电气工程基础-11互感器

11.2.2 电压互感器的配置
（1）母线 除分路母线外，一般工作及备用母线都装 有一组电压互感器，用于同期、测量仪表和保护装置。 （2）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、进行同期和设置重合闸，装有 一台单相电压互感器。 （3）发电机 一般装二组电压互感器。一组（D，y 接线），用于自动调整励磁装置。另一组供测量仪表、 同期和保护装置使用，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未并列之 前检查接地之用。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，专供测量仪表使用。20万kW 及以上发电机中性点常接有单相电压互感器，用于100 ％静子接地保护。 （4）变压器 变压器低压侧有时为了满足同期或保护 的要求，设有一组不完全星形接线的电压互感器。
11.1.2 电压互感器
电压互感器是将一次侧的高电压按比例变为适合仪 表或继电器使用的额定电压为100V的变换设备。 1．电磁式电压互感器 （1）电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同。 电压互感器的特点 1）容量很小，类似一台小容量变压器，但结构上 要求有较高的安全系数； 2）电压互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗 很大，正常情况下，电压互感器在近于空载的状态下 运行。
单相接线
11.1.2 电压互感器
（2）V－V接线 由两个单相互感器接线成不完全星形（V－V 形），用来测量各相间电压，但不能测量相对 地电压，它广泛应用在20kV以下中性点不接地 或经消弧线图接地的电网中。
V－V接线
11.1.2 电压互感器
（3）Y－Y接线 由三个单相互感器一、二次侧均接成Y 形，可供给要求线电压的仪表和继电器 以及要求相电压的绝缘监视电压表。
2．电流互感器的误差 电流误差为二次电流的测量值乘以额 定互感比后与实际一次电流之差，以百 分数表示即 K I I1 × 100% fi = i 2 （4-11-3） I1 。 相位差为旋转180°的二次电流相量 I 2' 。 与一次电流相量 I 1 之间的夹角，并规定 。 。 ' I 2 超前于 I 1 时，相位差 δ i 为正值；反之 为负值。
11.1.1 电流互感器 1.1.1
电流互感器是将一次侧的大电流，按比例变为适合通 过仪表或继电器使用的，额定电流为5A的变换设备。 1．电流互感器的工作原理 电力系统中广泛采用的是电磁式电流互感器（以下简 称电流互感器）。它的工作原理和变压器相似。 电流互感器一、二次电流之比称为电流互感器的额定 互感比。 I N1 （4-11-1） Ki = IN2 式中 I N 1 ——一次线圈的额定电流，A； I N 2 ——二次线圈的额定电流，5A。
fu = f0 + f z + fd
δu = δ0 + δ z + δd
电容式电压互感器的误差除受一次电压、二次负荷和 功率因数的影响外，还与电源频率有关。 电容式电压互感用于110～500kV中性点直接接地系统。
11.1.2 电压互感器
3．电压互感器的接线形式 （1）单相接线 该接法仅适用于测量相间电压。如果互感器 一次绕组的一端接在线路上，另一端接地，互 感器可测量某一相对地电压。
11.1.2 电压互感器
使用电压互感器应注意以下事项： 1）电压互感器的二次侧在工作时不能短路。在正常 工作时，其二次侧的电流很小，近于开路状态，当二次 侧短路时，其电流很大（二次侧阻抗很小）将烧毁设备。 2）电压互感器的二次侧必须有一端接地，防止一、 二次侧击穿时，高压窜入二次侧，危及人身和设备安全。 3）电压互感器接线时，应注意一、二次侧接线端子 的极性。以保证测量的准确性。 4）电压互感器的一、二次侧通常都应装设熔丝作为 短路保护，同时一次侧应装设隔离开关作为安全检修用。 5）一次侧并接在线路中。
UC2 U 1C1 = = KU 1 C1 + C 2
11.1.2 电压互感器
（2）电容式电压互感器误差 电容式电压互感器的误差是由空载电流、负载电流以 及阻尼器的电流流经互感器绕组产生压降而引起的，其 δ δ 误差由空载误差 f 0 、 0 ，负载误差 f z 、 z 和阻尼器负载电 δ 流产生的误差 f d 、 d 等几部分组成，即
11.2 互感器的配置原则
互感器在主接线中的配置与测量仪表、 同期点的选择、保护和自动装置的要求 以及主接线的形式有关。
11.2.1 电流互感器的配置
（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。对于大接地短路电流系统，一 般按三相配置；对于小接地短路电流系统，依具体要求 按二相或三相配置。 （2）对于保护用电流互感器应尽量消除主保护装置的 不保护区。例如，若有两组电流互感器，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之中。 （3）为了减轻内部故障对发电机的损伤，用于自动 调整励磁装置的电流互感器应配置在发电机定子绕组的 出线侧。为便于分析和在发电机并入系统前发现内部故 障，用于测量的电流互感器宜装设在发电机中性点侧。
11.1.1 电流互感器 1.1.1
电流互感器的特点： 1）一次绕组串联在电路中，并且匝数 很少；故一次绕组中的电流完全取决于 被测电路的负荷电流，而与二次电流大 小无关； 2）电流互感器二次绕组所接仪表的电 流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电 流互感器在近于短路的状态下运行。
11.1.1 电流互感器 1.1.1
11.3.1电流互感器类型 11.3.1电流互感器类型
1．电流互感器的分类 （1）按安装地点可分为户内式和户外式。20kV以下 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、支持式和装入式。穿 墙式装在墙壁或金属结构的孔中，可节约穿墙套管；支 持式则安装在平面或支柱上；装入式是套在35kV及以上 35kV 变压器或多油断路器油箱内的套管上，故也称为套管式。 （3）按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式等。干式用 绝缘胶浸渍，适用于低压户内的电流互感器；浇注式利 用环氧树脂作绝缘，多用于35kV及以下的电流互感器； 油浸式多为户外型。 （4）按一次绕组匝数可分为单匝和多匝式。
4.11 互感器
考试大纲 11.1 掌握电流、电压互感器的工作原理、 接线形式及负载要求 11.2 了解电流、电压互感器在电网中的 配置原则及接线形式 11.3 了解各种形式互感器的结构及性 能特点
4.11 互感器
互感器是一种特殊的变压器，它被广泛应用于供电 系统中向测量仪表和继电器的电压线圈或电流线圈供 电。 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 标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准 化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，并便于屏 内安装。 （2）隔离高压电路。互感器一次侧和二次侧没有 电的联系，只有磁的联系。使二次设备与高电压部分 隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人 身的安全。
11.1.1 电流互感器 1.1.1
高压电流互感器多制成两个铁芯和两 个副绕组的型式，分别接测量仪表和继 电器，满足测量仪表和继电保护的不同 要求。 电流互感器供测量用的铁芯在一次侧 短路时应该容易饱和，以限制二次侧电 流增长的倍数； 供继电保护用的铁芯，在一次侧短路 时不应饱和，使二次侧的电流与一次侧 的电流成正比例增加。
11.1.1 电流互感器 1.1.1
（3）电流互感器的额定容量 电流互感器的额定容量系指电流互感器在额定二次电 流和额定二次阻抗下运行时，二次线圈输出的容量。 2 SN 2 = I N 2Z N 2 （4-11-4） 由于电流互感器的二次电流为标准值（5A或1A），故 其容量也常用额定二次阻抗来表示。因电流互感器的误 差和二次负荷有关，故同一台电流互感器使用在不同准 确级时，会有不同的额定容量。 电流互感器对负载的要求就是负载阻抗之和不能超过 互感器的额定二次阻抗值。
11.1.1 电流互感器 1.1.1
4．电流互感器的负载要求 （1）电流互感器的准确级 电流互感器根据测量时误差的大小而划分为不 同的准确级。准确级是指在规定的二次负荷范围 内，一次电流为额定值时的最大误差。 （2）电流互感器10％误差曲线 电流互感器的10％误差曲线就是在保证电流互 感器误差不超过±10％的条件下，一次电流的倍 数n与电流互感器允许最大二次负载阻抗 Z 2 f 的关 系曲线。
11.1.1 电流互感器 1.1.1
（3）两相接差动式接线反映 两相差电流。 该接线特点是U、W相电流互感 器接成电流差式，通过继电器的 电流是U、W相电流互感器二次侧 电流差。 该接线方式应用在6～ 两相差接线 10kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线 路的三相短路、两相短路、小容量电动机保护、 小容量变压器保护。
Y－Hale Waihona Puke 接线11.1.2 电压互感器
（4）Y0/Y0/接线 用三台单相三绕组电压互感器构成Y0/Y0/接线，该 接线方式其二次绕组用来测量相间电压和相对地电压， 辅助二次绕组接成开口三角形检测零序电压。用于3～ 220kV系统（110kV及以上无高压熔断器），供接入交流 电网络缘监视仪表 和继电器用。 三相五柱式电压 互感器只用于3～ 15kV系统，其接线 与三台单相三绕组 Y0/Y0/接线 电压互感器构成Y0/Y0/接线基本相同。
11.1.1 电流互感器 1.1.1
（4）单相接线在三相 负荷平衡时，可以用单 相电流反映三相电流值， 主要用于测量电路。
单相接线
11.1.1 电流互感器 1.1.1
（5）两相三完全星形接线 中流入第三个继电器的电流 . . . . 是 I j = I u + I w = I v。 该接线方式应用在大电流 接地系统中，保护线路的三 相短路、两相短路。
11.1.2 电压互感器
（2）额定变比 电压互感器一、二次绕组电压之比称 为电压互感器的额定互感比。 （4-11-5） U N1
Ku = UN2
式中 U N 1 ——等于电网的额定电压，kV； U ——额定电压为100V。