互感器基础知识介绍

互感器基础知识介绍内容预览测量用互感器在电力线路中用于对交流电压或电流进行变换，以满足高电压或大电流的测量，起着一次系统与二次系统之间的桥梁作用。一、电流互感器1、电流互感器简称为TA，种类也很多，按电压等级分为低压和高压；按一次线圈的匝数可分为单匝式和多匝式；按外形可分为羊角式和穿心式；按安装方法可分为支持式和穿墙式；按绝缘方式可分为油浸式、干式和瓷绝缘；按安装地点可分为户内式和户外式；按铁芯多少可分为单铁芯和多铁芯。2、TA的型号一般表为：□□□--□□--□第一个方框代表：L（电流）第二个方框代表：见下表第三个方框代表：见下表第四个方框代表：额定电压第五个方框代表：准确度等级第六个方框代表：额定电流表一：电流互感器的字母意义第二个方框A穿墙式第三个方框Z浇注绝缘B支持式C瓷绝缘D贯穿式单匝W户外装置F贯穿式复匝B过流保护M贯穿式母线型G改进型R装入式D差动保护Q线圈式S速饱和C瓷箱式J接地保护或加大容量Z支柱式Q加强型Y低压型K瓷外壳式3、电流互感器工作原理（原理接线见右图）（1）电流互感器的特点是：(1)一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流无关；(2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。电流互感器一、二次额定电流之比，称为电流互感器的额定互感比：kn=I1n/I2n。因为一次线圈额定电流I1n己标准化，二次线圈额定电流I2n统一为5(1或0.5)安，所以电流互感器额定互感比亦已标准化。kn还可以近似地表示为互感器一、二次线圈的匝数比，即kn≈kN=N1/N2式中N1、N2为一、二线圈的匝数。（2）电流互感器使用时注意事项电流互感器二次侧不允许开路运行。如果电流互感器二次侧开路，铁芯中的磁通随一次电流的增大面急剧增大，不仅引起铁心严重饱和，而且在二次侧感应产生一个高电压，对二次回路绝缘有严重危害，甚至击穿烧坏，而且由于铁心饱和，磁感应强度的曲线变化陡度增加，引起二次侧感应电势出现很高的尖顶波，其电压幅值可达2~3KV的危险数值，这时如果有人触及二次回路，也容易造成触电伤害。所以电流互感器在运行中不允许二次开路。4、电流互感器的接线方式：(a)不完全星形接线或V形接线(b)三相星形接线或完全星形接线（1）不完全星形接线或V形接线：其优点是在减少二次电缆芯数的情况，取得了第三相电流。其缺点是①由于只有两只电流互感器，当其中一点相性接反时，则公共线中的电流变为其他两相电流的相量差，造成错误计量，且错误接线的机率较多；②给现场单相法校验电能表带来困难。两相星形接线主要是用于小电流接地的三相三线制系统（如35KV及以下电能计量装置）。（2）三相星形接线或完全星形接线：其优点是二次回路的电缆芯数较少。其缺点是当三相负载不平衡时，则公共线中有电流流过，此时，若总公共线断开变会产生计量误差，因此公共线是不允许断开的。三相星形接线主要是用于高压大电流接线系统（110KV及以上电能计量装置）。（3）分相接线：其优点可减少错误接线的机率，提高测量的可靠性和准确度，给现场校验电能表和检查错误接线带来方便，多用于三相四线系统中，是接线方式的首选。（4）电流互感器的特种连接：为了改变误差特性或电流比等目的，如油断路器内的套管式电流互感器就常常需要采用串联或并联的方法。5、电流互感器二次连接导线截面积的选择电流互感器接入的总二次负载超过额定值时，则准确等级会下降；二次负载过低，误差也偏大，所以，根据国家标准规定，一般测量用电流互感器的二次负载S（VA）必须在额定负载S2N和下限负载范围内即：0.25S2N≤S≤S2N电流互感器二次回路连接导线的阻抗是二次负载阻抗的一部分，尤其是大型发电厂、变电站，二次电流回路导线的阻抗是二次负载阻抗的主要部分，直接影响着电流互感器的误差。因此在二次回路连接导线长度一定时，其截面积需要经计算确定。电流互感器的额定负载可用下式表示：S2N=（I2N）2Z2N（VA）式中：I2N已标准化，为5A或1A；S2N一般用VA数表示；当功率因数为1.0时，Z2N为纯电阻。从式中也可以看出，Z2N=S2N/（I2N）2，即Z2N与（I2N）2成反比，很显然当S2N一定时，取1A与取5A的电流互感器相比，Z2N可增加25倍，因此二次电流为1A的电流互感器带负载的能力与二次电流为5A的电流互感器相比，带负载的能力更强。也可以做为我们对电流互感器进行误差测量过程中，选择负载箱档位的方法。6、电流互感器的选择（1）、额定电流比的选择：一般是按长期通过电流互感器的最大工作电流来选择，故在正常运行中的实际负荷电流达到额定电流值的60%左右，至少应不小于30%。否则应选项用高动稳定的电流互感器以减小变比，而且额定二次电流必须与电能表的额定电流值相吻合。（2）额定容量的选择：按电流互感器二次连接导线截面积的选择方法进行选择。（3）额定电压的选择：是指一次绕组对地或二次绕组能长期承受的最大电压值，而不是指一次绕组两端所加的电压。（4）准确等级的选择：按电力行业标准DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》的相关规定进行选择。7、使用电流互感器的一般注意事项（1）相性连接要正确。电流互感器的相性，一般是按减极性（-）标注的。（2）二次回路应设保护性接地点。为了防止一、二次绕组之间绝缘击穿时，高电压窜入低压侧危及人身安全和损坏仪表。（3）运行中二次绕组不允许开路。①二次侧产生很高电压，对设备和人员有危险；②铁芯严重发热，互感器有被烧坏的可能；③在铁芯中产生剩磁，使电流互感器误差增大。（4）对于具有两个及以上的铁芯共用一个一次绕组的电流互感器来说，要将电能表接于准确度较高的二次绕组上，并且不应再接入非电能计量的其他装置，以防互相影响。8、电流互感器的退磁试验（1）开路退磁法：在一次绕组中选择其匝数较少的一个绕组通以10%的额定的一次电流，在其他绕组均开路的情况下，平稳、缓慢地将电流降至零，退磁过程中应监视接于匝数最多绕组两端的峰值电压表，当指示值超过2600V时，则应在较小的电流值下进行退磁。（2）闭路退磁法：在二次绕组中接一个相当于额定负荷阻抗10~20倍的电阻，对一次绕组通以1.2倍的额定电流，然后均匀缓慢地降至零。对具有两个及以上二次绕组的电流互感器进行退磁时，若所有二次绕组均与同一个铁芯交链，其中一个二次绕组接退磁电阻，其余的二次绕组应开路。9、电流互感器的极性试验将适当小量程的直流电流表接在被试互感器二次出线端，一次加1.5V直流电源，使对应端正负相同，开关接通瞬间，电流指针正偏转，则互感器为减极性。10、电流互感器的检定（1）误差限值（见表二）比差角差5201001205201001200.10.40.20.10.1158550.20.750.350.20.2301510100.51.50.750.50.59045303013.01.51.01.0180906060对于满足特殊要求的0.2S级和0.5S电流互感器(额定二次电流仅限于5A)，需测量1%---120%额定电流下的误差。在二次负荷为额定负荷的25%---100%之间的任一值时，在额定频率下的误差应不超过表中所列误差限值：比差角差152010012015201001200.2S0.750.350.20.20.230151010100.5S1.50.750.50.50.59045303030对额定二次电流为5A,额定负荷为5VA的互感器，其下限负荷为2.5VA。注：（1）对于额定二次电流为5A，额定负荷为10VA、5VA的互感器，其下限负荷允许为3.75VA，但是名牌上标注。（2）对于非标产品，允许按名牌规定的技术条件进行检定，其检定结果应在证书的说明栏中具体注明检定情况。电流互感器的实际误差曲线，不应超过上表所列误差限值连线形成的折线范围。被检电流互感器，必须符合本规程和相应的技术标准或技术条件规定的全部技术要求。在检定中，当电流互感器的一次绕组中通过有电流电，严禁断开二次回路。（2）检定项目和检定方法①外观检查：◆没有名牌或名牌中缺少必要的标记；◆接线端钮缺少、损坏或无损记；穿心式电流互感器没有极性标记；◆多变比电流互感器在名牌或面板上未标有不同电流比的接线方式；◆严重影响检定工作进行的其它缺陷。②绝缘电阻的测定：可以用兆欧表测量其各绕组之间和绕组对地之间的绝缘电阻值。凡用500V兆欧表测量电流互感器一次绕组对二次绕组对地间的绝缘电阻值小于5MΩ者，不予检定。③工频电压试验：必须符合GB311-83《高压电气设备绝缘试验电压和试验方法》的规定。④绕组极性的检查：推荐用电流互感器校验仪进行绕组极性检查。⑤退磁⑥误差测量测量误差时，应按被检电流互感器的准确度级别和JJG313-1994《测量用电流互感器》的要求，选择合适的标准器及测量设备。而且，无论采用何种测量装置，均应按下面的规定接线：把一次绕组的L1端和二次绕组的K1端定义为相对应的同名测量端。将标准器和被检电流互感器的一次绕组的同名测量端联结在一起，并将升流器输出端中的一端接地或通过对称支路(或其它的方法)间接接地。相应二次绕组的同名测量端也联结在一起，并使其等于或接近于地电位，但不能直接接地。◆自检线路当被检电流互感器的额定变流比为1时，可右图线路进行检定。◆比较线路当标准器和被检电流互感器的额定变流比相同时，可按右图所示的线路进行检定◆对称支路接地的比较线路检定准确度级别为0.1级及以上的电流互感器，在较小的额定一次电流(例如1A以下)时，一次回路应通过对称支路(或其它方法)间接接地，如图所示。先将开关K置于适当的位置，调节R和C，直到高阻抗毫伏表D的指示最小时，则L1端接近地电位。（3）检定周期作标准用的电流互感器，其检定周期一般定为2年。凡0.2级以上作标准用的电流互感器，在连续2个周期3次检定中，最后1次检定前2次检定结果中的任何1次比较，其误差变化不超过误差限值的1/3时，检定周期可延长原定的50%，即检定周期为3年。作标准用的电流互感器，如果在一个检定周期内误差变化超过其误差限值的1/3时，检定周期应缩短为1年。二、电压互感器1、电压互感器简称为TV，种类也很多，基本也电流互感器分类差不多。2、TV的型号一般表示为：□□□□--□第一个方框代表：见下表第二个方框代表：见下表第三个方框代表：见下表第四个方框代表：见下表第五个方框代表：额定电压表三：电压互感器的字母意义第一个方框J电压互感器第三个方框J油浸式第四个方框F胶封型HJ仪用电压互感器G干式J接地保护第二个方框D单相C瓷箱式W五柱三绕组S三相Z浇注绝缘B三柱带补偿绕组C串级结构R电容分压式3、电压互感器工作原理（原理图见右）（1）电压互感器的特点是：电压互感器的工作原理和变压器相同。图为电磁式电压互感器原理接线图，电压互感器的特点是：(1)容量很小，类似一台小容量变压器；(2)二次侧负荷比较恒定，所接测量仪表和继电器的电压线圈阻抗很大，因此，在正常运行时，电压互感器接近于空载状态。电压互感器的一、二次线圈额定电压之比，称为电压互感器的额定电压比。即：kn=U1n/U2n其中一次线圈额定电压U1n是电网的额定电压，且已标准化(如10，35,110，220，330，500千伏等),二次电压U2n，则统一定为100(或100/√3)伏，所以kn也标准化。（2）电压互感器使用时注意事项电压互感器和电流互感器不同，在运行时二次侧不允许短路，如果出短路，会产生短路电流，将电压互感器烧坏，因此，为了安全起见，电压互感器一、二次侧允许装设熔断器，当出现过载或短路故障时，熔丝迅速熔断，以保证电压互感器不致烧坏。4、电压互感器的接线方式：（1）Vv接线方式：广泛用于中性点绝缘系统或经消弧线圈接地的35KV及以下的高压三相系统，特别是10KV三相系统，接线来源于三角形接线，只是“口”没闭住，称为Vv接，此接线方式可以节省一台电压互感器，可满足三相有功、无功电能计量的要求，但不能用于测量相电压，不能接入监视系统绝缘状况的电压表。