母线电压表1只及绝缘监察电压表3只。,解 根据电压互感器安装在屋内，电网的额定电压为10kV，供给电能表电压及用于绝缘监

38、察，选用JSJW-10型三相五柱式电压互感器（也可选用3只单相JDZJ型浇注绝缘电压互感器），额定电压为10/0.1kV，辅助二次绕组为0.1/3kV，准确级为0.5级，三相额定容量SN2=120VA。电压互感器与测量仪表的接线方式如图6-11所示，与电压互感器接线方式不同（不完全星形部分）的各相间二次负荷分配在表6-7中示出。,表6-7 电压互感器各相间二次负荷分配,根据表6-7计算不完全星形部分负荷的视在功率和功率因数，即,利用表6-10中的计算公式，并计及与电压互感器接线方式相同的绝缘监察电压表功率P，得A相负荷为,B相负荷为,由于Sab与Sbc接近，ab与bc接近，可知B相负荷最大，即

39、,故选用JSJW-10型电压互感器满足要求。,(四)电压互感器的选择,种类和型式的选择：,1)在 635 kV 屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式电压互感器；110220kV 配电装置特别是母线上装设的电压互感器，通常采用串级式电磁式电压互感器；当容量和准确级满足要求时，通常多在出线上采用电容式电压互感器。,2)在 500kV配电装置中，配置有双套主保护，并考虑到后备保护、自动装置和测量的要求，电压互感器应具有三个二次绕组，即两个主二次绕组和一个辅助二次绕组。,3)为节省投资，在20kV及以下配电装置中，可选用三相式电压互感器（选用三相五柱式，而不是三相三柱式）。,4)用于接入精度要求较高

40、的计费电能表时，不宜采用三相式电压互感器。,根据装设地点和使用条件选择种类和型式。,(四)电压互感器的选择,一次额定电压和二次额定电压的选择：,3 35 kV电压互感器一般经隔离开关和熔断器接入高压电网。110 kV及以上的互感器可靠性较高，电压互感器只经过隔离开关与电网连接。,电压互感器一次绕组额定电压 U1N，应根据互感器的接线方式来确定其相电压或相间电压。1)用一台单相电压互感器测量相对地电压或相间电压；2)用三台单相或三相式电压互感器测量相间电压或相对地电压；3)用两台单相电压互感器接成不完全星形测量两个相间电压。,(四)电压互感器的选择,一次额定电压和二次额定电压的选择：,电压互感器

41、二次绕组额定电压通常是供额定电压为100V的仪表和继电器的电压绕组使用。显然，单个单相式电压互感器的二次绕组电压为100V，而其余可获得相间电压的接线方式，二次绕组电压为100/,(四)电压互感器的选择,容量和准确级的选择：,根据仪表和继电器的接线要求，选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照所接仪表的准确级和容量，选择互感器的准确级和额定容量。,三、互感器在主接线中配置原则,互感器在主接线中的配置与测量仪表、同步点的选择、保护和自动装置的要求以及主接线的形式有关。互感器的配置包括：电压互感器的配置；电流互感器的配置。图6-14为发电厂中互感器配置示

42、例。,1.电压互感器的配置,除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。旁路母线上是否装设电压互感器要根据出线同期方式而定。,(1)母线,1.电压互感器的配置,35 kV 及以上输电线路，当对端有电源时，装有一台单相电压互感器，用于监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸。,(2)线路,1.电压互感器的配置,一般装 23 组电压互感器。一组供自动调节励磁装置，采用三只单相、双绕组互感器。另一组供测量仪表、同期和保护装置使用，采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器。,(3)发电机,1.电压互感器的配置,当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专

43、供测量仪表用。,(3)发电机,大、中型发电机中性点常接有单相电压互感器，用于 100%定子接地保护。,1.电压互感器的配置,变压器低压侧有时为了满足同期或继电保护的要求，设有一组电压互感器。,(4)变压器,2.电流互感器的配置,对于中性点接地系统，一般按三相配置；对于中性点非接地系统，依具体情况按二相或三相配置,(1)为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。,2.电流互感器的配置,如有两组电流互感器，应尽可能设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围之中。,(2)保护用电流互感器的装设地点，应按尽量消除主保护装置的死区来设置

44、。,2.电流互感器的配置,(3)为了防止电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧，即尽可能不在紧靠母线侧装设电流互感器。,2.电流互感器的配置,(4)为了减轻内部故障对发电机的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。,为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的电流互感器宜装在发电机中性点侧。,电压互感器配置,母线：除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组PT，用于同步、测量仪表和保护装置。,线路：35KV及以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸，装有一台单相PT。,变压器 变压

45、器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求，设一组PT。,电压互感器配置,发电机 一般装23组PT。一组（三只单相、双绕组）供自动调节励磁装置。另一组供测量仪表、同步和保护装置使用，该互感器采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器，其开口三角形供发电机在未并列之前检查是否接地。当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表用。5万KW及以上发电机中性点接有单相PT，用于100定子接地保护。,电流互感器配置,为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路断路器等回路中均设有CT。对于中性点直接接地系统，一般按三相配置；对于中性点非直接接地系统，依

46、据具体情况（如负荷是否对称、保护灵敏度是否满足等）按二相或三相配置。,为了防止支持式CT套管闪络造成母线故障，CT通常布置在断路器的出线或变压器侧。,为了减轻内部故障时发电机的损伤，用于自动调节励磁装置的CT应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现内部故障，用于测量仪表的CT宜装在发电机中性点侧。,对于保护用CT的装设地点，应尽量消除主保护装置的不保护区来设置。例如：若有两组CT，且位置允许时，应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护范围中。,220kVI母,220kVII母,10kVI母,10kVII母,返回,220kVI母,220kVII母,10kVI母,10kV

47、II母,220kVI母,220kVII母,221线路,线路保护1,线路保护2,母线保护,仪表,电度表,返回,10kVI母,10kVII母,张庄煤矿,线路保护,仪表,电度表,发电机差动保护,发电机差动保护,自动励磁调节,仪表,仪表,返回,变压器差动保护,变压器差动保护,220kV母线保护,仪表,调度表,零序保护,返回,四、高压互感器的新进展,电子式互感器传感原理与传统互感器相同，区别只是传感部分不传送功率而只传送信号，再由电子放大器放大后送到负荷，依靠光导纤维传递光信号，并作为互感器高低压侧之间的绝缘。电光式互感器利用材料的磁光效应或电光效应，将电流的变化转换成激光或光波，经过光通道传送到低压侧，再转变成电信号，经放大后供仪表和继电器使用。由于采用了电光变换和光导纤维传递，使互感器造价降低、尺寸减小、频率特性改善，因而成为高压互感器的发展方向。,