发电厂电气设备互感器

第二节 电流互感器
（4）按一次侧绕组的匝数可分为单匝式和多匝式。单匝式 电流互感器当被测电流很小时，一次磁通势较小，故 测量的准确度很低。通常当一次侧被测电流超过600～ 1000A时，才使用单匝式电流互感器。 下面简单介绍几种电流互感器的结构。 图4-4所示为瓷绝缘母线式LMC-10/3000型电流互 感器外形。其用瓷套管作为主绝缘，本身不带一次绕 组导体，而由安装现场的母线穿过互感器的瓷套管， 作为一次绕组。瓷套管穿过绕有二次侧绕组的铁芯， 铁芯装在封闭外壳中。这种电流互感器体积大、重量 大、耗费材料多。
第三节 电压互感器
电压互感器一、二次绕组 的额定电压之比称为电压互 感器的额定变压比，用K表示
Ku
U N 1 N1 KN U N 2 N2
式中 U N 1—— 一次侧绕组额定电压，等于电网额定电 压； U N 2 —— 二次侧绕组额定电压，已统一为100 （或 100 / 3）V； N1、N2 —— 一、二次绕组匝数；、 K —— 匝数比。 由上可以看出，电压互感器的额定变压比K已标准 化。
第三节 电压互感器
二、电压互感器的接线方式及特点 电压互感器有单相和三相两种。单相的可制成任何电压等 级，而三相的一般只制成20kV及以下的电压等级。 在三相电力系统中，通常需要测量的电压有线电压、相对 地电压和发生单相接地故障时的零序电压。为了测量这些电压 ，图4-7示出了几种常见的电压互感器接线。 图4-7 （a）所示为一台单相电压互感器的接线，可测量 某一相间电压（35kV及以下的中性点非直接接地电网）或相对 地电压（ 110kV及以上中性点直接接地电网）。 图4-7（b）所示为两台单相电压互感器接成V，v形连接， 广泛用于20kV及以下中性点不接地或经消弧线圈接地的电网中 测量线电压，不能测相电压。
第三节 电压互感器
图4-7（c）所示为一台三相三柱式电压互感器接成Y，y0 形接线，只能用来测量线电压，不许用来测量相对地电压， 因为它的一次侧绕组中性点不能引出，故不能用来监视电网 对地绝缘。其原因是中性点非直接接地电网中发生单相接地 时，非故障相对地电压升高倍，三相对地电压失去平衡，出 现零序电压，在电压互感器的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成闭合 回路，而只能经过空气隙和互感器外壳构成通路。因此磁路 磁阻很大，零序励磁电流亦很大，引起电压互感器铁芯过热 甚至烧毁。
第四章 互感器
华南理工大学电力学院
杨向宇
主要内容
互感器概述 电流互感器 电压互感器
第一节 互感器概述
互感器是一特殊变压器，其原理接线图如图4-1所示。 电压互感器TV的一次侧绕组并联接在被测的一次电路中，将高 电压变成低电压，二次侧绕组与测量仪表或继电器的电压线 圈并联。二次侧的额定电压为100V或V。 电流互感器TA的一次侧绕组串联于被测的一次电路中，将 大电流变成小电流，二次侧绕组与测量仪表或继电器的电流 线圈串联。二次侧的额定电流为5A或lA。 互感器的作用有以下几个方面： （1）使测量仪表和继电器实现标准化和小型化。 （2）使二次设备和工作人员与高电压隔离，且互感器二次侧均 接地，从而保证了人身和设备的安全。
第三节 电压互感器
图4-7 电压互感器的接线方式； （a）一台单相电压互感器接线；（b） V, v接线；（c） Y, y0接 线； （d）三相五柱式电压互感器接线；（e）三台单相三绕组电压互感 器接线
第三节 电压互感器
图4-7（d）所示为一台三相五柱式电压互感器接成的 Yo—Yo—形接线，其一次侧绕组、基本二次侧绕组接成星形 ，且中性点均接地，辅助二次侧绕组接成开口三角形。该种 接线可用来测量线电压和相电压，还可用作绝缘监察，故广 泛用于小接地电流电网中。如4-8所示，当系统发生单相接地 时，三相五柱式电压互感器内出现的零序磁通可以通过两边 的辅助铁芯柱构成回路。辅助铁芯柱的磁阻小，零序励磁电 流也小，因而不会出现烧毁电压互感器的情况。
图4-6所示为LCLWD3-220型电流互感器。其结构特点是 一次侧绕组由扁铝线弯成“U”字形，用多层电缆纸与很薄的 铝箔每层交替间隔制成的电容型绝缘作为其主绝缘，包绕在 “U”字形的一次侧绕组上。层间有电容屏，内屏（铝箔）与 一次侧绕组相连接，外屏接地，构成一个同心圆柱形的电容 器串。这样，如果电容屏各层的电容量相等，则沿主绝缘厚 度各层的电压分布均匀，使绝缘材料能充分利用，因而减小 了绝缘厚度。
第三节 电压互感器
2．电压互感器的特性 （1）电压互感器一次侧电压即电网电压，不受二次侧负荷 的影响，并且在大多数情况下，其负荷是恒定的。 （2）电压互感器二次侧所接测量仪表和继电器的电压线圈 的阻抗很大，通过的电流很小，因此电压互感器正常 工作时接近于空载状态，二次电压接近于二次电动势 ，并随一次电压的变动而变动。所以，通过测量二次 侧电压可以反应一次侧电压的值。 （3）电压互感器在运行中，二次侧不能短路。这是因为正 常工作时，电压互感器二次侧有100（或）V电压，短 路后在二次电路中会产生很大的短路电流，使电压互 感器烧毁。为此，在电压互感器的一次侧和二次侧均 应装设熔断器，用于过载及短路保护。
第二节 电流互感器
图4-4 LMC-10/3000型电流互感器外形 1、— 二次绕组接线端；2一母线支持板；3一母线引入孔； 4一互感器底座；5一封闭外壳；6一绝缘套管 图4-5所示为LDZ-10， LDZJ-10型电流互感器的外形。其 为全封闭结构，一次侧绕组为一根铜棒或铜管 ，铁芯
第二节 电流互感器
第二节 电流互感器
图4-3 电流互感器与测量仪表的连接方式 （a）单相连接；（b）星形连接；（c）不完全星形连 接
第二节 电流互感器
三、电流互感器的类型 电流互感器的种类很多，大致可分为以下几种类型： （1）按安装地点可分为户内式和户外式。额定电压在20kV 及以下的多制成户内式，35kV及以上多制成户外式。‘ （2）按安装方式可分为穿墙式、母线式、套管式和支持式 。穿墙式装在墙壁或金属结构的孔中，可代替穿墙套管 ；母线式利用母线作为一次绕组，安装时将母线穿入电 流互感器瓷套的内腔；套管式是套装在35kV及以上变压 器或多油断路器油箱内的套管上；支持式是安装在平面 或支柱上。 （3）按绝缘可分为干式、浇注式和油浸式。干式是经过绝 缘漆浸渍烘干处理，适用于低压户内；浇注式是用环氧 树脂等作绝缘浇注成型，适用于35kV及以下各电压等级 ；油浸式多用于户外。
第二节 电流互感器
I N1 N2 (4-1) Ki KN I N 2 N1 式中I N1、I N 2----电流互感器的一次、二次额定电流； N1、N2----一次、二次绕组匝数； K----匝数比。 互感器的磁通势平衡关系式为
I1N1 I 2 N2 Io N1
式中
(4-2)
I1 , I 2
第二节 电流互感器
当二次侧开路时，二次侧电流为零，二次侧的去磁磁通 势也为零，而一次侧磁通势仍为不变，它将全部用来励磁， 使，则励磁磁通势较正常值大许多倍，使铁芯中磁通急剧增 加而达到饱和状态，磁通的波形接近平顶波。由于感应电动 势与磁通的变化率成正比，所以在磁通曲线过零时，二次绕 组将产生很高的尖顶波电动势，数值可达几千伏，如图4-2 所示，危及人身和设备的安全。同时，由于磁感应强度剧增 ，将使铁芯损耗增大，严重发热，损坏绕组绝缘。因此，运 行中的电流互感器二次侧是绝对不允许开路的。
为优质硅钢带制成环形；二次侧绕组沿环形铁芯径向 均匀绕制。每台互感器均有两个铁芯，对称地扎在支 持件上，一次侧导电杆穿过铁芯在模具中定位后，用 环氧树脂棍合胶浇注成型，浇注体安装在安装板上。 安装板上有铭牌和安装孔，互感器可以垂直或水平安 装。
图4-5
LDZ-10、LDJZ-10型电流互感器外形
第二节 电流互感器
第二节 电流互感器
图4-6 LCLWD3-220型电流互感器 1—油箱；2—二次接线盒；3—环形铁芯及二次侧绕组；4一压圈式卡接 装臵； 5—“U”字形一次侧绕组；6—瓷套；7一均压护罩；8一贮油柜； 9— 一次侧绕组换接装臵；10— 一次侧绕组端子；11一呼吸器
第三节 电压互感器
按照工作原理，电压互感器可分为电磁式和电容分压式两种 。目前电力系统广泛应用的电压互感器，电压等级为220kV及以下 时多为电磁式，220kV及以上时多为电容分压式。 下面的讨论以电磁式电压互感器为主。 一、电压互感器的工作原理与特性 1．电压互感器的工作原理 电压互感器的一次侧绕组并联于电网中，二次侧绕组向并联 的测量仪表和继电器的电压线圈供电，如图4-1所示。电压互感器 的工作原理与电力变压器相同，构造原理、接线图也相似，其主 要区别在于电压互感器的容量很小，最大不过数百伏安，并且在 大多数情况下，它的负荷是恒定的。
----电流互感器一次、二次电流；
Байду номын сангаас
I 0 ----电流互感器正常工作时的激磁电流。
第二节 电流互感器
由式（4—2）可得
N2 I1 = I 2 I0 N1
正常工作时，激磁电流很小，如果忽略不计，则上式变为
I1 I 2 N2 Ki I 2 N1
（4—3）
由式（4-3）可以看出，电流互感器二次侧仪表测 得的二次侧电流 I 2 乘以电流互感器的额定变流比K这 一常数，即为一次侧电流。这就是应用电流互感器测 量电流的原理。
第二节 电流互感器
图4-2 电流互感器二次侧开路 同理，电流互感器二次侧也不允许装设熔断器。在运行 中，如果需要拆除测量仪表或继电器时，应先在断开处将电 流互感器二次绕组短接，再拆下仪表或继电器。
第二节 电流互感器
二、电流互感器的接线 图4-3所示为最常用的电工测量仪表接入电流互感 器的三种方式，对于继电器及自动装臵的电流线圈也 有类似的连接方式。 图4-3（a）所示的接线，适用于三相对称负荷， 测量一相电流。图4-3（b）所示的接线为完全星形接 线，可测量三相负荷电流，监视各相负荷的不对称情 况。图4-3（c）所示的接线为不完全星形接线，只在 两相中装设电流互感器，用于测量各相负荷平衡和不 平衡的三相装臵中的电流。小电流接地系统的线路测 量及保护回路多采用这种接线。由于三相电流