电压电流互感器培训教材

互感器

一.互感器的作用：

1.与电气仪表和继电保护及自动装置配合测量电力系统高电压回路的电

流、电压、电能等参数；

2.隔离高电压，保障工作人员与设备安全；

3.互感器二次测额定值统一，有利于二次设备标准化。

4.有利于使用低压、低截面电缆完成测量保护功能

二.互感器的分类：

1.从测量容分为电流互感器和电压互感器；

2.使用环境分为户型和户外型；

3.使用对象分为仪表用和保护用；

4.其它分类：绝缘、结构、原理等面的分类。

电压互感器

目前，在电力系统中广泛采用的电压互感器，按其工作原理可分为电磁式和电容式两种

一.电磁式电压互感器：

1.电磁式电压互感器工作原理：

电磁式电压互感器的工作原理和变压器相

同，分析过程与电磁式电流互感器相似。其

原理电路和相量图如图所示，其特点是：

（1）一次绕组与被测电路并联，二次绕组与测量仪表和保护装置的电压线圈并联；

（2）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；（3）二次侧负荷比较恒定，测量仪表和保护装置的电压线圈阻抗很大，正常情况下，电压互感器近于开路（空载）状态运行。

2.电压互感器的误差：

由于电压互感器存在励磁电流和阻抗，使折算到一次侧的二次电压与一次电压在数值和相位上都有差异，即测量结果有两种误差—电压误差和相位差。（1）电压误差fu：为二次电压测量值U2乘上额定互感比KU所得的一次电压近似值与一次电压实际值U1之差相对于I1的百分数。

（2）相位差δu：为旋转180°的二次电压相量－U2与一次电压相量U1 之间的夹角。由于角度很小，所以用“分”表示。

（3）影响误差的运行工况是一次电压U1、二次负荷I2和功率因数COSφ2，当I2增加时，fu线性增大, δu也相应变化（一般也线性增大）。fu能引起所有测量仪表和继电器产生误差, δu只对功率型测量仪表和继电器及反映相位的保护装置有影响。

3.电压互感器的分类：

（1）按安装地点分：①户式，多为35kV及以下；②户外式，多为35kV以上。

（2）按相数分：①单相式，可制成任意电压级；②三相式，一般只有20kV 以下电压级。

（3）按绕组数分：①双绕组式，只有35kV及以下电压级；②三绕组式，任意电压级均有。它除供给测量仪表和继电器的二次绕组外，还有一个辅助绕组（或称剩余电压绕组），用来接入监视电网绝缘的仪表和保护接地继电器。

（4）按绝缘分：①干式，只适用于6kV以下空气干燥的户；②浇注式，适用于3~35kV户；③油浸式，又分普通式和串级式，3~35kV均制成普通式，110kV及以上则制成串级式；④气体式，用SF6绝缘。

所谓普通式就是二次绕组与一次绕组完全相互耦合，与普通变压器一样。

所谓串级式就是，一次绕组由匝数相等的几个绕组元件串联而成，最下面一个元件接地，二次绕组只与最下面一个元件耦合。

4.电压互感器型式很多，在结构上主要由一次绕组、二次绕组、铁芯、绝

缘、支持件等几个部分

组成。举例如下：左为

JCC－220型串级式电

压互感器的原理接线

图，右图为其外形图。

互感器的铁芯和绕组装

在充满油的瓷箱中。一

次绕组2 由匝数相等的四个元件组成，分别套在两个铁芯的上、下铁柱上，并按磁通相加向顺序串联，接于相与地之间，每个铁芯上的绕组的中点与铁芯相连；二次绕组5 绕在末级铁芯的下铁柱上。当二次绕组开

路时，各级铁芯的磁通相同，一次绕组的电位分布均匀，每个绕组元件

的边缘线匝对铁芯的电位差都是U ph/4（U ph为相电压）；当二次绕组接

通负荷时，由于负荷电流的去磁作用，使末级铁芯的磁通小于前级铁芯

的磁通，从而使各元件的感抗不等，电压分布不均匀，准确度下降。为

避免这一现象，在两铁芯相邻的铁芯柱上，绕有匝数相等的连耦绕组4

（绕向相同,反向对接）。这样，当每个铁芯的磁通不等时，连耦绕组中

出现电势差，从而出现电流，使磁通较小的铁芯增磁，磁通较大的铁芯

去磁，达到各级铁芯的磁通大致相等和各绕组元件电压分布均匀的目的。

因此，这种串级式结构，其每个绕组元件对铁芯的绝缘只需按/4设计，

比普通式（需按设计）大大节约绝缘材料和降低造价。在同一铁芯的上、

下柱上还有平衡绕组3（绕向相同，反向对接），借平衡绕组的电流，使

两柱上的安匝分别平衡。

二.电容式电压互感器：

1.电容式电压互感器工作原理：

（1）电容式电压互感器采用电容分压原理，如图（a）所示。在被测电网的相和地之间接有主电容C1和分压电容C2，U1为电网相电压，Z2表示仪表、继电器等电压线圈负荷。C2上的电压为由于U2与U1成比例，故可用U2代表U1，即可测出相对地电压。

（2）等效含源一端口网络图（a）的等效含源一端口网络如图（b）所示。其中电源阻抗为Zi＝1/jω(C1+C2),当有负荷电流流过时，将在Zi上产生电压降，使U2与U1*C1/(C1+C2)在数值和相位上都有误差，负荷电流越大，误差越大。

（3）减小误差的措施为了减小Zi，从而减少误差，可在A、B回路中串联一补偿电抗L；减小分压器的输出电流，也可减小误差，故将测量仪表经中间电磁式TV与分压器相连接。如图（c）所示。

2.电容式电压互感器基本结构：

电容式电压互感器基本结构原理如

图所示。除上述分析外，在基本结

构考虑到其他因素。

（1）当互感器二次侧发生短路时，由于回路中电阻r和剩余电抗（X L-X C）均很小，短路电流可达额定电流的几十倍，此电流在补偿电抗L和电容C2上产生很高的谐振过电压，为了防止过电压引起绝缘击穿，在电容C2两端并联放电间隙。

（2）在二次侧并联电容Ck，使互感器空载时C2上的电压略低于额定电压，而带有负荷时略高于额定电压。此外，Ck还具有补偿互感器励磁电流和负荷电流中电感分量的作用，从而可减小误差。

（3）当受到二次侧短路或断开等冲击时，由于非线性电抗（TV的一次绕组）的饱和，可能激发产生谐波（常见的是1/3次谐波）铁磁谐振过电压和大电流，对互感器、仪表和继电器将造成危害，并可能导致保护装置误动作（电